(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータコアにＴ溝を有し、
該Ｔ溝に固定バーが装着され、
前記モータを冷却するための冷却ジャケットが締結部材によって前記ステータコアを介して前記固定バーに固定され、
前記ステータコアの断面の外形は多角形状であり、
前記Ｔ溝は、前記ステータコアの多角形状の長辺の中央部を除く位置であって、前記多角形状の各頂点から前記長辺の長さの１／３以内の距離に配置されていることを特徴とする冷却ジャケット付モータ。
【請求項２】
モータのステータコアにＴ溝を有し、
該Ｔ溝に固定バーが装着され、
前記モータを冷却するための冷却ジャケットが締結部材によって前記ステータコアを介して前記固定バーに固定され、
前記ステータコアの断面の外形は短辺と長辺で構成される８角形であって、
前記Ｔ溝は、前記短辺のそれぞれの中央部と、前記長辺のそれぞれの角部近傍の２箇所に配置されていることを特徴とする冷却ジャケット付モータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却ジャケット付モータであって、
前記Ｔ溝は、Ｔ字形状、三角形状、または円形状のいずれかの溝であることを特徴とする
冷却ジャケット付モータ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の冷却ジャケット付モータであって、
前記固定バーはメネジが切られており、
前記締結部材はボルトであって、
前記冷却ジャケットはボルト穴が開けられており、
該ボルトによって前記冷却ジャケットを前記固定バーに締め付けて固定し、前記冷却ジャケットが前記ステータコアに取り付けられていることを特徴とする冷却ジャケット付モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータを冷却する冷却ジャケットを取り付けた冷却ジャケット付モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータを冷却する冷却ジャケットのモータへの取り付け構造として、例えば、特開２０１０−２６８６６７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、冷却ジャケットを連結バーにより連結することで、一体化されて、ステータの外壁面に密接して支持される構造が開示されている。また、特開平９−２０１０００号公報（特許文献２）には、冷却ジャケットを円筒状にフレームに巻き付けて、フランジ部によりボルトとナットで取り付ける構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６８６６７号公報
【特許文献２】特開平９−２０１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の冷却ジャケットの取り付け構造では、冷却ジャケットにメネジを切ることになる。冷却ジャケットには熱伝導性が良いアルミニウムが用いられることが多く、アルミニウムは鉄と比べて強度が低い材料のため、メネジを切った場合、強固なネジの締め付けには向いていない。そのため、強固に冷却ジャケットを締め付ける場合には、冷却ジャケットの外側に取り付け構造を構成する必要がある。
【０００５】
また、上記特許文献２記載の冷却ジャケットの取り付け構造では、冷却ジャケットとステータコアを密着させるには、ステータコアの外形が円筒状のような滑らかな曲線に制限される。そのため、例えば、8角形のステータコアの各辺に冷却ジャケットを取り付けたい場合には、適用できないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、冷却ジャケット付モータであって、モータのステータコアにＴ溝を有し、該Ｔ溝に固定バーが装着され、前記モータを冷却するための冷却ジャケットが締結部材によって前記ステータコアを介して前記固定バーに固定される構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構成で冷却ジャケットを取り付けることができるので、部品点数削減が可能な冷却ジャケット付モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係るモータの冷却ジャケット取付構造の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施例１に係る図２のＴ溝の詳細を示す図である。
【図４】実施例１に係る固定バーの３面図である。
【図５】実施例１に係る磁界解析の条件を示す図である。
【図６】実施例１に係る8角形のステータコアにおけるＴ溝位置の設計基準の一例を示す図である。
【図７】実施例１に係る正8角形のステータコアのＴ溝配置を示す図である。
【図８】実施例２に係るステータコアの組立工程を示す図である。
【図９】実施例２に係るロータ、ステータコア、フレーム、固定バーの組立工程を示す図である。
【図１０】実施例２に係る冷却ジャケットの組立工程を示す図である。
【図１１】実施例３に係るＴ溝が三角形状の溝である例を示す図である。
【図１２】実施例３に係るＴ溝が円形状の溝である例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本実施例に係るモータの冷却ジャケット取付構造の全体構成を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示す図である。なお、図２では、モータと冷却ジャケットの構成を概略的に示しており、詳細な構成の図示は省略している。
【００１１】
図１において、モータＭは、例えば、工作機械の主軸駆動用に用いられる。このモータＭは、図２に示すように、筒状のステータを構成するステータコア１と、ステータ内に回転可能に支持され、マグネットを取り付けられたロータ２とを有する。図示は省略するが、ステータは、薄板鋼板などの磁性体を積層してなるステータコア１と、ステータコアに巻回される巻線とを有し、巻線への供給電流によりロータ２の周辺に回転磁界を形成し、ロータ２を回転させる。なお、本実施例に係るモータＭには、モータＭの周囲にステータコア１の外周部を包囲かつ支持するケーシングは設けられていない。
【００１２】
このようなモータＭは、ステータコア１の鉄損と巻線の銅損とに起因して発熱する。よって、マグネットが熱せられることによる熱減磁を防ぐために、冷却ジャケットにより、モータＭを冷却してモータＭの発熱を抑える必要がある。図示は省略するが、冷却ジャケットは、ケーシング内に複数の配管を通した構造をしている。また、冷却ジャケットは、工作機械の振動によって、脱落することが無いように取り付けられる必要がある。本実施例では、以下のようなモータの冷却ジャケット取付構造により、冷却ジャケットを取り付ける。
【００１３】
図１および図２に示すように、本実施例ではステータコア１の断面の外形が8角形の場合を示しているが、冷却ジャケット３は、ステータコア１の８面に配置されている。また、ステータコア１にはＴ溝７が設けられている。図３に、図２のＴ溝７の詳細を示す。また、図４に、固定バー４の正面図、平面図、側面図を示す。
【００１４】
本実施例では、図３に示すように、図４に示すメネジが切られた固定バー４がステータコア１のＴ溝内部に挿入されている。また、冷却ジャケットには、あらかじめ締結部材であるボルトが貫通するボルト穴が開けられている。すなわち、Ｔ溝７を利用して、締結部材であるボルト５により、メネジを切った固定バー４とボルト穴を開けた冷却ジャケット３でステータコア１を挟むことにより冷却ジャケット３を固定する構造とする。
【００１５】
次に、ステータコア１におけるＴ溝の配置について述べる。すなわち、Ｔ溝の位置によっては、Ｔ溝が磁束の流れを阻害し、モータ性能に影響を及ぼす場合がある。一例として、騒音の原因となるコギングトルクに関して実施した磁界解析について、以下に述べる。
【００１６】
図５は、磁界解析の条件を示す図である。図５において、解析条件は、図５の（Ａ）Ｔ溝が無い場合、（Ｂ）Ｔ溝がステータコアの断面外形の短辺の中心、及び、長辺の中心に無く角部にのみある場合、（Ｃ）Ｔ溝がステータコアの断面外形の短辺の中心、及び、長辺の中心にある場合の３条件とした。その結果、条件（Ａ）と条件（Ｂ）のコギングトルクは変わらなかった。一方、条件（Ａ）、（Ｂ）と比べて、条件（Ｃ）では、コギングトルクが４倍以上、増大した。この結果から言えることは、条件（Ｂ）のＴ溝がステータコアの断面外形の角部にある場合に比べて、条件（Ｃ）ではＴ溝がステータコアの断面外形の長辺の中心にあるので、条件（Ｂ）よりも条件（Ｃ）が、Ｔ溝の位置がモータの中心に近い構成となっており、ステータコアに巻回された巻線への供給電流による磁束の流れを阻害する構成となっているためと考えられる。したがって、Ｔ溝の位置は、モータの中心から遠い位置に配置することが好ましく、言い換えれば、ステータコアのロータ側に配置するステータコアに巻回された巻線を収納するスロットから遠い位置に配置することが好ましい。
【００１７】
Ｔ溝の位置を、磁束の流れを阻害しない位置とするために用いられる基準の一例として、図６を用いて説明する。図６は、８角形のステータコアにおけるＴ溝位置の設計基準の一例を示す図である。図６に示すように、ステータコアの断面の外形は短辺と長辺で構成される８角形であって、８角形の長辺の長さをａとすると、８角形の各頂点からａ×１／３以内の距離にＴ溝を配置すると良い。これは、実機における磁界解析の結果より得られた基準である。
【００１８】
なお、図６では、Ｔ溝は、短辺のそれぞれの中央部と、長辺のそれぞれの角部近傍の２箇所に配置されている。よって、言い換えれば、ステータコアの断面の外形が多角形の場合、Ｔ溝をその角部近傍に配置する、または、長辺の中央部を除く位置に配置する。
【００１９】
なお、Ｔ溝は、磁束の流れを阻害しない、ステータコアのロータ側に配置するステータコアに巻回された巻線を収納するスロットから遠い位置に配置すればよいので、ステータコアの半径方向の厚さが厚ければ、ステータコアの断面外形の長辺の中央部であっても、スロットから遠い位置にＴ溝を設けることが出来る。また、Ｔ溝の深さや、Ｔ溝のステータコアの半径方向の位置によっても配置できる箇所が限定される。そのため、最適なＴ溝の位置を確認するためには、磁界解析を行う必要がある。しかし、ステータコアの外周からのＴ溝の半径方向の位置や深さが一定であるならば、すくなくとも、ステータコアの断面外形の長辺の中央部を除く位置、もしくは角部近傍にＴ溝を配置することが望ましい。
【００２０】
なお、ステータコアの断面の外形が正8角形とすることも可能であるが、その場合のＴ溝配置の例を図７に示す。すなわち、図７に示したように、正8角形の場合は、各辺が均等であるので、各辺の中央部を除く位置、すなわち各辺の角部近傍の２箇所に各々Ｔ溝７を配置する。
【００２１】
また、ステータコアの断面の外形を8角形以外の形状としても、Ｔ溝による冷却プレートの取り付けは可能である。他のステータコアの断面外形の例としては、多角形（４角形、６角形、１２角形、十文字型等）、曲線形状(円形、楕円形等)、多角形と曲線形状が両方含まれる形状等が挙げられる。
【００２２】
以上説明したように、本実施例は、モータのステータコアにＴ溝を有し、該Ｔ溝に固定バーが装着され、前記モータを冷却するための冷却ジャケットが締結部材によって前記ステータコアを介して前記固定バーに固定されている冷却ジャケット付モータとした。
【００２３】
また、前記ステータコアの断面の外形は多角形状であり、前記Ｔ溝は、前記ステータコアの多角形状の角部近傍に配置されている構成とした。
【００２４】
また、前記ステータコアの断面の外形は多角形状であり、前記Ｔ溝は、前記ステータコアの多角形状の長辺の中央部を除く位置に配置されている構成とした。
【００２５】
また、前記ステータコアの断面の外形は多角形状であり、前記Ｔ溝は、前記ステータコアの多角形状の各頂点から前記長辺の長さの１／３以内の距離に配置されている構成とした。
【００２６】
以上のように、本実施例によれば、ステータコアにＴ溝を設け、Ｔ溝に固定バーを通すだけで、冷却ジャケットを強固に取り付けるための構造を構成できるので、部品点数削減、省スペース、組立工数削減が図れる冷却ジャケット付モータを提供できる。
【実施例２】
【００２７】
本実施例では、実施例１で説明した冷却ジャケット取付構造を採用したモータの製造方法である組立工程について説明する。
【００２８】
図８は、ステータコアの組立工程を示す図であり、ステータコアの積層後の正面図と側面図を示している。図８に示すように、ステータコア１は、薄板鋼板をプレス加工にて打ち抜き、積層することで製造する。その際、Ｔ溝に相当する切欠きをステータコアのプレス加工による打ち抜きと同時に行えるので、Ｔ溝を作るための特別な作業は不要であり、Ｔ溝製作のための加工費がかからない。よって、Ｔ溝製作のための特別な作業を行う場合に比べて加工工数を少なくできるという効果がある。
【００２９】
図９は、ロータ、ステータコア、フレーム、固定バーの組立工程を示す図である。図９に示すように、ステータコア１の中心にロータ２を挿入し、Ｔ溝７に固定バー４を挿入する。その後、フレーム６にて挟み込んで固定する。
【００３０】
図１０は、冷却ジャケットの組立工程を示す図である。図１０に示すように、冷却ジャケット３をボルト５で固定バー４に締め付けて固定する。
【００３１】
以上説明したように、本実施例は、冷却ジャケット付モータの製造方法として、ステータコアにＴ溝を有したステータコアを、薄板鋼板をプレス加工で打ち抜くことで前記Ｔ溝に相当する切欠きを有する薄板を製造し該薄板を積層することで構成し、該ステータコアの中心にロータを挿入し、前記Ｔ溝にメネジを切った固定バーを挿入し、その後、フレームにて挟み込んで固定し、モータを冷却するための冷却ジャケットをボルトで前記固定バーに締め付けて固定し、前記ステータコアに冷却ジャケットを取り付ける工程とした。  
これにより、本実施例は、単純な構造のため、組立工数を削減できるという効果がある。
【実施例３】
【００３２】
実施例１で示したＴ溝の形状はＴ字形状をした溝で説明したが、ここでいうＴ溝は、固定バーが抜けない構成である、いわゆる、あり溝構造であれば良く、その意味でＴ溝と表現している。したがって、この形状は、Ｔ字に限定する必要はない。よって、本実施例では、Ｔ溝の形状の変形例について説明する。
【００３３】
Ｔ溝の形状として、例えば、図１１、１２に示すような形状が考えられる。すなわち、図１１に示すような、三角形状や、図１２に示すような、円形状の溝でも良い。なお、Ｔ溝はプレス加工時の金型によって決定されるので、Ｔ字形状をした溝だけでなく、別の形状にすることも容易に可能である。よって、本実施例によれば、プレス加工時の金型の自由度が向上し、より、加工費削減が期待できる。
【００３４】
また、それらのＴ溝の形状に合わせて固定バーの形状を変えても良い。それにより、固定バーとステータコアとの密着性が増し、より固定バーが抜けない構成とできる。また、冷却ジャケットの取り付けをより強固に行うことが可能となる。
【００３５】
なお、以上の実施例では、工作機械の主軸用のモータに用いる例について説明したが、工作機械以外のモータにも本発明を同様に適用できる。また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１：ステータコア、２：ロータ、３：冷却ジャケット、
４：固定バー、５：ボルト、６：フレーム、７：Ｔ溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006042360.tif 000006
【図６】
0006042360.tif 000007
【図７】
0006042360.tif 000008
【図８】
0006042360.tif 000009
【図９】
0006042360.tif 000010
【図１０】
0006042360.tif 000011
【図１１】
0006042360.tif 000012
【図１２】
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