JPS62201034A - Direct drive motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To circulate the cooling medium automatically by forming a circulating passage that connects the cavity between a stator and a rotor to the cavity in the neighbourhood of the cooled surface of a motor and by filling up the magnetic fluid of a Curie temperature close to the temperature of the rotating motor. CONSTITUTION:A stator 14 is provided along the inside circumferential surface of a cylindrical housing 12 having a natural cooling film 11 on its outside circumference. Both ends of the stator 13 are fixed to a bracket 15 of the housing 12 through a (stator) supporting frame 14. A rotor 18 arranges permanent magnets 21 in order on the whole circumference of a rotating shaft 20 releasably supported by bearings 19 and keeps a narrow cavity 22 between a stator core 16 and the rotor 18 itself. A cavity 23 is provided between the stator supporting frame 14 and the inside of the housing 12. The cavities 22 and 23 are communicated by a penetrating hole 25 at both ends of the supporting frame 14, a penetrating hole 26 of the stator core 16 and a penetrating hole 28 of the supporting frame. Magnatic fluid 31 of a Curie temperature close to the motor temperature is filled up. When a coil 17 is electrified, the temperature and flux gradient are generated, so that the magnetic fluid 31 passes from the centre of the cavity 22 via the penetrating holes 26 and 28 to the cavity 23. A pump can therefore be dispensed with.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ダイレクトドライブモータにおける冷却方
式の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in a cooling method for a direct drive motor.

（従来の技術とその問題点） ロボットや自動車のパワーステアリングなどの負荷に直
結されて、これらの負荷に低速微小な精密変位を与える
ためのダイレクトドライブモータでは、減速機を介さず
に負荷の駆動を行なうために大きなトルクを発生させる
必要がある。ところが、このような大きなトルクを得よ
うとしてモータを大型化するとモータ自身の寸法・重量
も増大してしまうため、さらに大きなトルクを発生させ
なければならない。したがって、このような形での改善
は問題の根本的な解決とはならない。(Conventional technology and its problems) Direct drive motors, which are directly connected to loads such as robots and automobile power steering systems and are used to apply low-speed, minute, precise displacement to these loads, cannot drive the load without going through a reduction gear. In order to do this, it is necessary to generate a large torque. However, if the motor is made larger in order to obtain such a large torque, the size and weight of the motor itself will also increase, so it is necessary to generate even larger torque. Therefore, this type of improvement does not fundamentally solve the problem.

このため、ダイレクトドライブモータでは、モータの極
数を増加させることによって、小型・低回で大きなトル
クを得るように構成することが多い。そして、この場合
には、コアの歯数も増加し、狭いスロット中に多くの巻
線を巻回させることになる。For this reason, direct drive motors are often configured to obtain large torque with a small size and low rotation speed by increasing the number of motor poles. In this case, the number of teeth on the core also increases, and more windings are wound in the narrow slot.

ところが、ロボット等に使用されるダイレクトドライブ
モータでは、上述のように大きなトルクを得・なければ
ならない上に、加減速や正逆転の動作が頻繁に繰返され
るためにトルクの変動も太きく、それに応じてモータへ
の励磁電流もかなり大きなものとなる。したがって、上
述のように極数を増加させたモータでは、多数の巻線に
大きな電流が流れ、それによって銅損（１２Ｒ）が増大
する。さらに、極数が多いために励磁電流の周波数も高
くなって鉄損も増大する。However, direct drive motors used in robots, etc., not only have to obtain large torque as mentioned above, but also have large fluctuations in torque due to frequent repetition of acceleration/deceleration and forward/reverse operations. Accordingly, the excitation current to the motor also becomes quite large. Therefore, in a motor with an increased number of poles as described above, a large current flows through a large number of windings, thereby increasing copper loss (12R). Furthermore, since the number of poles is large, the frequency of the excitation current becomes high, and iron loss also increases.

このため、モータの巻線付近の温度は著しく上昇するこ
とになり、モータの冷却を有効に行なわなければならな
いが、従来の空冷方式ではモータのハウジング外部から
冷却するにとどまり、最も温度上昇の大きな巻線付近の
冷却効率が低いという問題がある。また、従来の水冷方
式の場合には、モータ内部に冷却水通路を確保しなけれ
ばならないが、上述のように極数が多いとこのような通
路を有効な位置に設けることが困難であるばかりでなく
、冷却水（冷却媒体）循環のための循環駆動機構を設け
なければならないという問題がある。For this reason, the temperature near the motor windings increases significantly, and the motor must be cooled effectively, but conventional air cooling methods only cool the motor from the outside of the housing, which causes the highest temperature rise. There is a problem in that the cooling efficiency near the windings is low. In addition, in the case of conventional water cooling systems, it is necessary to secure a cooling water passage inside the motor, but as mentioned above, when the number of poles is large, it is difficult to provide such a passage in an effective position. However, there is a problem in that a circulation drive mechanism must be provided for circulating the cooling water (cooling medium).

（発明の目的） この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図し
ており、冷却媒体の循環駆動機構を設けることなく、モ
ータ内部を有効に冷却することができるダイレクトドラ
イブモータを提供することを目的とする。(Object of the Invention) The present invention is intended to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and provides a direct drive motor that can effectively cool the inside of the motor without providing a cooling medium circulation drive mechanism. With the goal.

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明においては、まず
、固定子と回転子との間の空隙と、モータ冷却面（たと
えば空冷フィンが設けられたハウジング面）付近に設け
られた空隙とを結ぶ循環通路を当該モータに形成する。(Means for Achieving the Object) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention first improves the air gap between the stator and rotor and the motor cooling surface (for example, the housing surface provided with air cooling fins). A circulation path is formed in the motor that connects it to a gap provided nearby.

そして、モータ回転時のモータ温度に近いキューリー濃
度を有する磁性流体を上記各空隙および上記循環通゛路
に充填する。Then, each gap and the circulation passageway are filled with a magnetic fluid having a Curie concentration close to the motor temperature when the motor rotates.

このようにすると、後述する原理によって磁性流体が上
記各空隙間を循環駆動機構なしで遠流し、モータ内部の
冷却が自動的に行なわれるようになる。In this way, the magnetic fluid flows far through each of the gaps without a circulation drive mechanism according to the principle described later, and the inside of the motor is automatically cooled.

（発明の原理） そこで、この発明の詳細な説明する前に、この発明の原
理を具体例に即して説明する。第１図はこの原理を説明
するための模式図であって、磁性流体１が充填された閉
管路２のうち、図示の左側の部分が高温域３日内に、ま
た、右側の部分が低温域３Ｌ内に、それぞれ設けらけれ
ているものとする。そして、上記閉管路２の上下の横行
部のうちの一方（図示の場合には上部横行部４）の周囲
には磁石５が設けられており、それによって、上記横行
部４の内部には、磁界Ｈが管路方向に沿って生成されて
いる。なお、この磁界Ｈは、横行部４のうち高温域３日
および低温域３しに存在する各部分にも及んでいるよう
な磁界である。(Principle of the Invention) Therefore, before explaining the present invention in detail, the principle of the present invention will be explained based on a specific example. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining this principle, in which the left part of the closed pipe line 2 filled with the magnetic fluid 1 is in the high temperature range within 3 days, and the right part is in the low temperature range. It is assumed that each of them is provided in 3L. A magnet 5 is provided around one of the upper and lower transverse parts of the closed pipe line 2 (the upper transverse part 4 in the case shown), so that inside the transverse part 4, A magnetic field H is generated along the pipe direction. In addition, this magnetic field H is a magnetic field that extends to each part of the transverse portion 4 that exists in the high temperature region 3 and the low temperature region 3.

すると、磁界Ｈが一定値となっている状況下で、磁性流
体１のエネルギー保存則により、Ｐ＋１／２（ρｖ２）
＋ρｇｈ−μｏＨＭ−Ｃ・・・（１） が成立する。ここで、 Ｐ＝圧力、ｑ−重力定数、Ｃ＝定定 数−磁性流体１の密度、■＝速度 ｈ＝高さ、μ０−透磁率、Ｍ＝磁化 であり、管路抵抗は無視している。Then, under the situation where the magnetic field H is a constant value, P+1/2(ρv2) according to the law of conservation of energy of the magnetic fluid 1.
+ρgh-μoHM-C...(1) holds true. Here, P = pressure, q - gravitational constant, C = constant - density of magnetic fluid 1, ■ = speed h = height, μ0 - magnetic permeability, M = magnetization, and pipe resistance is ignored. .

この関係を第１図中で磁界Ｈが印加された横行部４のう
ち、高温域３日と低温域３Ｌとにそれぞれ仮想的に設け
られた２つの面６Ｈ，６Ｌについて適用すると、次の（
２）式を得る。If this relationship is applied to the two surfaces 6H and 6L hypothetically provided in the high temperature region 3 and low temperature region 3L, respectively, of the transverse portion 4 to which the magnetic field H is applied in FIG. 1, the following (
2) Obtain the formula.

＝Ｐ＋１／２（ρ■　　）＋ρｇｈ　　−μｏ）ＩＭＥ
しＬＬ ・・・（２） ただし、添字ＩＩ　Ｈ＊１．“Ｌ　Ｉ＋はそれぞれ仮想
面６８．６Ｌについての値であることを示している。=P+1/2(ρ■ )+ρgh −μo)IME
LL...(2) However, subscript II H*1. ``L I+'' indicates that each value is for the virtual surface 68.6L.

ところで、第１図の閉管路２の断面積がこの閉管路２の
全体にわたって均一であるとすると、磁性流体１が非圧
縮性流体であるために■。−■。By the way, assuming that the cross-sectional area of the closed conduit 2 in FIG. −■.

が成立する。また、ｈ□−り、である。したがって、（
２）式は次の（３）式となる。holds true. Also, h□-ri. therefore,(
Equation 2) becomes the following equation (3).

ΔＰ＝μ０ΔＭ　　　　　　　　　　・・・（３）ただ
し、ΔＰおよびΔＭは、 ΔＰ＝ＰＨ−Ｐ、　　　　　　　　　　　・・・（４）
ΔＭ＝Ｍ、−Ｍ、　　　　　　　　　　・・・（５）で
定義される。ΔP=μ0ΔM...(3) However, ΔP and ΔM are ΔP=PH-P,...(4)
ΔM=M, -M, (5) is defined.

・、一方、周知のように、磁性流体１を形成する強磁性
粒子（分散質）の磁化曲線は第２図（ａ）のような形を
とる。ここでＴ。はキューリー濃度である。したがって
、Ｔ　　＞ＴＬであることにより、Ｍ、＞Ｍ□となり、
（５）式よりΔＭ＜Ｏが成立する。このため、（３）式
よりΔＰ＜Ｏとなり、（４）式よりｐ＃Ｉ＜ｐＬとなる
。On the other hand, as is well known, the magnetization curve of the ferromagnetic particles (dispersoids) forming the magnetic fluid 1 takes the form as shown in FIG. 2(a). T here. is the Curie concentration. Therefore, since T > TL, M, > M□,
From equation (5), ΔM<O holds true. Therefore, from equation (3), ΔP<O, and from equation (4), p#I<pL.

つまり、上記の条件下においては第１図の低温域３Ｌ内
の仮想面６Ｌ上の圧力Ｐ、の方が、高温域３日内の仮想
面６Ｈ上の圧力ＰＨよりも大きくなり、横行部４に存在
する磁性流体１には、低温域３Ｌから低ｌｉ域３Ｈへと
押し出されるような力が働く。このため、閉管路２内の
磁性流体１は、第１図中に矢印Ｐで示す方向に循環し、
高温域３Ｈの熱を低温域３Ｌへと移す作用を行なうこと
になる。なお、管路抵抗などによって生ずるエネルギー
損失は、ａ温域３Ｈと低温域３Ｌどの温度差エネルギー
によってまかなわれる。In other words, under the above conditions, the pressure P on the imaginary surface 6L in the low temperature area 3L in FIG. A force acts on the existing magnetic fluid 1 to push it from the low temperature region 3L to the low Li region 3H. Therefore, the magnetic fluid 1 in the closed pipe line 2 circulates in the direction shown by arrow P in FIG.
This acts to transfer heat from the high temperature region 3H to the low temperature region 3L. Note that energy loss caused by conduit resistance etc. is compensated for by the energy difference in temperature between the a temperature range 3H and the low temperature range 3L.

この発明は、このような原理を応用して、モータ内部と
モータ冷却面との間で磁性流体を自動的に還流させ、そ
れによってモータの冷却を行なおうとするものである。The present invention applies such a principle to automatically circulate magnetic fluid between the inside of the motor and the motor cooling surface, thereby cooling the motor.

この場合において、磁性流体１のキューリー濃度Ｔｃは
モータ回転時におけるモータ内部温度（上記ＴＦＩに相
当する。）に近いことが必要である。それは、キューリ
ー濃度ＴＣが高いと、第２図（ｂ）かられかるように、
Ｍ［とＭ□との差が極めて小さくなり、それに従って圧
力差ΔＰも小さくなるために、モータ冷却に必要とされ
る程度の磁性流体循環速度が得られないためである。な
お、キューリー濃度Ｔｃは、Ｔ■以上である必要はなく
、第２図（Ｃ）のように、Ｔ〈Ｔ　＜ＴＨであってもよ
く、この場合の方がＣ 圧力差ΔＰが大きくなるために、この発明にとっては最
も好ましいと言える。In this case, the Curie concentration Tc of the magnetic fluid 1 needs to be close to the motor internal temperature (corresponding to the above TFI) when the motor is rotating. As can be seen from Figure 2(b), when the Curie concentration TC is high,
This is because the difference between M[ and M□ becomes extremely small, and the pressure difference ΔP also becomes small accordingly, making it impossible to obtain the magnetic fluid circulation speed required for motor cooling. Note that the Curie concentration Tc does not need to be greater than T■, and may be T<T<TH, as shown in Fig. 2 (C), in which case the C pressure difference ΔP will be larger. This can be said to be the most preferable for this invention.

なお、磁界と温度差が存在する部分が第１図のような横
行部４つまり水平部分でないときなどには、（１）式に
おける位置エネルギー環なども考慮しなければならない
が、このような場合にも上記と同様の解析によって循環
作用が生ずることが確認されている。In addition, when the part where the magnetic field and temperature difference exist is not the horizontal part 4 as shown in Figure 1, the potential energy ring in equation (1) must also be taken into account. It has been confirmed that a circulatory effect occurs in the same analysis as above.

侑お、この発明に使用される磁性流体として望ましい他
の条件およびそ゛の具体例は、以下の実施例の説明の中
で述べることとする。Other desirable conditions for the magnetic fluid used in the present invention and specific examples thereof will be described in the following description of Examples.

（第１の実施例） 第３図はこの発明の第１の実施例であるダイレクトドラ
イブモータの縦断面の概略図を示し、第４図はそのＴＶ
−ｒＶ断面の概略図を示す。(First Embodiment) FIG. 3 shows a schematic vertical cross-sectional view of a direct drive motor according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
A schematic diagram of a −rV cross section is shown.

このダイレクトドライブモータは、永久磁石形同期電動
機であって、銅やアルミなどで形成された自然空冷フィ
ン１１がその全周にわたって設けられた円筒状ハウジン
グ１２の内周面に沿って固定子１３が設けられており、
この固定子１３は固定子支持枠１４を介して、上記ハウ
ジング１２の両端のブラケット１５に支持されている。This direct drive motor is a permanent magnet type synchronous motor, and a stator 13 is arranged along the inner peripheral surface of a cylindrical housing 12 in which natural air cooling fins 11 made of copper, aluminum, etc. are provided over the entire circumference. It is provided,
This stator 13 is supported by brackets 15 at both ends of the housing 12 via a stator support frame 14.

この固定子１３は、固定子鉄心１６とこれに巻回された
固定子巻線１７とからなり、この固定子巻線１７に供給
される交流電源の周波数に同期した回転磁界を回転子１
８の周囲に生起させるよう構成されている。The stator 13 consists of a stator core 16 and a stator winding 17 wound around the stator core 16, and a rotating magnetic field synchronized with the frequency of the AC power supplied to the stator winding 17 is transmitted to the rotor 13.
It is configured to occur around 8.

この回転子１８は、ハウジング１２の軸心位置に軸受１
９を介して支承された回転軸２０の全周に永久磁石２１
を配列して構成されており、第４図に示すように、これ
らの各永久磁石２１の配列間隙には電気的絶縁材２２が
設けられている。また、第４図の部分拡大図である第５
図に示すように、固定子１３の巻線スロット２３の内周
面開口部にも電気的絶縁材２４が設けられている。巻線
１７には絶縁塗料等のコーティングがなされており、こ
れによって各巻線は互いに絶縁されている。This rotor 18 has a bearing 1 located at the axial center of the housing 12.
A permanent magnet 21 is placed around the entire circumference of a rotating shaft 20 supported via a
As shown in FIG. 4, an electrical insulating material 22 is provided between each of these permanent magnets 21. In addition, Fig. 5 is a partially enlarged view of Fig. 4.
As shown in the figure, an electrical insulating material 24 is also provided at the opening on the inner peripheral surface of the winding slot 23 of the stator 13. The windings 17 are coated with an insulating paint or the like, so that the windings are insulated from each other.

一方、上記固定子１３と回転子１８との間には、回転子
１８の回転を許容するための空ＦＪｉ２２（第３図）が
設けられており、また、ハウジング１２の内周面と固定
子支持枠１４との間にも空隙２３が設けられている。そ
して、固定子１３と両端のブラケット１５との間の空間
２４と、固定子支持枠１４の端部に設けられた透孔２５
とによって、上記２つの空隙２２．２３は互いに連通さ
れている。On the other hand, an air FJi 22 (FIG. 3) is provided between the stator 13 and the rotor 18 to allow the rotor 18 to rotate. A gap 23 is also provided between the support frame 14 and the support frame 14 . A space 24 between the stator 13 and the brackets 15 at both ends, and a through hole 25 provided at the end of the stator support frame 14.
The two spaces 22 and 23 are communicated with each other.

さらに、固定子鉄心１６の内部には、このモータの半径
方向に伸びる透孔（細孔）２６が設けられ、・、この透
孔２６は、固定子支持枠１４の中央付近に設けられた凹
部空間２７と、透孔２８とを介して空隙２３へと連通し
ている。なお、この固定子鉄心１６中の透孔２６は、第
５図に示すように、固定子鉄心１６の歯状部２９の内部
と、巻線スロット２３の奥端に相当する歯間部３０との
双方に設けられている。Further, inside the stator core 16, a through hole (pore) 26 extending in the radial direction of the motor is provided. It communicates with the void 23 via the space 27 and the through hole 28 . Note that, as shown in FIG. 5, the through holes 26 in the stator core 16 are located between the inside of the toothed portion 29 of the stator core 16 and the interdental portion 30 corresponding to the back end of the winding slot 23. are provided on both sides.

したがって、このモータにおいては、固定子１３と回転
子１８との間の空隙２２と、冷却面（空冷面）としての
ハウジング１２の付近に設けられた空隙２３とが、上記
複数の連通路によって連通されて、これらの空隙２２．
２３を結ぶ循環通路が形成されていることになる。Therefore, in this motor, the gap 22 between the stator 13 and the rotor 18 and the gap 23 provided in the vicinity of the housing 12 as a cooling surface (air cooling surface) are communicated through the plurality of communication paths. and these voids 22.
This means that a circulation passage connecting 23 is formed.

そして、これらの循環通路と空隙２２．２３とには、磁
性流体３１（第３図）が充填されている。These circulation passages and gaps 22, 23 are filled with magnetic fluid 31 (FIG. 3).

ただし、磁性流体３１の熱膨張余裕を見込んで、この充
填は、若干の空間３２を残して行なわれている。また、
この磁性流体３１が器外へ洩れるのを防止するために、
軸受１９に隣接して磁性流体シール３３が設けられてい
る。この磁性流体シール３３に使用される磁性流体の溶
媒としては、上記充填用の磁性流体３１の溶媒と混合し
にくいものを用いることが望ましい。However, in consideration of the thermal expansion margin of the magnetic fluid 31, this filling is performed while leaving some space 32. Also,
In order to prevent this magnetic fluid 31 from leaking outside the device,
A magnetic fluid seal 33 is provided adjacent to the bearing 19 . As the solvent for the magnetic fluid used in the magnetic fluid seal 33, it is desirable to use a solvent that is difficult to mix with the solvent of the magnetic fluid 31 for filling.

次に、モータ回転時における磁性流体３１の動作を説明
する。この説明にあたっては、理解を容易にするために
、第３図の空隙２２．２３と上記各連通路を誇張して描
いた部分模式図である第６図を参照する。同図において
、固定子巻線１７に通電すると、回転子１８が回転する
とともに、上記固定子巻線１７およびその周辺の部材が
、銅損および鉄損によって発熱する。したがって、固定
子１３と回転子１８との間の空隙２２の温度も上昇する
が、その温度上昇度は中心部２２ａで高く、上下端部２
２ｂでは温度の上昇は比較的小さい。Next, the operation of the magnetic fluid 31 when the motor rotates will be explained. In this explanation, in order to facilitate understanding, reference will be made to FIG. 6, which is a partial schematic diagram in which the voids 22 and 23 of FIG. 3 and the communication passages described above are exaggerated. In the figure, when the stator winding 17 is energized, the rotor 18 rotates, and the stator winding 17 and its surrounding members generate heat due to copper loss and iron loss. Therefore, the temperature of the gap 22 between the stator 13 and the rotor 18 also rises, but the degree of temperature rise is high at the center 22a, and at the upper and lower ends 22a.
2b, the temperature increase is relatively small.

それは、中心部２２ａでは全面的に加熱されるのに対し
て、上下端部２２ｂでは、空隙２２の外部領域３５に接
しているためである。This is because the center portion 22a is heated entirely, whereas the upper and lower ends 22b are in contact with the external region 35 of the gap 22.

一方、回転子１８と固定子１３との間には、これからの
磁束φが存在する。したがって、上記空隙２２では、磁
界と温度勾配が存在することになりシ、第１図で説明し
た原理によって、低温側°（つまり上Ｆ端部２２ｂから
高温側（つまり中心部２２ａ）へと磁性流体３１の流れ
が発生する。この流れを第７図中に矢印Ａで示す。On the other hand, a future magnetic flux φ exists between the rotor 18 and the stator 13. Therefore, a magnetic field and a temperature gradient exist in the air gap 22, and according to the principle explained in FIG. A flow of fluid 31 is generated, which flow is indicated by arrow A in FIG.

ところが、上下端部２２ｂから流入した磁性流体３１は
その退路が他に存在しないために、固定子鉄心１６内に
設けられた透孔２６を通って、ハウジング１２側の空隙
２３に流出しく第７図の矢印Ｂ）、この空隙２３でハウ
ジング１２の内周面に接することによって冷却された後
、ブラケット１５側の透孔２５および空間２４を通って
、空隙２２に戻る（第７図の矢印Ｃ，Ｄ）。However, since the magnetic fluid 31 that has flowed in from the upper and lower ends 22b does not have any other exit path, it cannot flow out into the air gap 23 on the housing 12 side through the through hole 26 provided in the stator core 16. After being cooled by coming into contact with the inner peripheral surface of the housing 12 in this gap 23, it passes through the through hole 25 on the bracket 15 side and the space 24 and returns to the gap 22 (arrow C in FIG. 7). ,D).

このようにして、このモータ内部では、Ａ−＋Ｂ→Ｃ−
＋Ｄの方向の磁性流体の循環流が生じ、固定子１３およ
び回転子１８付近で発生した熱がこの循環流によってハ
ウジング１２表面で冷却された後、磁性流体３１が再び
回転子１８と固定子１３との間の空隙２２に戻り、以下
、同様の動作を繰返す。In this way, inside this motor, A-+B→C-
A circulating flow of magnetic fluid in the +D direction occurs, and after the heat generated near the stator 13 and rotor 18 is cooled on the surface of the housing 12 by this circulating flow, the magnetic fluid 31 flows again into the rotor 18 and stator 13. Return to the gap 22 between the two, and repeat the same operation.

この動作において、空隙２２の中心部２２ａ付近の湿層
（第２図におけるＴＩＩに相当）が高いほど磁性流体３
１の磁化の変化分ΔＭが大きくなり、それに従って圧力
差ΔＰも大きくなって、循環は短い周期で行なわれるよ
うになる。つまり、高温になるほど冷却作用が高まると
いう望ましい作用が生ずることになる。In this operation, the higher the wet layer (corresponding to TII in FIG. 2) near the center 22a of the air gap 22, the higher the magnetic fluid 3.
As the amount of change ΔM in the magnetization of 1 increases, the pressure difference ΔP also increases accordingly, and circulation is performed in a short period. In other words, the desirable effect is that the cooling effect increases as the temperature increases.

また、第５図で説明したように、巻線スロット２３の歯
間部３０にも透孔２６を設けているため、最も発熱性の
高い巻［１１７からの熱がハウジング１２側へ逃がされ
ことになり、この点でも望ましいことになる。この場合
の巻線スロット１７の歯端部に設けられた電気的絶縁物
２４は巻線スロット１７の全長にわたって設けるのでは
なく、適宜、開口部分を残すことによって、磁性流体３
１が巻線スロット１７を通って歯間部３０の透孔２６か
ら流出する杆路を大きくとった方が望ましい。Furthermore, as explained in FIG. 5, since the through holes 26 are also provided in the interdental portions 30 of the winding slots 23, the heat from the winding [117], which generates the most heat, is dissipated to the housing 12 side. Therefore, this is also desirable in this respect. In this case, the electrical insulator 24 provided at the tooth end of the winding slot 17 is not provided over the entire length of the winding slot 17, but by leaving an opening as appropriate, the magnetic fluid 3
It is desirable to have a large rod path through which the wire 1 passes through the winding slot 17 and flows out from the through hole 26 of the interdental portion 30.

なお、上記のように磁性流体３１を充填することにより
、モータ全体としての磁気損失が軽減するほか、モータ
停止時には、永久磁石２１からの磁界を固定子鉄心１６
に有効に伝達させて、回転子１．１８の遊動を防止でき
るという効果もある。ダイレクトドライブモータでは、
その回転数が比較的低いため、磁性流体の粘性による回
転効率の低下という問題はほとんど生じない。Note that by filling the magnetic fluid 31 as described above, the magnetic loss of the motor as a whole is reduced, and when the motor is stopped, the magnetic field from the permanent magnet 21 is transferred to the stator core 16.
There is also the effect that the rotational speed can be effectively transmitted to prevent the rotor 1.18 from drifting. In direct drive motors,
Since the rotational speed is relatively low, the problem of reduced rotational efficiency due to the viscosity of the magnetic fluid hardly occurs.

次に、この実施例および後述する他の実施例に使用され
る磁性流体の具体例を説明する。この発明に使用される
磁性流体としては、そのキューリーｉ度Ｔ。が、１モ一
タ回転時のモータ内温度付近となっていることが必要で
あるが、それ以外にも次のような性質を有することが望
ましい。Next, specific examples of magnetic fluids used in this embodiment and other embodiments to be described later will be described. The magnetic fluid used in this invention has a Curie degree of T. It is necessary that the internal temperature of the motor be around the temperature during one motor rotation, but it is also desirable that the motor has the following properties.

■　分散質（磁性粒子）の溶媒に対する比率（密度）が
高いこと。■ High ratio (density) of dispersoid (magnetic particles) to solvent.

現在、商業的に入手可能な磁性流体としては、容積比と
して１８％程度の密度のものが多いが、３０％〜５０％
程度の密度を有する磁性流体も技術的に製作可能である
。密度の高い磁性流体を使用すれば、上記磁化の差ΔＭ
（したがって圧力差ΔＰ）を高め、循環動作の効率を上
げることができる。また、一般に、溶媒に比べて分散質
の熱伝導率は大きいため、分散質を高めるほど冷却効果
は増大する。ただし、磁性流体は、一般に、空気の熱伝
導率の６倍以上の熱伝導率を有するため、特に高い密度
の磁性流体を用いない場合であっても、単なる空気循環
に比べれば、はるかに高い冷却効率を有している。Currently, most commercially available magnetic fluids have a density of about 18% by volume, but 30% to 50%
It is also technically possible to produce magnetic fluids with a certain density. If a high-density magnetic fluid is used, the above magnetization difference ΔM
(Therefore, the pressure difference ΔP) can be increased and the efficiency of the circulation operation can be increased. Furthermore, since the thermal conductivity of dispersoids is generally higher than that of a solvent, the cooling effect increases as the dispersoids increase. However, since magnetic fluids generally have a thermal conductivity six times higher than that of air, even when a particularly high density magnetic fluid is not used, the thermal conductivity is much higher than that of simple air circulation. It has cooling efficiency.

■　溶媒としては、（ア）モータの各部分を腐蝕させな
いこと、（イ）粘度が比較的低いこと、（つ）電気的絶
縁性を有すること、（１）沸点が比較的高いこと、など
の条件を満すことが望ましい。■ As a solvent, (a) it should not corrode the parts of the motor, (b) it should have a relatively low viscosity, (i) it should have electrical insulation properties, and (1) it should have a relatively high boiling point. It is desirable that the conditions are met.

以上のような性質を有する磁性流体としては、たとえば
次のようなものがある。まず、分散質の例としては以下
のものをあげることができる。Examples of magnetic fluids having the above-mentioned properties include the following. First, examples of dispersoids include the following:

■（Ｚｎ　）　　　（Ｃｏ　）　１−Ｘ　ｌ”ｅ　２０
４・（ｘ　＝　０．５０〜０．５８　） ■（Ｚｎ）　　　（Ｎｉ）　　　Ｆｅ　　Ｏｘ　　　　
　１−ｘ２４ −（ｘ−０，７０〜０．７５） ■（Ｚｎ　）　　　（Ｃｕ　）　１−ｘ　ｌ”ｅ　２０
４・・・（ｘ−０，６２〜０．７２） ■（Ｃｄ　）　　　（Ｃｕ　）　　　Ｆｅ２Ｏ４×１−
× ・・・（ｘ−０，５２〜０．６２　） これらは、いずれもＴｃ＝５０℃〜１００℃のキューリ
ー濃度を有するフェライト系分散質である。実際、これ
らの物質の含有比Ｘとキューリー濃度Ｔｃとの関係を実
測すると第８図のようになっており、この図から上記事
実が確認される。ただし、この第８図において、曲線０
１〜Ｃ４はそれぞれ、上記■〜■の各分散質についての
キューリー濃度の実測曲線である。■(Zn) (Co) 1-X l”e 20
4.(x = 0.50~0.58) ■(Zn) (Ni) Fe Ox
1-x24 -(x-0,70~0.75) ■(Zn) (Cu) 1-x l”e 20
4...(x-0,62~0.72) ■(Cd) (Cu) Fe2O4×1-
x...(x-0,52~0.62) These are all ferritic dispersoids having a Curie concentration of Tc=50°C to 100°C. In fact, when the relationship between the content ratio X of these substances and the Curie concentration Tc is actually measured, it is as shown in FIG. 8, and the above fact is confirmed from this diagram. However, in this Figure 8, the curve 0
1 to C4 are actually measured Curie concentration curves for each of the above-mentioned dispersoids (1) to (2).

また、ｗｊ媒の例としては、■潤滑油、■切削オイル、
■シリコン合成油、■パラフィン油、■スピンドル油、
■その他の炭化水素系合成油などがある。特にパラフィ
ン油は粘度が低いという点で優れた溶媒である。In addition, examples of wj media include ■lubricating oil, ■cutting oil,
■Silicon synthetic oil, ■Paraffin oil, ■Spindle oil,
■There are other hydrocarbon-based synthetic oils. In particular, paraffin oil is an excellent solvent because of its low viscosity.

（第２の実施例） 第９図は第２の実施例の縦断面を示す概略図である。こ
の実施例が第１の実施例と異なるのは、ブラケット１５
°と固定子支持枠１４との間を通る磁性流体通路４０を
はさんで、上記ブラケット１５と固定子支持枠１４とに
、それぞれ永久磁石４１．４２を設けていることである
。このようにすると、この通路４０に磁界が印加される
ため、低湯側（空隙２３）から高温側（空隙２２）へ向
う磁性流体の流れをこの位置においても生ぜしめ、全体
としての磁性流体循環能力（したがってモータ冷部能力
）がざらに向上することになる。(Second Embodiment) FIG. 9 is a schematic diagram showing a longitudinal section of a second embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in that the bracket 15
Permanent magnets 41 and 42 are provided on the bracket 15 and the stator support frame 14, respectively, with a magnetic fluid passage 40 passing between the stator support frame 14 and the stator support frame 14 interposed therebetween. In this way, since a magnetic field is applied to this passage 40, a flow of magnetic fluid from the low temperature side (air gap 23) to the high temperature side (air gap 22) is generated also at this position, and the overall magnetic fluid circulation The capacity (and thus the motor cold section capacity) will be significantly improved.

このような補助的磁石は、磁性流体の循環通路のうち、
低温側から高温側へ磁性流体を流したい部分に任意に設
けることができる。Such an auxiliary magnet is located in the magnetic fluid circulation path.
It can be provided arbitrarily in the part where it is desired to flow the magnetic fluid from the low temperature side to the high temperature side.

（第３の実施例） 第１０図は第３の実施例の分解断面図を示す。(Third example) FIG. 10 shows an exploded sectional view of the third embodiment.

この実施例では、回転子５１を軸方向に沿って上下２つ
の部分５１ａ、５１ｂに領域分けするとともに、永久磁
石５２を、回転子５１の回転方向Ｒに傾斜させて配列す
る。ただし、この実施例では、その傾斜角は上下２つの
部分５１ａ、５１ｂで対称的なものとする。そして、こ
れに応じて、固定子５３も上、下の２つの部分５３ａ、
５３ｂに領域分けされ、固定子鉄心５４も上下別個に設
けると共に、対称的に傾斜させる。この第１０図のうち
回転子５１は正面図として描かれており、固定子５３は
断面図として描かれているため、双方の傾斜方向は逆に
見えるが、回転子５１を固定子５３内に挿入したときに
は、各傾斜方向は一致する。In this embodiment, the rotor 51 is divided into two regions 51a and 51b along the axial direction, and the permanent magnets 52 are arranged so as to be inclined in the rotation direction R of the rotor 51. However, in this embodiment, the angle of inclination is symmetrical between the upper and lower two portions 51a and 51b. Accordingly, the stator 53 also has two parts 53a, upper and lower,
53b, and the stator core 54 is also provided separately on the upper and lower sides, and is also tilted symmetrically. In FIG. 10, the rotor 51 is drawn as a front view, and the stator 53 is drawn as a cross-sectional view, so although the directions of inclination of both appear to be opposite, the rotor 51 is not inserted into the stator 53. When inserted, the respective inclination directions match.

さらに、第１および第２の実施例と同様に、ハウジング
５５の内周側には空隙５６が設けられている。そして、
この空隙５６は、中央横面内に同心円状に配列された中
央透孔５７と、上下端部にやはり同心円状に配列された
端部透孔５８とを通して、固定子５３と回転子５１との
間に形成される空隙（図示せず）に連通されている。Further, as in the first and second embodiments, a gap 56 is provided on the inner peripheral side of the housing 55. and,
This gap 56 allows the stator 53 and rotor 51 to be connected through a central through hole 57 arranged concentrically in the central horizontal plane and an end through hole 58 also arranged concentrically at the upper and lower ends. It communicates with a gap (not shown) formed therebetween.

このため、回転子５１がＲ方向に回転すれば、第１およ
び第２の実施例と同様にして、これらの空隙と循環通路
内に充填された磁性流体５９を図示の破線矢印のように
還流させ、それによってモータの冷却を行なうことがで
きる。また、特に、この実施例では、磁極（永久磁石５
２および固定子鉄心５４）をモータ回転方向に傾斜させ
ているため、これらの磁極と、その間に介挿された絶縁
材６１．６２とが、あたかもスクリューポンプ（ねじ形
ポンプ）のスクリューのような機能を果し、図中矢印Ｇ
、Ｇ’で示す方向への磁性流体５７の流れを助長する。Therefore, when the rotor 51 rotates in the R direction, the magnetic fluid 59 filled in these gaps and the circulation passages is circulated as shown by the broken line arrow in the same manner as in the first and second embodiments. This allows the motor to be cooled. In particular, in this embodiment, the magnetic pole (permanent magnet 5
2 and stator core 54) are tilted in the motor rotation direction, these magnetic poles and the insulating materials 61 and 62 inserted between them act as if they were the screws of a screw pump. function, arrow G in the figure
, G' promotes the flow of the magnetic fluid 57 in the directions indicated by G'.

したがって、この実施例では磁性流体５７の循環がより
効果的になり、冷却効率がさらに向上することになる。Therefore, in this embodiment, the circulation of the magnetic fluid 57 becomes more effective, and the cooling efficiency is further improved.

なお、上記第１〜第３の実施例では自然空冷されたハウ
ジング面を「冷却面」としているが、水冷用パイプをハ
ウジング外部または内部に設け、これを冷却面として、
その付近に空隙を形成してもよい。In addition, in the first to third embodiments described above, the naturally air-cooled housing surface is used as the "cooling surface", but a water cooling pipe is provided outside or inside the housing, and this is used as the cooling surface.
A void may be formed in the vicinity thereof.

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、磁界と温度差
とが存在する場所での磁性流体の自動的な流れを利用し
てモータの冷却を行なうため、冷却媒体の循環駆動機構
を設けることなく、モータ内部を有効に冷却することが
できるダイレクトドライブモータを得ることができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, since the motor is cooled by utilizing the automatic flow of magnetic fluid in a place where a magnetic field and temperature difference exist, the cooling medium is circulated. A direct drive motor that can effectively cool the inside of the motor can be obtained without providing a drive mechanism.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図および第２図は、この発明の詳細な説明するため
の図、 築３図および第４図はそれぞれ、この発明の第１の実施
例の縦断面図およびｒＶ−ｒｔ／断面概略図、第５図は
、第４図の部分拡大図、 第６図および第７図は、第１の実施例の動作説明図、 第８図は、フェライト系分散質についての含有比とキュ
ーリー濃度との関係を示すグラフである。 第９図は、第２の実施例の縦断面図、 第１０図は、第３の実施例の分解断面図である。 １３．５３・・・固定子、１８．５１・・・回転子、２
２．２３．５６・・・空隙、 １６．５３ａ、５３ｂ・・・固定子鉄心、３１．５９・
・・磁性流体、1 and 2 are diagrams for explaining the present invention in detail, and Figures 3 and 4 are a longitudinal cross-sectional view and a schematic rV-rt/cross-sectional view of the first embodiment of the present invention, respectively. , FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4, FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams of the operation of the first embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing the content ratio and Curie concentration of ferritic dispersoids. It is a graph showing the relationship. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the second embodiment, and FIG. 10 is an exploded sectional view of the third embodiment. 13.53...Stator, 18.51...Rotor, 2
2.23.56...Gap, 16.53a, 53b...Stator core, 31.59.
・・Magnetic fluid,

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）固定子と回転子との間の空隙と、モータ冷却面付
近に設けられた空隙とを結ぶ循環通路を当該モータに形
成し、モータ回転時のモータ温度に近いキューリー濃度
を有する磁性流体を前記各空隙および前記循環通路に充
填したことを特徴とするダイレクトドライブモータ。(1) A circulation path is formed in the motor that connects the gap between the stator and rotor and the gap provided near the motor cooling surface, and the magnetic fluid has a Curie concentration close to the motor temperature when the motor rotates. A direct drive motor characterized in that each of the gaps and the circulation passage is filled with: （２）前記モータ冷却面はモータのハウジング面である
、特許請求の範囲第１項記載のダイレクトドライブモー
タ。(2) The direct drive motor according to claim 1, wherein the motor cooling surface is a housing surface of the motor. （３）前記循環通路には、モータ駆動用磁石とは別の磁
石が取付けられた、特許請求の範囲第１項または第２項
記載のダイレクトドライブモータ。(3) The direct drive motor according to claim 1 or 2, wherein a magnet other than the motor drive magnet is attached to the circulation passage. （４）前記固定子と前記回転子とのそれぞれの磁極配列
方向をモータ回転方向に傾斜させた、特許請求の範囲第
１項ないし第３項のいずれかに記載のダイレクトドライ
ブモータ。(4) The direct drive motor according to any one of claims 1 to 3, wherein magnetic pole arrangement directions of the stator and the rotor are inclined toward the motor rotation direction. （５）前記磁性流体の分散質はフェライト系分散質であ
る、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
載のダイレクトドライブモータ。(5) The direct drive motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the dispersoid of the magnetic fluid is a ferrite dispersoid. （６）前記フェライト系分散質は、 （Ｚｎ）＿ｘ（Ｃｏ）＿１＿−＿ｘＦｅ＿２Ｏ＿４（ｘ
＝０．５０〜０．５８）、 （Ｚｎ）＿ｘ（Ｎｉ）＿１＿−＿ｘＦｅ＿２Ｏ＿４（ｘ
＝０．７０〜０．７５）、 （Ｚｎ）＿ｘ（Ｃｕ）＿１＿−＿ｘＦｅ＿２Ｏ＿４（ｘ
＝０．６２〜０．７２）、 （Ｃｄ）＿ｘ（Ｃｕ）＿１＿−＿ｘＦｅ＿２Ｏ＿４（ｘ
＝０．５２〜０．６２）、 から成るグループの中から選択された物質を含む、特許
請求の範囲第５項記載のダイレクトドライブモータ。(6) The ferritic dispersoid is (Zn)_x(Co)_1_-_xFe_2O_4(x
=0.50~0.58), (Zn)_x(Ni)_1_-_xFe_2O_4(x
=0.70~0.75), (Zn)_x(Cu)_1_-_xFe_2O_4(x
=0.62~0.72), (Cd)_x(Cu)_1_-_xFe_2O_4(x
6. The direct drive motor of claim 5, comprising a material selected from the group consisting of: =0.52-0.62).