(57)【要約】【課題】電動機の冷却のために電動機外部の空気を電動機内部へ送風する場合でも、電動機内部から排出される高温の空気が工作機械の構造体に直接当たらないようにする。【解決手段】工作機械用の電動機１１は、工作機械の構造体３３に取り付けられる取付端部を有したハウジング１３と、回転軸線Ｏ周りに回転可能にハウジング１３に支持される出力軸１５と、出力軸１５の回転軸線Ｏ方向にハウジング１３内を延びハウジング１３の取付端部側に排出口４７を有した空気通路４５と、周囲空気を空気通路４５に流通させる送風機５１とを備える。電動機１１には、さらに、空気通路４５の排出口４７から排出される空気が直接工作機械の構造体３３に当たらないように、空気通路４５の排出口４７と工作機械の構造体３３との間に風除け部材５５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の構造体に取り付けられる電動機において、
前記機械の構造体に取り付けられる取付端部を有したハウジングと、
前記ハウジング内を延び、前記ハウジングの取付端部側に排出口を有した空気通路と、
前記空気通路に空気を流通させ、前記空気を前記排出口から排出させて前記ハウジングを冷却する送風機と、
前記空気通路の前記排出口から排出される空気が直接前記機械の構造体に当たらないように、前記空気通路の前記排出口と前記機械の構造体との間に設けられた風除け部材と、
を具備することを特徴とした電動機。
【請求項２】
前記風除け部材は、前記空気通路の前記排出口から排出された空気を前記機械の構造体と反対側に誘導するように、前記機械の構造体から離れる方向に向けて形成された請求項１に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の構造体に取り付けられる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、主軸やテーブルなどの軸移動又は回転のために電動機が使用される。このような工作機械用の電動機には、大出力が要求されることが多い。ところが、電動機の出力が大きくなると、発熱量が増加するため、冷却水や空気などを用いて電動機を冷却することが必要になる。例えば、空冷式の電動機では、電動機の内部に通気路を設けた上で、電動機の一端に送風機を取り付けて電動機の通気路に強制的に気流を生じさせ、電動機の内部を冷却させるようにしている。
【０００３】
このような送風機を用いた空冷式電動機では、電動機内部の空気を電動機外部へ向けて送風するように送風機を取り付ける形態と、電動機外部の周囲空気を電動機内部へ向けて送風するように送風機を取り付ける場合とがある。例えば、特許文献１に開示のビルトインモータ主軸台付工作機械では、ベッド上に戴置された主軸台に送風機を取り付け、ベッドの主軸台搭載位置近傍に設けられた空気吸込口から主軸台内に形成された空気通路に空気を吸い込み、空気通路内の空気を上面開口から主軸台外方に排出することにより、主軸台及び電動機（モータ）の冷却を行っている。しかしながら、構造体の内部の温度は工作機械外部の周囲空気の温度よりも高いので、このように構造体の内部の空気を電動機内部に送風した後に電動機外部へ向けて排出する形態は、電動機外部の周囲空気を内部へ向けて送風する形態に比較して、一般に、冷却効率が劣る。したがって、冷却効率の観点から、電動機外部の周囲空気を電動機内部へ向けて送風する形態が好ましい。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４８０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工作機械に用いる電動機は、出力軸が突出している端部（以下、取付端部と記載する）を工作機械の構造体の外側表面に向けて取り付けられる。したがって、電動機外部の周囲空気を電動機内部に向けて送風するためには、電動機の取付端部と反対側の電動機の端部に送風機を取り付けることになる。この結果、送風機によって電動機外部の空気を電動機内部へ送風すると、電動機内部を出力軸の回転軸線方向に通過した空気が電動機の取付端部側から工作機械の構造体に向けて排出されるようになる。ところが、電動機内部から排出される空気は、電動機から吸熱して高温であるため、工作機械に当たると工作機械の構造体の温度を上昇させて構造体に熱変形を生じさせる。このような工作機械の構造体の熱変形は、工作機械の加工精度を低下させる問題を生じさせる。
【０００６】
本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電動機の冷却のために電動機外部の空気を電動機内部へ送風する場合でも電動機内部から排出される高温の空気が工作機械の構造体に当たらないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するため、機械の構造体に取り付けられる電動機において、前記機械の構造体に取り付けられる取付端部を有したハウジングと、前記ハウジング内を延び、前記ハウジングの取付端部側に排出口を有した空気通路と、前記空気通路に空気を流通させ、前記空気を前記排出口から排出させて前記ハウジングを冷却する送風機と、前記空気通路の前記排出口から排出される空気が直接前記機械の構造体に当たらないように、前記空気通路の前記排出口と前記機械の構造体との間に設けられた風除け部材とを具備する電動機が提供される。
【０００８】
上記電動機によれば、電動機の空気通路の排出口から排出される高温の空気が排出口と機械の構造体との間に設けられた風除け部材に当たって、直接機械の構造体に当たらないようになる。したがって、機械の構造体が電動機から排出される高温の空気によって熱変形を生じることが抑制される。
【０００９】
上記電動機では、前記風除け部材は、前記空気通路の前記排出口から排出された空気を前記機械の構造体と反対側に誘導するように、前記機械の構造体から離れる方向に向けて形成されていることが好ましい。これにより、電動機から排出される高温の空気は、機械の構造体から離れる方向に誘導され、その結果、機械の構造体の近傍の温度の上昇を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、電動機の通気通路の排出口と機械の構造体との間に風除け部材を設けることにより、電動機から排出される空気が風除け部材に当たって直接機械の構造体に当たらなくなる。したがって、電動機から排出される高温の空気によって機械の構造体の温度を上昇させることが防止され、構造体の熱変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の電動機の縦断面図である。また、図２は本発明の電動機を使用した工作機械の全体構成を示す概略図である。
【００１２】
最初に、図２を参照して、本発明の電動機を使用することができる工作機械１０１の構造の一例を説明する。工作機械１０１は、マシニングセンタであり、床面に設置されるベッド１０３と、ベッド１０３上に立設されたコラム１０５と、コラム１０５上に移動可能に支持されＸ軸方向（図２の紙面に垂直な方向）及びＹ軸方向（図２の上下方向）に駆動される主軸頭１０７と、主軸頭１０７に回転可能に支持されており工具Ｔを装着される主軸１０９と、ベッド１０３上に移動可能に支持されＺ軸方向（図２の左右方向）に駆動されるテーブル１１１とを備える。工作機械１０１は例えばボール盤や旋盤など他のタイプの工作機械であってもよい。工作機械１０１のコラム１０５の上面には、主軸頭１０７をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動するための電動機１１３が取り付けられており、工作機械１０１のベッド１０３の側面には、テーブル１１１をＺ軸方向に駆動するための電動機１１５が取り付けられている。
【００１３】
これらコラム１０５やベッド１０３のような工作機械の構造体に取り付けられている電動機１１３又は１１５の詳細が図１に電動機１１として示されている。
電動機１１は、ハウジング１３と、ロータ１７が取り付けられておりハウジング１３に回転可能に支持される出力軸１５とを備える。詳細には、ハウジング１３は、出力軸１５に固定されたロータ１７の外周面から間隔をあけてロータ１７の周りを取り囲むように設置されたステータコア１９と、ステータコア１９を挟持するようにステータコア１９の軸線方向両端部に配置され且つ軸受２１を介して出力軸１５を回転可能に支持する前側カバー２３及び後側カバー２５とによって構成されている。また、ステータコア１９の内周部には、出力軸１５と概ね平行に延びる複数の溝が形成されており、この溝に巻線２９を装着することにより、ステータ３１を構成するようになっている。
【００１４】
前側カバー２３は、工作機械１０１の構造体３３（この場合、コラム１０５又はベッド１０３）に取り付けるためのフランジ部２３ａを有しており、フランジ部２３ａと構造体とをネジ等の締結具３５で締結することにより電動機１１を構造体に取り付けることができる。すなわち、前側カバー２３のフランジ部２３ａは電動機１１のハウジング１３の取付端部を形成している。また、出力軸１５は前側カバー２３を貫通して延びている。出力軸１５の前端部は、構造体３３内に設けられた動力伝達部材３７にカップリングやクラッチを介して接続されており、電動機１１の駆動力が動力伝達部材３７を介して主軸頭１０７やテーブル１１１へ伝達され、主軸頭１０７やテーブル１１１が駆動されるようになっている。
【００１５】
後側カバー２５の外側端部表面には凹部２５ａが形成されており、出力軸１５の後端部は、後側カバー２５を貫通してこの凹部２５ａ内まで延びている。この後側カバー２５の凹部２５ａには回転検出器３９が取り付けられており、出力軸１５の後端部に取り付けられたエンコーダ板などの被検出体４１の回転を検出できるようになっている。また、この後側カバー２５の凹部２５ａは、後側カバー２５の軸線方向外側に取り付けられたエンドプレート４３によって完全に覆われるようになっている。
【００１６】
また、前側カバー２３、ステータコア１９及び後側カバー２５の外周部には、出力軸１５の回転軸線Ｏ方向に延びる複数の空気通路４５が形成されている。各空気通路４５の前端は、前側カバー２３において、前側カバー２３を構造体３３に取り付けたときでも構造体３３によって閉鎖されない部分に開口しており、排出口４７を形成している。一方、各空気通路４５の後端は、後側カバー２５においてエンドプレート４３によって覆われていない部分に開口しており、吸入口４９を形成している。
【００１７】
ハウジング１３の後側カバー２５のさらに後方には、空気通路４５に電動機外部の空気（以下、周囲空気と記載する）を流通させるための送風機５１が取り付けられている。送風機５１としては、例えば軸流ファンが使用されるが、空気通路４５に周囲空気を流通させることができれば、特に限定されない。送風機５１のハウジング５３は、カップ形状になっており、電動機１１の後側カバー２５の後端面全体を覆うように後側カバー２５に取り付けられている。また、送風機５１のハウジング５３の後端壁には、外部から内部へ周囲空気の通過を許容する網部材（図示せず）などで覆われた通気開口（図示せず）が設けられており、送風機５１の内部に周囲空気を取り込むことができるようになっている。
【００１８】
本発明の電動機１１では、さらに、電動機１１の空気通路４５の排出口４７と工作機械１０１の構造体３３の表面との間に、風除け部材５５が取り付けられており、空気通路４５の排出口４７から排出される空気が風除け部材５５に当たり、直接工作機械１０１の構造体３３の表面に当たらないようになっている。風除け部材５５は、電動機１１の空気通路４５の排出口４７と工作機械１０１の構造体３３の表面との間において、少なくとも、空気通路４５の排出口４７に対向する位置の近傍のみに設けられていればよい。しかしながら、空気通路４５の排出口４７から排出される空気が直接工作機械１０１の構造体３３の表面に当たらないことを保証するために、電動機１１の空気通路４５の排出口４７と工作機械１０１の構造体３３の表面との間において、電動機１１の前側カバー２３の全周にわたって設けられていることが好ましい。
【００１９】
また、風除け部材５５は、図１に実線で示されているように、空気通路４５から排出された空気が構造体３３から離れる側に流動するように誘導するために、構造体５３から離れる方向に断面略Ｌ字形状になるように湾曲していることが好ましい。しかしながら、空気通路４５の排出口４７から排出される空気が直接工作機械１０１の構造体３３の表面に当たらないようになっていれば風除け部材５５は任意の形状をとることができる。例えば、図１において一点鎖線で示されているように平板状になっていてもよく、図１において点線で示されているように、風除け部材５５の先端部が任意の方向に向いた形状になっていてもよい。
【００２０】
図１に示されている実施形態では、風除け部材５５は、電動機１１の前側カバー２３と別部材として形成されており、ネジなどの締結具３５によって前側カバー２３のフランジ部２３ａに取り付けられている。しかしながら、風除け部材５５は、電動機１１の前側カバー２３と一体的に形成されていてもよく、前側カバー２３の側面又は構造体３３に取り付けてもよい。また、風除け部材５５を前側カバー２３のフランジ部２３ａに取り付ける場合、工作機械１０１の構造体３３に向いた側や側面に取り付けてもよく、構造体３３から離れた側に取り付けてもよい。また、風除け部材５５と工作機械１０１の構造体３３との間で、空気通路４５の排出口４７から排出される高温の空気により高温になった風除け部材５５の熱が工作機械１０１の構造体３３に伝達することを防止するために、風除け部材５５と工作機械１０１の構造体３３との間に断熱材（図示せず）を介在させることが好ましい。
【００２１】
次に、図１に示されている電動機１１の動作を説明する。
電動機１１が起動すると同時に又はその後の任意の時に送風機５１が起動する。送風機５１が起動すると、送風機５１の後端壁から周囲空気を吸込み、電動機１１のハウジング１３に形成された空気通路４５への送風を開始する。電送機１１のハウジング１３の空気通路４５を相対的に低い温度の空気が流通することにより、ステータ３１及び／又はロータ１７の発熱により相対的に高温になった電動機１１のハウジング１３から熱を奪い、電動機１１のハウジング１３並びにその内部のステータ３１及びロータ１７を冷却させる。
【００２２】
一方、電動機１１のハウジング１３から吸熱して高温になった空気通路４５内の空気は、空気通路４５の排出口４７から工作機械１０１の構造体３３に向けて排出される。しかしながら、空気通路４５の排出口４７と工作機械１０１の構造体３３の間には、風除け部材５５が設けられているので、空気通路４５の排出口４７から排出された高温の空気は、工作機械１０１の構造体３３に直接当たることがない。特に、図１に実線で示されているように、風除け部材５５が断面略Ｌ字形状に湾曲している場合には、空気通路４５の排出口４７から排出された高温の空気は、風除け部材５５によって工作機械１０１の構造体３３から離れる方向に誘導され、工作機械１０１の構造体３３の表面近傍の温度の上昇を抑制する。
【００２３】
このように、本発明の電動機によれば、電動機１１の冷却のために使用した後に電動機１１の空気通路４５から排出された空気が工作機械１０１の構造体３３に直接当たることが回避されるので、空気通路４５から排出される高温の空気によって工作機械１０１の構造体３３の温度が上昇することが防止され、工作機械１０１の構造体３３の熱変形を少なくすることができる。この結果、工作機械１０１の構造体３３の熱変形による工作機械１０１の加工精度の低下を抑制することが可能となる。
【００２４】
以上、図示される実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、送風機５１として、軸流ファンを用いた場合を説明しているが、遠心ターボファンなど他のタイプの送風機を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電動機の縦断面図である。
【図２】本発明の電動機を使用した工作機械の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１    電動機
１３    ハウジング
１５    出力軸
３３    構造体
４５    空気通路
４７    排出口
５１    送風機
５５    風除け部材
【図１】
2008271654.tif 000003
【図２】
2008271654.tif 000004