(57)【要約】【課題】モータを工作機械に取り付ける際に、他の機械要素の密接配置の問題を解消すると共に、冷却効率を向上させ、モータ温度上昇に伴うモータ軸の熱変形の不均一を抑えることができ、しかもステータの磁気特性が劣化することのない空冷モータを提供する。【解決手段】モータの外筒４の反負荷側に固定されたブラケット６の端部に、モータ軸１の貫通孔１１とクーラント供給管１２との接続部を覆うと共に密閉した空洞を有するスペーサ１８を設け、モータ軸１と平行に冷却風を送る方向となる該スペーサ１８の後方位置に、冷却ファン１６を配置し、反負荷側のブラケット６に外筒４と被覆板１４間における空間とスペーサ１８を連通する風穴１７を設けたので、被覆板１４と外筒４間を均等に冷却風が通り、モータの温度の不均一が無くなり、モータ軸１の熱変形を抑え、回転精度を上げることができる。【選択図】      図１
2007336721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを外周に固着したモータ軸と、
前記ロータと磁気的空隙を介して設けたステータの外周に固定された外筒と、
前記外筒と略同一の長さを有し、前記外筒を覆うように前記外筒に固定された被覆板と、
前記モータ軸に外部のクーラント供給管からクーラントを供給するために軸方向に沿って穿説された貫通孔と、
前記外筒の反負荷側に固定されたブラケットの端部に配置されると共に、前記貫通孔と前記クーラント供給管との接続部を覆うようにして設けられ、かつ、内部に密閉した空洞を有するスペーサと、
前記スペーサの後方に設けた強制空冷用の冷却ファンを覆うケーシングと、
を備え、
前記被覆板と前記外筒の間における空間と前記冷却ファンの一方から他方に向かって冷却風を流通するようにした空冷モータにおいて、
前記反負荷側のブラケットは、前記被覆板と前記外筒の間の空間および前記スペーサに蓮通するような風穴が設けられていることを特徴とする空冷モータ。
【請求項２】
前記外筒は、少なくとも外周部の一箇所に放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の空冷モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に用いられる空冷モータに関し、特にモータ軸にクーラント送給用の貫通孔を有する空冷モータの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の主軸に用いられると共に、モータ軸にクーラント送給用の貫通孔を有する空冷モータは、図４のようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
図４は従来技術を示す空冷モータの側断面図である。ここでは、モータは永久磁石形同期電動機の例を示し、図中の矢印は冷却風の向きを表している。
図４において、１はモータ軸、２はロータ、３はステータ、４は外筒、５は負荷側ブラケット、６は反負荷側ブラケット、７は負荷側軸受、８は反負荷側軸受、９は回転検出器、１０は検出器カバー、１１は貫通孔、１２はクーラント供給管、１３は回転継ぎ手、１４は被覆板、１５はケーシング、１６は冷却ファン、１７は風穴である。
空冷モータは、モータ軸１と、モータ軸１の外周に固定されると共に積層鉄心に永久磁石を装着してなるロータ２と、ロータ２と磁気的空隙を介して設けられると共に積層鉄心に電機子巻線を装着してなるステータ３と、ステータ２の外周に固定された外筒４と、モータ軸１の先端を突出させてステータ３の先端部を密閉する負荷側ブラケット５と、モータ軸１の後端部を突出させてステータ３の後端部を密閉する反負荷側ブラケット６とで構成されている。モータ軸１は、負荷側ブラケット５、反負荷側ブラケット６にそれぞれ内嵌された軸受７、８によって、回転自在に支持されている。
また、モータ軸１の中央部にはクーラントを流すための貫通孔１１が穿設され、モータ軸１の後端には、モータ軸１に穿設された貫通孔１１に対して、外部に設置されたクーラント送給用のクーラント供給管１２を接続するための回転継ぎ手１３が設けられている。回転継ぎ手１３は、回転側部材であるモータ軸を固定側部材であるクーラント供給管１２に対して回転自在にしている。
それから、外筒４には外筒を覆うように通風路となる空間部を形成する被覆板１４が設けられると共に、さらに被覆板１４の外周の所定箇所には、強制空冷用の冷却ファン１６を取り付けたケーシング１５が配置されている。また、反負荷側ブラケット６には、軸方向に向かって貫通した風穴１７が穿設されており、風穴１７は、被覆板１４と連通して配置されている。
また、モータの回転位置検出は、反負荷側ブラケット６に固定されたセンサ部とモータ軸１に固定された信号ディスクからなる回転検出器９により行われると共に、反負荷側ブラケット６には、回転検出器９を覆うように検出器カバー１０が固定されている。
このような構成の空冷モータにおいて、冷却ファン１６はモータ軸１に対して垂直方向に冷却風を発生させ、外筒４と被覆板１４の間の空間に冷却風を送ったあと、モータ部から放熱される熱は、外筒４と被覆板１４との間の空間部を流れる冷却風による熱交換作用により奪われ、暖められた空気は風穴１７から排出される。
【特許文献１】特許第２９６６７９９号公報
【０００３】
図４に示すように、モータの反負荷側に回転継ぎ手１３、及びクーラント供給管１２を配置してなる構成は、冷却ファン１６をモータ軸１と平行に冷却風を送る方向に配置することができないため、モータ軸1に対し垂直方向に冷却風を送る方向となる位置（外筒４）に冷却ファン１６を設置している。
ところが、本例では、冷却ファンからの冷却風をケーシング１５から被覆板１４の通風路に流通させる場合、冷却風の風向となる角度をケーシング１５と被覆板１４の通風路の間で９０度変えなければならず、流れの損失抵抗が大きかった。このことから、外筒４の冷却風が直接あたる部分は最も冷却されるが、反負荷側の部分はあまり冷却されないという、モータ外周における温度上昇分布の不均一状態が起こり、冷却効率が悪かった。その結果、モータ外周における温度上昇分布の不均一に伴って、熱変形の不均一が起こると共に、モータ軸自体が曲がりを生じ、モータ軸の回転精度に悪影響を及ぼすという問題があった。
さらに、強制空冷用の冷却ファンをモータ本体の中央部に配置しているため、モータ部の径方向寸法が大きくなり、工作機械にモータを取り付ける際、他の機械要素の密接配置が困難になるという問題があった。そのため、強制空冷用の冷却ファンからの冷却風の向きをモータ軸の向きに合わせるために、モータ本体と強制冷却用ファンを軸方向に配置する必要があった。
【０００４】
そこで、同じく特許文献１の図１には、上記の問題を解決すために、次の改良技術が開示されている。
すなわち、改良された空冷モータは、ステータを構成する積層鉄心に貫通した冷却穴を設け、反負荷側ブラケット７の後端面に接続して、クーラント供給用の貫通孔を備えたモータ軸の延長線上に、回転側である貫通孔と固定側であるクーラント供給管とを接続するための回転継ぎ手を覆うように空洞を形成してなるスペーサを設け、さらに、該スペーサの後方に強制空冷用ファンを取り付けたケーシングを設けたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献1の改良技術の構成は、熱変形の不均一、冷却効率は改善されるものの、ステータを構成する積層鉄心に冷却穴を設けているため、冷却穴が機械加工されることにより積層鉄心の磁気特性が劣化する問題があった。したがって、積層鉄心に冷却穴を設けないステータが要求されており、（１）他の機械要素をモータに密接配置できる、（２）冷却効率が良い、（３）熱変形の不均一を生じない、（４）磁気特性の劣化がない空冷モータが必要であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、モータを工作機械に取り付ける際に、他の機械要素の密接配置の問題を解消すると共に、冷却効率を向上させ、モータ温度上昇に伴うモータ軸の熱変形の不均一を抑えることができ、しかもステータの磁気特性が劣化することのない空冷モータを提供することを目的とする。
【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、請求項1記際の発明は、ロータを外周に固着したモータ軸と、前記ロータと磁気的空隙を介して設けたステータの外周に固定された外筒と、前記外筒と略同一の長さを有し、前記外筒を覆うように前記外筒に固定された被覆板と、前記モータ軸に外部のクーラント送給管からクーラントを供給するために軸方向に沿って穿説された貫通孔と、前記外筒の反負荷側に固定されたブラケットの端部に配置されると共に、前記貫通孔と前記クーラント送給管との接続部を覆うようにして設けられ、かつ、内部に密閉した空洞を有するスペーサと、前記スペーサの後方に設けた強制空冷用の冷却ファンを覆うケーシングと、を備え、前記被覆板と前記外筒の間における空間と前記冷却ファンの一方から他方に向かって冷却風を流通するようにした空冷モータにおいて、前記反負荷側のブラケットは、前記被覆板と前記外筒の間の空間および前記スペーサに蓮通するような風穴が設けられていることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の空冷モータにおいて、前記外筒は少なくとも外周部の一箇所に放熱フィンを設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明によれば、冷却風を外筒と被覆板との間の空間に均一に流すことができ、温度の不均一をなくして、モータ軸の熱変形を抑え、モータの回転精度を上げることができる。
また、ケーシング及び冷却ファンをモータの反負荷軸側に配置するため、従来のようにモータ軸の径方向にケーシング及び冷却ファンを配置するスペースが不要となり、モータを工作機械に取り付ける際に、他の機械要素を該モータに近接して配置することができる。
また、ステータコアを構成する積層鉄心に冷却穴を設けるための機械加工を施していないので、積層鉄心の磁気特性が劣化することはなく、良好なモータ特性を維持することができる。
また、外筒は少なくとも外周部の一箇所に放熱フィンを設ける構成にすると、外筒の放熱面積を大きく取ることができ、モータの小型化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例を示す空冷モータの側断面図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについて同一符号を付してその説明を省略し、異なるものについてのみ説明する。また、ここで、図中の矢印は冷却風の向きを表している。
図において、１８はスペーサである。
【００１０】
本発明の特徴は以下のとおりである。
ずなわち、ロータ２を外周に固着したモータ軸１と、ロータ２と磁気的空隙を介して設けたステータ３の外周に固定された外筒４と、外筒４と略同一の長さを有し、外筒４を覆うように外筒４に固定された被覆板１４と、モータ軸１に外部のクーラント供給管１２からクーラントを供給するために軸方向に沿って穿説された貫通孔１１と、外筒４の反負荷側に固定されたブラケット６の端部に配置されると共に、貫通孔１１とクーラント供給管１２との接続部を覆うようにして設けられ、かつ、内部に冷却風を通すための密閉した空洞を有するスペーサ１８と、スペーサ１８の後方に設けた強制空冷用の冷却ファン１６を覆うケーシング１５と、を備え、被覆板１４と外筒４の間における空間と冷却ファン１６の一方から他方に向かって冷却風を流通するようにした空冷モータにおいて、反負荷側のブラケット６は、被覆板１４と外筒４の間の空間およびスペーサ１８に蓮通するような風穴１７が設けられたものである。ここで、冷却ファン１６はケーシング１５に固定され、モータ軸１の回転軸に平行にモータの負荷側から反負荷側に向けて冷却風を送る向きに配置されている。
【００１１】
次に、動作について説明する。
外部のクーラント送給管１２より送給されたクーラントは回転継ぎ手１３を経由してモータ軸１に設けられた貫通孔１１を通って、モータ軸１の負荷側に取り付けられた図示しない機械側（例えば、主軸）に送給される。
一方、モータの冷却風について説明すると、まず、強制冷却用ファンの回転によって、スペーサ１８内の空気が吸い出されて負圧となり、モータの外筒４と被覆板１４の間に構成された空間の負荷側から空気が吸い込まれる。外筒４の負荷側から吸い込まれた空気は反負荷側に向かって流通しながらモータを冷却した後、反負荷側のブラケット６の内部に設けた風穴１７を通過し、反負荷側のブラケット６の後端に接続したスペーサ１８の内部を通ってケーシング１５内部の強制空冷用の冷却ファン１６により排出される。この際、モータの冷却風は負荷側から反負荷側に流れるとき、モータの熱が奪われる。
【００１２】
したがって、本発明の実施例は、モータの外筒の反負荷側に固定されたブラケットの端部に、モータ軸の貫通孔とクーラント供給管との接続部を覆うと共に密閉した空洞を有するスペーサを設け、モータ軸と平行に冷却風を送る方向となる該スペーサの後方位置に、冷却ファンを配置し、反負荷側のブラケットに外筒と被覆板間における空間とスペーサを連通する風穴を設けたので、被覆板と外筒間を均等に冷却風が通り、モータの温度の不均一が無くなり、モータ軸の熱変形を抑え、回転精度を上げることができる。
また、ケーシング及び冷却ファンをモータの反負荷軸側に配置するため、従来のようにモータ軸の径方向にケーシング及び冷却ファンを配置するスペースが不要となり、該モータを使用する装置の部品を該モータに近接して配置することができる。
また、従来のように、ステータコアを構成する積層鉄心に冷却穴を設ける必要がないので、機械加工による積層鉄心の磁気特性劣化の問題は皆無となり、良好なモータ特性を維持することができる。
【００１３】
図２は本発明の他の実施例を示す空冷モータの側断面図である。
第１実施例では、モータの外筒の前方となる負荷側から空気を吸い込んでモータ外筒の後方となる反負荷側に設けた反負荷側ブラケットの風穴を介して、スペーサの方に向かって排気する例について示したが、このような構成に替えて、モータの外筒の反負荷倭から空気を吸い込み、モータの外筒の負荷側に排気する構成にしても構わず、その際、図２に示すように、強制空冷用の冷却ファン１６の取り付け方向を反転させればよい。
これより、モータの前方から後方へ、または、後方から前方に向けて、いずれの方向にもモータの外筒、スペーサ、ケーシング間の送風が可能である。
なお、効果については、第１実施例と同じなので説明を省略する。
【００１４】
また、図３は、本発明の他の実施例を示す空冷モータの外筒の正断面図である。
図３が図１の第１実施例と異なる点は、外筒４の少なくとも外周部の一箇所および外筒４と被覆板１４で囲まれた通風路に放熱フィン１９を設けるようにした点である。なお、２０は図示しないステータの電機子が嵌合取付けされるステータ挿入穴である。
このように外筒４の外周部に形成された放熱フィン１９と、外筒４と被覆板１４により囲まれた通風路内を通る冷却風との間で熱交換が行われるため、モータのステータが効率よく冷却される。これより、放熱フィンを設けることで、外筒の放熱面積を大きく取ることができ、モータの小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例を示す空冷モータの側断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す空冷モータの側断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す空冷モータの外筒の正断面図である。
【図４】従来技術を示す空冷モータの側断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  モータ軸
２  ロータ
３  ステータ
４  外筒
５  負荷側ブラケット
６  反負荷側ブラケット
７  負荷側軸受
８  反負荷側軸受
９  回転検出器
１０  検出器カバー
１１  貫通孔
１２  クーラント供給管
１３  回転継ぎ手
１４  被覆板
１５  ケーシング
１６  冷却ファン
１７  風穴
１８  スペーサ
１９  放熱フィン
２０  ステータ挿入穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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