JP4068051B2

JP4068051B2 - 電動機

Info

Publication number: JP4068051B2
Application number: JP2003433309A
Authority: JP
Inventors: 善彦山岸; 好寿廣瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: US7122930B2; US20050140235A1; JP2005192365A

Description

本発明は、インナロータ型のブラシレスモータ（電動機）の改良に関するものである。

電動機として、鉄心に複数のコイルを巻いたステータと、このステータの内側にロータを回転可能に配置し、これらのロータ及びステータをハウジングに収納したものが実用に供されている。
実用の電動機は、ロータ及びステータを収納するハウジングに通気孔を設け、この通気孔からロータ若しくはステータの熱を放熱するようにすれば実用上十分であった。

このような電動機として、円筒状のハウジング及びハウジングに被せる蓋体に放熱孔を設け、ロータにファンを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１−１１００３５号公報（第７頁、第１図）

図１５は従来の基本構成を説明する図であり、電動機３００は、鉄心３０１にコイル３０２を巻付けることでステータ３０３を構成し、ロータ軸３０４にヨーク３０５を取付け、このヨーク３０５に永久磁石３０６を取付け、ロータ軸３０４にファン３０７を付設することでロータ３０８を構成し、このロータ３０８をステータ３０３の内側に配置し、これらのロータ３０８及びステータ３０３を一括してハウジング３１１に収納し、このハウジング３１１に蓋３１３を被せたものである。なお、３０９はハウジング３１１に開けた放熱孔、３１２は蓋３１３に開けた放熱孔を示す。

しかし、電動機３００では、ロータ３０８の中心部を直接空気に触れさせることはできないので、ロータ３０８の中心部の熱がこもるという問題があった。
また、電動機３００では、ロータ軸２０４にファン３０７を付設したので、ロータ３０８の慣性モーメントが増大し、ロータ３０８を支えるためにハウジング３１１などの剛性を増す必要があり、電動機３００の重量の増加を招くという欠点があった。

すなわち、ロータの中心部の熱を放熱することができるとともに、電動機を軽量にすることができる技術が望まれる。

本発明は、ロータの中心部の熱を放熱することができる電動機を提供するとともに、電動機の重量が増加する点を解決し、電動機の軽量化を図ることのできる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、リング状の鉄心に複数のコイルを巻いたステータと、このステータの内側に回転可能に配置したロータとからなる電動機において、ロータを、ロータ軸と、このロータ軸に一体的に取付けたヨークと、このヨークの外周付近に当ピッチ開けた複数のマグネット孔と、これらのマグネット孔にそれぞれに配置した板状の永久磁石と、から構成し、ヨークに、ロータ軸と永久磁石との間にロータの放熱を促進する通気孔を備え、ロータ軸の中心をＣ、複数の永久磁石の１つの永久磁石をＭ１、中心Ｃから永久磁石Ｍ１に降ろした垂線とヨークの外周との交点をＰ１、永久磁石Ｍ１に隣り合う永久磁石をＭ２、中心Ｃから永久磁石Ｍ２に降ろした垂線とヨークの外周との交点をＰ２、中心Ｃ及び隣り合う永久磁石Ｍ１，Ｍ２間の中心を通る放射線がヨークの外周に交わる交点をＱと呼び、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円を描くときに、通気孔を、円の外方に設けるとともに、通気孔は、それぞれの前記永久磁石と前記ロータ軸との間に、それぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状を一対の三角形形状に構成したことを特徴とする。

すなわち、通気孔が、それぞれのロータ軸と永久磁石との間にそれぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状が一対の三角形形状に構成され、これらの通気孔をヨークに備えることで、ロータの中心部の熱を直接的に放熱することができる。
また、ヨークに、ロータ軸と永久磁石との間にロータの放熱を促進する上記通気孔を備えることで、ロータを軽量にすることができる。

交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円を描くときに、通気孔を、円の外方に設けることで、永久磁石Ｍ１，Ｍ２間に生ずる磁束を通気孔で遮ることを回避することができる。
さらに、通気孔が、それぞれのロータ軸と永久磁石との間にそれぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状が一対の三角形形状に構成され、これらの通気孔をヨークに備えることで、一対の三角形形状の間にヨークの連続部分を残すことができ、ヨークの剛性を十分に確保することができる。

請求項１に係る発明では、それぞれのロータ軸と永久磁石との間にそれぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状が一対の三角形形状に構成され、ロータの放熱を促進する通気孔をヨークに備えたので、ロータの中心部の熱を直接的に放熱することができる。この結果、ロータの放熱の促進を図ることができるという利点がある。
また、ヨークに、ロータ軸と永久磁石との間にロータの放熱を促進する上記通気孔を備えたので、ロータを軽量にすることができる。この結果、ロータの慣性モーメントを低減することができ、ロータを支える部材等の剛性を低く抑えることができるので、電動機の重量の低減を図ることができるという利点がある。

また、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円を描くときに、通気孔を、円の外方に設けたので、永久磁石Ｍ１，Ｍ２間に生ずる磁束を通気孔で遮ることを回避することができる。この結果、通気孔を設けることで磁束密度の低下を招くことを防止することができるという利点がある。
さらに、通気孔が、それぞれのロータ軸と永久磁石との間にそれぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状が一対の三角形形状に構成され、これらの通気孔をヨークに備えることで、一対の三角形形状の間にヨークの連続部分を残すことができ、ヨークの剛性を十分に確保することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側、ＣＬは車幅中心（車体中心）を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、作業機の一例としての除雪機について、図１〜図７に基づき説明する。
図１は本発明に係る電動機を搭載した除雪機の内部を示す左側面図であり、電動車両としての除雪機１０は、左右の走行部３０Ｌ，３０Ｒ（この図では左のみを示す。以下同じ。）を備えた走行フレーム４０に、機体を兼ねる伝動ケース５０を上下スイング可能に取付け、伝動ケース５０の左右両側部に左右の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒを取付け、伝動ケース５０の上部にエンジン６０を取付けるとともに、伝動ケース５０の前部に除雪作業部７０を取付け、さらに、伝動ケース５０の上部から後方（より具体的には後上方）へ左右の操作ハンドル８０Ｌ，８０Ｒを延し、これら左右の操作ハンドル８０Ｌ，８０Ｒ間に操作盤９１を備え、作業者が操作盤９１の後から連れ歩く、自力走行式の歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。

左の走行部３０Ｌは、前部の駆動輪３１Ｌと後部の遊動輪３２Ｌとにクローラベルト３３Ｌを巻き掛け、駆動輪３１Ｌを左の電動モータ２０Ｌで正逆転させるクローラである。右の走行部３０Ｒは、前部の駆動輪３１Ｒと後部の遊動輪３２Ｒとにクローラベルト３３Ｒを巻き掛け、駆動輪３１Ｒを右の電動モータ２０Ｒで正逆転させるクローラである。

左右の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒは、動力を左右の走行用伝動機構１２０Ｌ，１２０Ｒを介して左右の走行部３０Ｌ，３０Ｒに伝達して、駆動する走行用駆動源である。

エンジン６０は、クランク軸６１を下方へ延ばしたバーチカルエンジンであって、動力を伝動ケース５０に収納された作業用伝動機構１３０並びに伝動軸７６を介して除雪作業部７０に伝達して、駆動する作業用駆動源である。
このようなエンジン６０は、図示せぬピストンが往復動するシリンダ部６２を後方へ向けるとともに、クランク軸６１を収納するエンジン本体６３の前面６３ａを除雪作業部７０の後面７５ａ（すなわちブロアハウジング７５の後面７５ａ）に隣接させたことを特徴とする。

除雪作業部７０は、前部のオーガ７１、後部のブロア７２、上部のシュータ７３、オーガ７１を囲うオーガハウジング７４、及びブロア７２を囲うブロアハウジング７５からなる。オーガハウジング７４は、後部のブロアハウジング７５を一体的に組合わせたものである。
オーガ７１は、地面に積もった雪を中央に集める作用をなす。この雪を受け取ったブロア７２は、シュータ７３を介して雪を除雪機１０の周囲の所望の位置へ投射する作用をなす。

さらに、除雪機１０は、伝動ケース５０を上下スイング駆動するスイング駆動機構８３を備える。スイング駆動機構８３は、除雪作業部７０の高さ調節をするために伝動ケース５０の上下スイングを許容するとともに、除雪作業部７０の高さ調節をした後に伝動ケース５０の上下スイングを阻止するための伸縮機構である。このようなスイング駆動機構８３は、シリンダからロッドが進退可能なアクチュエータであり、例えば電動アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータからなる。

図中、９２はスクレーパ、９３はランプ、９４はエアクリーナ、９５はキャブレータ、９６はエンジン排気用マフラである。

図２は本発明に係る電動機を採用した除雪機の左側面図であり、エンジン６０周りをカバー１１０によって覆った状態の除雪機１０を示す。カバー１１０は、エンジン６０の下半部を囲う下カバー部１１１と、エンジン６０の上半部を囲う上カバー部１１２と、からなる上下二分割カバーである。

さらに、この図は、伝動ケース５０の真上にエンジン６０を配置し、このエンジン６０のシリンダ部６２を後方へ向けることによって、シリンダ部６２の下方にスペースＳｐを設けたことを示す。このスペースＳｐにエンジン排気用マフラ９６を配置することによって、エンジン排気用マフラ９６の全体を前方の伝動ケース５０、後方の走行フレーム４０並びにスイング駆動機構８３、左右両側方のクローラベルト３３Ｌ，３３Ｒ、上方のエンジン６０、下方の地面Ｇｒによって概ね囲うことができる。従って、比較的高温であるエンジン排気用マフラ９６に作業者が直接触れることを防止することができるので、最小限の小型の熱遮蔽板で覆えばすむ。

図３は本発明に係る電動機を搭載した除雪機の平面図であり、図１に示す操作盤９１を省略して表した。この図は、除雪機１０の中央部にエンジン６０を配置し、車幅中心ＣＬにクランク軸（エンジン出力軸）６１の中心ＥＬを配置し、エンジン６０の真下に伝動ケース５０及び伝動ケース５０に収納された作業用伝動機構１３０を配置し、これらの伝動ケース５０及び作業用伝動機構１３０の前に除雪作業部７０を配置し、伝動ケース５０及び作業用伝動機構１３０の左右両側に左右のクローラベルト３３Ｌ，３３Ｒを配置し、これらのクローラベルト３３Ｌ，３３Ｒの前側に左右の駆動輪３１Ｌ，３１Ｒ並びに本発明に係る電動機である左右の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒを配置したことを示す。

さらにこの図は、除雪機１０を上から見たときに、左前部にシュータ７３、右前部にランプ９３並びにバッテリ９７、右後部にエアクリーナ９４、左右の操作ハンドル８０Ｌ，８０Ｒ間で操作盤９１（図１参照）の下方に燃料タンク９８並びに左右のモータ駆動制御部９９，９９を取付けたことを示す。

左の操作ハンドル８０Ｌはグリップ８１Ｌ近傍に、左右の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒを操作可能状態にする走行準備レバー８２を備える。右の操作ハンドル８０Ｒはグリップ８１Ｒ近傍に、スイング駆動機構８３（図１参照）を操作する調節用レバー８４を備える。

図４は本発明に係る電動機を搭載した除雪機のエンジン、電動モータ（電動機）、走行部、除雪作業部周りの模式的に表した平面図であり、左右の走行部３０Ｌ，３０Ｒ間に伝動ケース５０を配置したことを示す。
走行フレーム４０は、前後に延びた左右一対のサイドメンバ４１，４１と、左右のサイドメンバ４１，４１の後部間に掛け渡したクロスメンバ４２と、クロスメンバ４２の中央部に取付けたブラケット４３とからなる、平面視略コ字状部材である。

左右のサイドメンバ４１，４１は、前部で左右の駆動輪用車軸３４Ｌ，３４Ｒを回転可能に支承するとともに、後部で遊動輪用車軸３５を支承するフレームである。左右の駆動輪用車軸３４Ｌ，３４Ｒは、左右の駆動輪３１Ｌ，３１Ｒを固定した回転軸である。遊動輪用車軸３５は、左右の遊動輪３２Ｌ，３２Ｒを回転可能に取付けた１本の固定軸である。

クロスメンバ４２は、遊動輪用車軸３５から後方へ延ばした左右の調節ボルト３６，３６を進退調節可能に取付けた部材である。調節ボルト３６，３６を進退調節することにより、遊動輪用車軸３５を前後に移動させて、左右のクローラベルト３３Ｌ，３３Ｒの張り具合を調節することができる。

左の電動モータ（電動機）２０Ｌは、固定側の環状のアウタステータ（ステータ）２１と、アウタステータ２１に囲まれたインナロータ（ロータ）２２と、インナロータ２２に一体的に組付けられたモータ軸（ロータ軸）２３とからなる。モータ軸２３は、電磁ブレーキ２４によってブレーキ状態にされるものである。電磁ブレーキ２４は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキであり、駐車中はブレーキ状態になる。

左の走行用伝動機構１２０Ｌは、モータ軸２３に取付けた第１小ギヤ１２１と、第１小ギヤ１２１に噛み合うべく駆動輪用車軸３４Ｌに相対的に回転可能に取付けた第１大ギヤ１２２と、第１大ギヤ１２２に一体に形成した第２小ギヤ１２３と、第２小ギヤ１２３に噛み合うべくモータ軸２３に相対的に回転可能に取付けた第２大ギヤ１２４と、第２大ギヤ１２４に一体に形成した第３小ギヤ１２５と、第３小ギヤ１２５に噛み合うべく駆動輪用車軸３４Ｌに取付けた第３大ギヤ１２６と、からなる３段減速式の減速機構である。

各ギヤ１２１〜１２６は平歯車である。右の電動モータ２０Ｒは左の電動モータ２０Ｌと同じ構成であり、右の走行用伝動機構１２０Ｒは左の走行用伝動機構１２０Ｌと同じ構成である。３７は軸受である。

伝動ケース５０に収納された作業用伝動機構１３０は、ほぼ鉛直に延びる入力軸１３１と、ほぼ水平に延びる出力軸１３２と、入力軸１３１に取付けた駆動側の小ベベルギヤ１３３と、小ベベルギヤ１３３に噛み合うべく出力軸１３２に取付けた従動側の大ベベルギヤ１３４と、を備えた、１段減速式の減速機構である。

出力軸１３２は、伝動ケース５０から前方へ延び、伝動軸７６を介して除雪作業部７０に連結する軸である。詳しくは、出力軸１３２の前端に伝動軸７６を連結し、伝動軸７６にオーガ７１のウォームギヤ式減速機構７７を介してオーガ軸７８，７８に連結するとともに、伝動軸７６にブロア７２を連結した。

ここで、上記左右の操作ハンドル８０Ｌ，８０Ｒの構造、及びスイング駆動機構８３の取付け構造について、詳しく説明する。
操作ハンドル８０Ｌ，８０Ｒは、伝動ケース５０の左右両側部における上部から後方へ延びた左右のハンドル基部８５Ｌ，８５Ｒと、これらのハンドル基部８５Ｌ，８５Ｒの後端に取付角を調整可能に取付けるとともに更に後方へ延びた左右のハンドルバー８６Ｌ，８６Ｒとからなる。左右のハンドル基部８５Ｌ，８５Ｒは、後端間にクロスメンバ８７を掛け渡し、このクロスメンバ８７の中央部にブラケット８８を取付けたものである。

スイング駆動機構８３の取付け構造は、走行フレーム４０のブラケット４３と、ハンドル基部８５Ｌ，８５Ｒ側のブラケット８８とに、スイング駆動機構８３の上下両端を上下スイング可能に連結した構成である。

ところで、走行フレーム４０に支承された左右の駆動輪用車軸３４Ｌ，３４Ｒは、伝動ケース５０にも回転可能に支持したものである。このため、伝動ケース５０は駆動輪用車軸３４Ｌ，３４Ｒの車軸中心を上下スイング中心としてスイング可能である。スイング駆動機構８３により、ハンドル基部８５Ｌ，８５Ｒを介して伝動ケース５０を上下に（この図の表裏方向に）スイングさせることができる。

上述のように、伝動ケース５０にはエンジン６０（図１参照）及び除雪作業部７０を取付けてある。従って、伝動ケース５０と共にエンジン６０及び除雪作業部７０を上下にスイングさせることで、除雪作業部７０の高さを調節することができる。

図５は本発明に係る電動機を採用した除雪機の伝動ケース並びに作業用伝動機構の断面図であり、伝動ケース５０に収納した作業用伝動機構１３０を左側方から見た構成を表す。
この図は、伝動ケース５０の上端部に複数の取付ボス５１・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を設け、これらの取付ボス５１・・・にエンジン６０の下端部６４をボルト止めすることで、伝動ケース５０の上部にエンジン６０を取付け、また、伝動ケース５０の前端部に取付フランジ５２を設け、この取付フランジ５２にブロアハウジング７５をボルト止めすることで、伝動ケース５０の側部に除雪作業部７０を取付けたことを示す。

作業用伝動機構１３０の入力軸１３１はクランク軸６１と同心上に配置するとともに、上方に延びて、クランク軸６１の下端にクラッチ６５を介して連結したものである。
伝動ケース５０は、入力軸１３１を通す筒状の入力軸収納部５３と、出力軸１３２を通す筒状の出力軸収納部５４と、を一体に形成したものである。５５はリッド、１４１〜１４５は軸受である。

図６は本発明に係る電動機を搭載した除雪機の伝動ケース、電動モータ並びに走行用伝動機構の断面図であり、伝動ケース５０に収納された電動モータ２０Ｌ，２０Ｒ並びに走行用伝動機構１２０Ｌ，１２０Ｒを背面から見た構成を表す。図７は本発明に係る電動機を搭載した除雪機の伝動ケース、左の電動モータ並びに左の走行用伝動機構の断面図であり、図６に対応させて表す。なお、理解を容易にするために走行用伝動機構１２０Ｌ，１２０Ｒを展開して表した。

図６及び図７は、伝動ケース５０の左右の側部に左右の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒ、左右の走行用伝動機構１２０Ｌ，１２０Ｒ、左右の走行部３０Ｌ，３０Ｒ（図４参照）のための駆動輪用車軸３４Ｌ，３４Ｒを取付けたこと、及び、伝動ケース５０がモータケース（ハウジング）１５３，１５３の一部を兼ねたことを示す。

具体的に説明すると、伝動ケース５０は、車幅中心ＣＬに出力軸収納部５４を設けるとともに、出力軸収納部５４の左右両側にモータ収納部５６，５６を一体に形成し、これらのモータ収納部５６，５６の左右側方を開放し、それらの開放端を左右のモータケース半体１５１，１５１で塞いでボルト止めし、これらのモータケース半体１５１，１５１の左右側方に左右の伝動カバー１５２，１５２を被せてボルト止めしたものである。

このようにして、左右のモータ収納部５６，５６と左右のモータケース半体１５１，１５１とによって、左右のモータケース１５３，１５３を構成することができる。従って、伝動ケース５０の左右のモータ収納部５６，５６は、モータケース１５３，１５３の一部を兼ねる。

また、左右のモータケース半体１５１，１５１及び左右の伝動カバー１５２，１５２によって、左右の走行伝動機構用ケース１５４，１５４を構成することができる。従って、左右のモータケース半体１５１，１５１は、走行伝動機構用ケース１５４，１５４の一部を兼ねる。

左右のモータケース１５３，１５３に電動モータ２０Ｌ，２０Ｒ並びに電磁ブレーキ２４，２４を収納するようにした。図７に示すように、左の電動モータ２０Ｌは、車幅方向（左右）に水平に延ばしたモータ軸２３と、ステータ周方向に複数の電気子（コイル）２５・・・を配列したアウタステータ２１と、ロータ周方向に複数個の永久磁石２６・・・を配列したインナロータ２２と、を組合わせたインナロータ型直流ブラシレスモータである。右の電動モータ２０Ｒも同様である。

一方、左右の走行伝動機構用ケース１５４，１５４に走行用伝動機構１２０Ｌ，１２０Ｒを収納するようにした。走行伝動機構用ケース１５４内に延ばしたモータ軸２３の先端部に、第１小ギヤ１２１並びに第２大ギヤ１２４を設けた。互いに一体である第２大ギヤ１２４並びに第３小ギヤ１２５は、伝動カバー１５２にも回転可能に支持したものである。なお、１６１〜１６６は軸受である。

ところで、モータケース１５３，１５３の一部を兼ねた伝動ケース５０は、電動モータ２０Ｌ，２０Ｒのためのハーネス（電線）１７１，１７１を、内部に通すことができる。具体的には、モータ収納部５６，５６内で電動モータ２０Ｌ，２０Ｒに結線したハーネス１７１，１７１を、上記図５に示すように伝動ケース５０に開けられたハーネス用孔１７２を通して外部に配線する、すなわち、引き回すことができる。その分、ハーネス１７１，１７１が外部に露出しないので、ハーネス１７１，１７１の耐久性や信頼性を高めることができる。

以上に述べた除雪機１０の電動モータ２０Ｌ，２０Ｒ（図６参照）を、「電動機２０」としてその構成を詳細に説明する。

図８は図７の８−８線断面図であり、本発明に係る電動機２０の平面断面を示す。
電動機２０は、アウタステータ２１（以下、「ステータ２１」と記載する）と、ステータ２１の内側に回転可能に配置したインナロータ２２（以下、「ロータ２２」と記載する）と、これらのステータ２１及びロータ２２を収納したモータケース１５３（以下「ハウジング１５３」と記載する）からなる。

ステータ２１は、複数のティース１３・・・を組み合わせることで形成したリング状の鉄心１４に複数の電気子２５・・・（以下「コイル２５」と記載する）を巻いたものであり、具体的には、複数の鉄板１２・・・（１個のみ示す）を積層した略Ｔ形のティース１３と、このティース１３に巻いたコイル２５と、からなる複数のコイルピース１５・・・をリング状に組み合わせたものである。

図９は本発明に係る電動機のロータの正面断面図であり、ロータ２２は、モータ軸２３（以下「ロータ軸２３」と記載する）と、このロータ軸２３に一体的に取付けた円板状のヨーク２７と、このヨーク２７の外周付近に当ピッチに配列した永久磁石２６・・・と、からなる。

ヨーク２７は、複数の鉄板１６・・・及び１７，１７を積層する部材であり、ロータ軸２３を圧入する軸孔１８と、永久磁石２６・・・を収納するマグネット孔１９・・・と、ロータ２２の放熱を促進する通気孔２８・・・と、を形成した部材である。なお、ヨーク２７は、マグネット孔１９・・・に永久磁石２６・・・を収納した後に、複数の鉄板１６・・・及び１７，１７のうちの上下に位置する鉄板１７、１７で、永久磁石２６・・・を覆うようにしたものである。
なお、鉄板１６は軸孔１８、マグネット孔１９及び通気孔２８を開けた鉄板であり、鉄板１７は軸孔１８及び通気孔２８を開けた鉄板である。

図１０は本発明に係る電動機のロータの平面図であり、電動機２０（図８参照）は、リング状の鉄心１４に複数のコイル２５を巻いたステータ２１と、このステータ２１の内側に回転可能に配置したロータ２２とからなる電動機において、ロータ２２を、ロータ軸２３と、このロータ軸２３に一体的に取付けた円板状のヨーク２７と、このヨーク２７の外周付近に当ピッチ開けた複数のマグネット孔１９・・・と、これらのマグネット孔１９・・・にそれぞれに配置した板状の永久磁石２６・・・と、から構成し、ヨーク２７に、ロータ軸２３と永久磁石２６・・・との間にロータ２２の放熱を促進する通気孔２８・・・を備えたものである。

図１１は本発明に係る電動機のロータの平面断面図であり、例えば、ロータ２２の中心部の熱を放熱することができれば、摩擦熱の発生するロータ２２の中心部の熱を直接的に放熱することができるので、放熱の促進を図る上で好ましいことであり、ロータ２２の重量を軽減することができれば、ロータ２２の慣性モーメントを下げることができるので、電動機２０（図８参照）を軽量にする上で好都合である。

そこで、ロータ２２を、ロータ軸２３と、このロータ軸２３に一体的に取付けた円板状のヨーク２７と、このヨーク２７の外周付近に当ピッチ開けた複数のマグネット孔１９・・・と、これらのマグネット孔１９・・・にそれぞれに配置した板状の永久磁石２６・・・と、から構成し、ヨーク２７に、ロータ軸２３と永久磁石２６・・・との間にロータ２２の放熱を促進する通気孔２８・・・を備えた。

すなわち、ヨーク２７に、ロータ軸２３と永久磁石２６・・・との間にロータ２２の放熱を促進する通気孔２８・・・を備えることで、ロータ２２の中心部の熱を直接的に放熱することができる。この結果、ロータ２２の放熱の促進を図ることができる。

また、ヨーク２７に、ロータ軸２３と永久磁石２６・・・との間にロータ２２の放熱を促進する通気孔２８・・・を備えることで、ロータ２２を軽量にすることができる。この結果、ロータ２２の慣性モーメントを低減することができ、ロータ２２を支える部材等（例えば、図８に示すハウジング１５３）の剛性を低く抑えることができるので、電動機２０の重量の低減を図ることができる。

なお、永久磁石（マグネット）２６は、板状のマグネットであり、平面視で一方をＮ極、他方をＳ極に着磁したものであり、ヨーク２７に径外方をＮ極且つ径内方をＳ極に向けて配置し、又はヨーク２７に径外方をＳ極且つ径内方をＮ極に向けて配置することを交互に繰り返して多角形状に並べたものであると言える。

図１２は本発明に係る電動機の通気孔の位置設定の説明図であり、電動機２０のロータ２２は、ロータ軸２３の中心をＣ、複数の永久磁石２６・・・（図１１参照）の１つの永久磁石をＭ１、中心Ｃから永久磁石Ｍ１に降ろした垂線とヨーク２７の外周との交点をＰ１、永久磁石Ｍ１に隣り合う永久磁石をＭ２（複数の永久磁石２６・・・の他の１つの永久磁石）、中心Ｃから永久磁石Ｍ２に降ろした垂線とヨークの外周との交点をＰ２、中心Ｃ及び隣り合う永久磁石Ｍ１，Ｍ２間の中心を通る放射線がヨークの外周に交わる交点をＱと呼び、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円Ｈを描くときに、通気孔２８・・・を、円Ｈの外方に設けたものである。

図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動機の磁束の状態を示す説明図であり、（ａ）は比較例の電動機２００を示し、（ｂ）は実施例の電動機２０を示す。
（ａ）において、電動機２００では、ロータ２０１のヨーク２０２に通気孔２０３・・・を設けるときに、通気孔２０３・・・を隣り合う永久磁石２０４，２０４同士の中心を通る放射線上に設けたものである。細線で示す磁束を通気孔２０３・・・で遮るものであり、ロータ２０１の放熱を促進するために磁束密度を低下させる。

（ｂ）において、電動機２０では、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円Ｈを描くときに、通気孔２８・・・を、円Ｈの外方に設けることで、永久磁石Ｍ１，Ｍ２間に生ずる磁束を通気孔２８・・・で遮ることを回避することができる。この結果、細線で示す磁束を遮ることはないので、通気孔２８・・・を設けることで磁束密度を低下させること（磁束密度の低下を招くこと）を防止することができる。

また、ロータ軸２３の廻りに且つロータ軸２３の中心Ｃから平板状の永久磁石Ｍ１，Ｍ２等に降ろした垂線上に通気孔２８・・・を形成したので、不要な磁束（例えば、ロータ軸２３に廻り込む磁束）を遮断することができる。
さらに、ロータ２２のヨーク２７において、軸孔１８エッジと通気孔２８・・・エッジとの距離は、ヨーク２７の剛性を十分に維持できる距離を確保するように設定するものである。

図１４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電動機のロータの通気孔の別実施例の模式図である。
（ａ）において、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円Ｈを描くときに、通気孔３８・・・を、円Ｈの外方に設けるとともに、通気孔３８・・・を略ダイヤモンンド形に形成したものである。すなわち、通気孔を略ダイヤモンンド形に形成することで、通気孔３８・・・を大きく形成することができ、放熱の促進を図ることができる。

（ｂ）において、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円Ｈを描くときに、通気孔４８・・・を、円Ｈの外方に設けるとともに、通気孔４８・・・を略おむすび形に形成したものである。すなわち、通気孔４８・・・を略おむすび形に形成することで、通気孔を大きく形成することができ、（ａ）同様に放熱の促進を図ることができる。

（ｃ）において、交点Ｑを中心として線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円Ｈを描くときに、通気孔５８・・・，６８・・・を、円Ｈの外方に設けるとともに、通気孔５８・・・，６８・・・を一対の三角形に形成したものである。すなわち、ヨーク２７の剛性を十分に維持できるように構成したものと言える。

尚、本発明に係る電動機は、図８に示すように、インナロータ型の電動機であったが、
これに限るものではなく、インナロータ型の発電機、若しくはインナロータ型の発電・電動機であってもよい。

本発明に係る電動機は、図１１に示すように、ヨーク２７にマグネット孔１９を設けたが、これに限るものではなく、マグネット孔は切り欠き等であってもよい。
本発明に係る電動機は、図８に示すように、複数のティース１３・・・をリング状に並べることで鉄心１４を構成したが、これに限るものではなく、一体にてリング状の鉄心を構成し、この鉄心に複数のコイルを巻いたものであってもよい。

本発明に係る電動機は、除雪機のクローラベルトを駆動する走行用の電動モータに採用するのに好適である。

本発明に係る電動機を搭載した除雪機の内部を示す左側面図である。本発明に係る電動機を採用した除雪機の左側面図である。本発明に係る電動機を搭載した除雪機の平面図である。本発明に係る電動機を搭載した除雪機のエンジン、電動モータ（電動機）、走行部、除雪作業部周りの模式的に表した平面図である。本発明に係る電動機を採用した除雪機の伝動ケース並びに作業用伝動機構の断面図である。本発明に係る電動機を搭載した除雪機の伝動ケース、電動モータ並びに走行用伝動機構の断面図である。本発明に係る電動機を搭載した除雪機の伝動ケース、左の電動モータ並びに左の走行用伝動機構の断面図である。図７の８−８線断面図である。本発明に係る電動機のロータの正面断面図である。本発明に係る電動機のロータの平面図である。本発明に係る電動機のロータの平面断面図である。本発明に係る電動機の通気孔の位置設定の説明図である。本発明に係る電動機の磁束の状態を示す説明図である。電動機のロータの通気孔の別実施例の模式図である。従来の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１４…鉄心、１９…マグネット孔、２０…電動機、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…ロータ軸、２５…コイル、２６…永久磁石、２７…ヨーク、２８…通気孔。

Claims

リング状の鉄心に複数のコイルを巻いたステータと、このステータの内側に回転可能に配置したロータとからなる電動機において、
前記ロータは、ロータ軸と、このロータ軸に一体的に取付けたヨークと、このヨークの外周付近に当ピッチ開けた複数のマグネット孔と、これらのマグネット孔にそれぞれに配置した板状の永久磁石と、から構成したものであり、
前記ヨークには、前記ロータ軸と前記永久磁石との間に前記ロータの放熱を促進する通気孔を備え、
前記ロータ軸の中心をＣ、複数の永久磁石の１つの永久磁石をＭ１、前記中心Ｃから永久磁石Ｍ１に降ろした垂線と前記ヨークの外周との交点をＰ１、前記永久磁石Ｍ１に隣り合う永久磁石をＭ２、前記中心Ｃから永久磁石Ｍ２に降ろした垂線と前記ヨークの外周との交点をＰ２、前記中心Ｃ及び隣り合う永久磁石Ｍ１，Ｍ２間の中心を通る放射線が前記ヨークの外周に交わる交点をＱと呼び、
前記交点Ｑを中心として前記線分ＱＰ１若しくは線分ＱＰ２を半径ｒとする円を描くときに、前記通気孔を、前記円の外方に設けるとともに、
前記通気孔は、前記それぞれの永久磁石と前記ロータ軸との間に、それぞれ２つの孔からなる通気孔対を備えており、それぞれの通気孔対の形状を一対の三角形形状に構成したことを特徴とする電動機。