(57)【要約】【課題】電動機からの熱伝導を効果的に低減させる電動機冷却プレートが望まれている。【解決手段】本発明によれば、電動機と、該電動機が連結される被連結体との間に配置される重ね合わされた複数の板材から構成される冷却プレートであって、複数の板材のうちの少なくとも１つには、該板材を厚さ方向に貫通するとともに該厚さ方向に対して直交する該板材の平面方向に延在する貫通溝が形成されており、該貫通溝が冷媒を供給するための冷媒供給経路を形成する、冷却プレートが提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、該電動機が連結される被連結体との間に配置される重ね合わされた複数の板材から構成される冷却プレートであって、前記複数の板材のうちの少なくとも１つには、該板材を厚さ方向に貫通するとともに該厚さ方向に対して直交する該板材の平面方向に延在する貫通溝が形成されており、該貫通溝が冷媒を供給するための冷媒供給経路を形成する、冷却プレート。
【請求項２】
前記貫通溝が前記複数の板材のうちの少なくとも２つに形成されており、前記貫通溝が互いに連通して前記冷媒供給経路を形成する、請求項１に記載の冷却プレート。
【請求項３】
前記冷媒供給経路を封止する封止手段が形成される、請求項１又は２に記載の冷却プレート。
【請求項４】
前記複数の板材のうち、前記電動機に対して対向面を形成する前記板材が、対向する前記電動機の表面形状に適合するように形成されており、
前記複数の板材のうち、前記被連結体に対して対向面を形成する前記板材が、対向する前記被連結体の表面形状に適合するように形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却プレート。
【請求項５】
前記電動機と、当該冷却プレートと、前記被連結体と、を互いに固定する固定手段を受容可能な受容部が当該冷却プレートに形成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機によって発生される熱を冷却するための電動機冷却プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を使用する機械、例えば工作機械などにおいて、電動機から発生される熱は、電動機の連結部を介して機械の他の部位に伝達される。機械の部位によっては、電動機の発熱に起因して無視できないほどに大きく熱変形することがあり、結果的に加工精度の低下につながるおそれがある。これに対し、電動機と、機械の他の部位との間に冷却プレートを介在させ、電動機からの熱伝導を低減させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５１０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機からの熱伝導を効果的に低減させる電動機冷却プレートが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１番目の態様によれば、電動機と、該電動機が連結される被連結体との間に配置される重ね合わされた複数の板材から構成される冷却プレートであって、前記複数の板材のうちの少なくとも１つには、該板材を厚さ方向に貫通するとともに該厚さ方向に対して直交する該板材の平面方向に延在する貫通溝が形成されており、該貫通溝が冷媒を供給するための冷媒供給経路を形成する、冷却プレートが提供される。
【０００６】
本発明の２番目の態様によれば、１番目の態様において、前記貫通溝が前記複数の板材のうちの少なくとも２つに形成されており、前記貫通溝が互いに連通して前記冷媒供給経路を形成する、冷却プレートが提供される。
【０００７】
本発明の３番目の態様によれば、１番目又は２番目の態様において、前記冷媒供給経路を封止する封止手段が形成される、冷却プレートが提供される。
【０００８】
本発明の４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記複数の板材のうち、前記電動機に対して対向面を形成する前記板材が、対向する前記電動機の表面形状に適合するように形成されており、前記複数の板材のうち、前記被連結体に対して対向面を形成する前記板材が、対向する前記被連結体の表面形状に適合するように形成される、冷却プレートが提供される。
【０００９】
本発明の５番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかの態様において、前記電動機と、当該冷却プレートと、前記被連結体と、を互いに固定する固定手段を受容可能な受容部が当該冷却プレートに形成される、冷却プレートが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の１番目の態様によれば、冷媒供給経路が板材を貫通する貫通溝によって形成される。貫通溝は、例えばプレス加工、特に打抜きによって容易に形成されうるので、結果的に安価な冷却プレートを提供できる。また、必要な冷媒供給経路の幅に対応する肉厚を有する板材を用意すればよいので、板材を無駄なく利用でき、材料費を削減できる。さらに、本態様によれば、貫通溝が形成された板材を必要に応じて２つ以上用意し、それら貫通溝によって冷媒供給経路を形成できる。このようにすれば、冷媒供給経路の断面を容易に変更できるので、冷媒の流量を増大させて冷却作用を向上させられる。
【００１１】
本発明の２番目の態様によれば、貫通溝が複数の板材に形成されるので、冷却作用を向上させられる。また、貫通溝の形状又は貫通溝が形成された板材の配列を変更することのみによって冷却作用を調整できるようになるため、冷却作用の調整をより緻密に行える。
【００１２】
本発明の３番目の態様によれば、重ね合わされた板材の間に形成される隙間などから冷媒が漏出するのを防止できる。
【００１３】
本発明の４番目の態様によれば、電動機と冷却プレートとの間の取付精度が向上するとともに、被連結体と冷却プレートとの間の取付精度が向上する。したがって、電動機の動作中にガタつきが生じたり、時間経過とともに各部品間に隙間が形成されたりすることを可及的に防止できる。
【００１４】
本発明の５番目の態様によれば、電動機と冷却プレートと被連結体との間の連結工程が共通の固定手段を使用して一度に行われうる。したがって、冷却プレートを固定するために追加の工程が必要ではなくなり、生産効率が向上するので、結果的に生産コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態の冷却プレートを電動機及び取付フレームに取付けた状態で示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明に係る実施形態の冷却プレートを電動機及び取付フレームに取付けた状態で示す側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される冷却プレート、電動機及び取付フレームを示す分解側面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の冷却プレートを示す分解斜視図である。
【図４】冷媒供給経路の構成例を示す概略断面図である。
【図５】冷媒供給経路の構成例を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る別の実施形態の冷却プレートを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図面における各部材の視認性を考慮して、図示された各部材間の縮尺は実用的な寸法から適宜変更されている場合がある。
【００１７】
図１は、本発明に係る実施形態の冷却プレート１０を電動機１２及び取付フレーム１４に取付けた状態で示す斜視図である。図２Ａは、この実施形態の冷却プレート１０を電動機１２及び取付フレーム１４に取付けた状態で示す側面図である。図２Ｂは、図２Ａに示される冷却プレート１０、電動機１２及び取付フレーム１４を示す分解側面図である。
【００１８】
冷却プレート１０は、図示されるように、電動機１２と、取付フレーム１４との間に挟まれた状態で固定されている。冷却プレート１０は、複数の板材を互いに重ね合わせて構成される積層体である。冷却プレート１０の内部には、後述するように冷媒供給経路が形成されており、冷媒、例えば冷却水又は冷却油が、周囲の熱を奪いながらこの冷媒供給経路を通って流れるようになっている。このように冷却作用を有する冷却プレート１０は、電動機１２から発生される熱を工作機械（図示せず）などに伝達させないように電動機１２のケーシング１６に密着させて取付けられている。図２Ａにおける矢印は、伝熱経路の例を概念的に表している。
【００１９】
電動機１２は公知の電動機である。図示された電動機１２は、概ね多角柱の形状を有するケーシング１６と、ケーシング１６内に収容されていて軸線１８回りに回転可能な回転子（図示せず）と、回転子を回転させるための磁界を発生させる電磁石（図示せず）とを備えている。回転子の回転動作は、シャフト２０を介して工作機械の加工具を回転駆動させる動力として利用される。取付フレーム１４は電動機１２に連結される被連結体であり、電動機１２は、この取付フレーム１４を介して工作機械に取付けられるようになっている。取付フレーム１４には、電動機１２のシャフト２０を通すための軸孔１４ａが形成されている。取付孔１４ａの、冷却プレート１０に対向する側には、後述する冷却プレート１０の凸状の嵌合部３２ａと嵌合する被嵌合部１４ｂが形成されている。
【００２０】
電動機１２のケーシング１６は、冷却プレート１０に対向する端部において概ね矩形のフランジ２２を有している。フランジ２２の四隅には、電動機１２と、冷却プレート１０と、取付フレーム１４とを互いに固定するための固定ねじ２４がそれぞれ取付けられている（図１では３本の固定ねじ２４のみが視認可能である）。固定ねじ２４は、電動機１２、冷却プレート１０及び取付フレーム１４をそれぞれ貫通するように延在している。このような実施形態によれば、冷却プレート１０を取付けるために必要な固定ねじ２４は、電動機１２と取付プレート１４とを互いに固定するための固定手段を兼ねている。したがって、冷却プレート１０を固定するための追加の固定手段及び追加の取付工程が不要となり、冷却プレート１０を容易に取付けられるとともに、結果的に生産効率が向上するので生産コストを削減できる。
【００２１】
続いて、図３を参照して冷却プレートの構成についてより詳細に説明する。図３は、本発明に係る実施形態の冷却プレート１０を示す分解斜視図である。冷却プレート１０は、図示されるように４枚の板材２６，２８，３０，３２から構成されている。各板材２６，２８，３０，３２はそれぞれ概ね矩形の形状を有しており、互いに重ね合わされて冷却プレート１０を形成するように概ね同一の外形を有している。各板材２６，２８，３０，３２の中央には、軸線１８を中心とする円形の軸孔３４が形成されており、電動機１２のシャフト２０がこれら軸孔３４を通って延在するようになっている。各板材２６，２８，３０，３２の四隅には、前述した固定ねじ２４を受容するねじ穴３６が形成されている。また、各板材２６，２８，３０，３２には、ねじ穴３６よりも小径の貫通孔３８及び貫通孔４０がそれぞれ４箇所ずつ形成されている。これら貫通孔３８，４０は、各板材２６，２８，３０，３２を互いに固定する固定手段（図示せず）を受容するようになっている。したがって、冷却プレート１０は、固定手段を介して冷却プレート１０単体でも各板材２６，２８，３０，３２が互いに重ね合わされた状態を維持できる。
【００２２】
第１の板材２６は、冷却プレート１０を取付けた状態において、電動機１２のフランジ２２に隣接するよう配置される。すなわち、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、冷却プレート１０の一番右側の層を形成する。第１の板材２６の、電動機１２のフランジ２２に対向する面には、環状の凹部形状からなる嵌合部４２が軸孔３４の周囲に形成されている。嵌合部４２は、電動機１２のフランジ２２側の表面に形成された凸部（図示せず）に対して相補的な形状を有している。このように、嵌合部４２は、冷却プレート１０を電動機１２に対して密着させた状態で取付けられるようにするほか、冷却プレート１０と電動機１２との間の軸心合せを行うためにも利用できる。電動機１２に対する冷却プレート１０の取付精度を向上させるため、第１の板材２６の、電動機１２に対向する側の面は高精度に加工されるのが好ましい。第１の板材２６のみを電動機１２に対して予め取付けておき、十分な取付精度を確保するようにしてもよい。このように電動機１２と冷却プレート１０との間の取付精度を向上させることで、電動機１２の動作中にガタつきが生じたり、時間経過とともに各部品間に隙間が形成されたりするのを防止できる。なお、嵌合部４２の形状は、電動機１２側の形状に合わせて具体的形状を自由に変更できることはいうまでもなく、例えば電動機１２に向かって凸状に形成されていてもよい。第１の板材２６の、第２の板材２８に対向する面は、概ね平坦に形成されており、後述する第２の板材２８の嵌合溝４８を閉塞するようになっている。
【００２３】
第１の板材２６の上縁部の近傍には、流入口４４及び流出口４６が形成されている。冷却作用をもたらす冷媒は、流入口４４から冷却プレート１０に導入され、後述する冷媒供給経路を通って流入口４６から排出される。流入口４４及び流出口４６は、冷却プレート１０を電動機１２及び取付フレーム１４に対して取付けた状態で外部に露出される位置に配置されている（図１参照）。
【００２４】
第２の板材２８及び第３の板材３０は互いに同一の部材から構成されている。第２の板材２８及び第３の板材３０には、前述したねじ穴３６及び貫通孔３８，４０に加えて、貫通溝４８、５０がそれぞれ形成されている。貫通溝４８は、第２の板材２８を厚さ方向に貫通するとともに、その厚さ方向に対して直交する平面方向に延在するように形成されている。貫通溝４８は複数の変曲点を含む曲線状の溝である。より具体的には、貫通溝４８は、板材２８の厚さ方向において流入口４４と連通する流入端４８ａと、第１の円弧経路４８ｂと、第１の変曲部４８ｃと、第２の円弧経路４８ｄと、第２の変曲部４８ｅと、第３の円弧経路４８ｆと、板材２８の厚さ方向において流出口４６と連通する流出端４８ｇとから構成される。
【００２５】
第３の板材３０に形成される貫通溝５０は、貫通溝４８と同様に、板材３０の厚さ方向において流入口４４と連通する流入端５０ａと、第１の円弧経路５０ｂと、第１の変曲部５０ｃと、第２の円弧経路５０ｄと、第２の変曲部５０ｅと、第３の円弧経路５０ｆと、板材３０の厚さ方向において流出口４６と連通する流出端５０ｇとから構成される。これら貫通溝４８，５０は、第２の板材２８と第３の板材３０とを互いに接合することによって、１つの冷媒供給経路を形成する。
【００２６】
第４の板材３２の、第３の板材３０に対向する側の面は概ね平坦に形成されており、前述した第３の板材３０の嵌合溝５０を閉塞するようになっている。また、第４の板材３２の、取付フレーム１４に対向する面には、図２Ｂに示されるように取付フレーム１４に向かって突出する概ね円形の嵌合部３２ａが形成されている。嵌合部３２ａの外形は、取付フレーム１４に形成される概ね円形の被嵌合部１４ｂの形状に適合するようになっている。したがって、冷却プレート１０と取付フレーム１４との間の緊密な嵌合状態が確立される。また、嵌合部３２ａ及び被嵌合部１４ｂは、冷却プレート１０と取付プレート１４とを互いに固定する際の軸心合せのためにも利用できる。第４の板材３２の、取付フレーム１４に対向する面は、第１の板材２６の、電動機１２に対向する面と同様に高精度に加工されるのが好ましい。このようにして冷却プレート１０と取付フレーム１４との間の取付精度を向上させれば、例えば電動機１２の動作中にガタつきが生じたり、時間経過とともに各部品間に隙間が形成されたりするのを防止できる。
【００２７】
このように、冷却プレート１０は、同一形状の貫通溝が形成された第２の板材２８と第３の板材３０とを重ね合わせて１つの冷媒供給経路を形成するとともに、その冷媒供給経路の両側を、第１の板材２６と第４の板材３２とによって閉塞している。この構成によれば、単一の板材のみによって冷媒供給経路を形成する場合に比べて、冷媒供給経路の断面積を２倍の大きさにすることができる。これにより冷媒の流量が増大するので冷却効果を高めることができる。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、板材に形成された貫通溝によって冷媒供給経路を形成する。板材にこのような貫通溝を形成する工程は、プレス加工、特に打抜きによって行われうる。したがって、例えば板材に凹状の溝を形成する場合に採用される切削加工に比べて、容易に冷媒供給経路を形成できる。換言すると、本発明の構成を採用すれば、冷却プレートをより効率的に生産できるため、結果として安価な冷却プレートを提供できるようになる。なお、金型を利用して、アルミダイキャストなど鋳造によって板材を作製してもよい。
【００２９】
さらに、本発明の実施形態によれば、複数の板材を組合せてより大きい断面積を有する冷媒供給経路を形成できる。２つの貫通溝４８，５０を重ね合わせた例について前述したが、３つ又はそれ以上の貫通溝が重ね合わされるように板材の組合せを変更してもよい。これにより、冷却プレートを構成する板材の組合せを変更することで、冷却作用をより緻密に調整できるようになる。
【００３０】
次に、図４及び図５を参照して本発明の別の実施形態について説明する。図４及び図５は、それぞれ冷媒供給経路の構成例を示す概略断面図である。これらの図は、簡単のために貫通溝６８，９０，９２の一部の断面のみを概略的に表したものである。
【００３１】
図４に示される冷却プレート６０は、第１の板材６２と、第２の板材６４と、第３の板材６６とから構成される。この実施形態では、貫通溝６８が第２の板材６４のみに形成されている。第１の板材６２は、図３に関連して前述した第１の板材２６と同様の構成を有する板材である。第２の板材６４は、同じく図３に関連して前述した第２の板材２８又は第３の板材３０と同様の構成を有する板材である。第３の板材６６は、図３に関連して前述した第４の板材３２と同様の構成を有する板材である。本実施形態のように、１枚の板材の厚さに相当する断面積を有する冷媒供給経路であっても十分な冷却作用が得られる場合には、必要最小限の板材を使用して冷却プレート６０を構成できるので材料コストの削減につながる。すなわち、必要な冷媒供給経路の幅に対応する肉厚を有する板材を用意すればよいので、板材を無駄なく利用できるのみならず、肉厚が比較的小さい板材で足りるため、安価な板材を利用できる。
【００３２】
また、第１の板材６２及び第３の板材６６には、図示されるように封止溝７０が形成されており、封止手段、例えば封止樹脂がこれら封止溝７０に充填されるようになっている。このように封止手段を講じることによって、冷却プレート６０を構成する板材６２，６４，６６の間に隙間が形成される場合であっても、冷媒が漏出するのを防止できる。板材間を封止する態様は、これに限定されず他の公知の封止手段を採用できる。例えば各板材どうしを溶接して隙間をなくすようにしてもよい。封止手段を冷却プレートに付与することは、特に言及しないものの、他の実施形態においても同様に採用されうる。
【００３３】
図５に示される本発明の実施形態に係る冷却プレート８０は、第１の板材８２と、第２の板材８４と、第３の板材８６と、第４の板材８８とから構成されている。第１の板材８２は、図３に関連して前述した第１の板材２６と同様の構成を有する板材である。第４の板材８８は、図３に関連して前述した第４の板材３２と同様の構成を有する板材である。第２の板材８４及び第３の板材８６には、図３に関連して前述した第２の板材２８及び第３の板材３０の貫通溝４８，５０と同様の形状の貫通溝９０，９２がそれぞれ形成されている。しかしながら、この実施形態においては、一方の貫通溝９０が他方の貫通溝９２に対して板材の平面方向にオフセットされるようにずらして形成されている。貫通溝９０，９２は、板材８４，８６が重ね合わされたときに、互いの位置がオフセットされるように予め位置をずらして形成されている。この構成によれば、冷媒供給経路の表面積が増大するため、冷媒がより効果的に熱交換を行えるようになり、結果的に冷却効果を向上させられる。貫通溝９０，９２は、それら全体にわたってオフセットされるように形成されてもよいし、より高温になりやすい箇所のみ局所的にオフセットされるように形成されてもよい。
【００３４】
次に図６を参照して、本発明の別の実施形態について説明する。図６は、この実施形態の冷却プレート１００を示す分解斜視図である。冷却プレート１００は、第１の板材１０２と、第２の板材１０４と、第３の板材１０６と、第４の板材１０８と、第５の板材１１０とから構成される。第１の板材１０２は、図３に関連して前述した第１の板材２６と同様の構成を有する板材である。第５の板材１１０は、図３に関連して前述した第４の板材３２と同様の構成を有する板材である。第２の板材１０４及び第４の板材１０８には、図３に関連して前述した第２の板材２８及び第３の板材３０とそれぞれ同様の貫通溝１１２，１１４が形成されている。しかしながら、図３に示される実施形態とは異なり、第３の板材１０６が第２の板材１０４と第４の板材１０８との間に介在しているため、これら貫通溝１１２，１１４は互いに重ね合わされる構成にはなっていない。すなわち、第３の板材１０６の、第２の板材１０４に対向する面と、第４の板材１０８に対向する面とは、概ね平坦な形状を有しており、貫通溝１１２，１１４をそれぞれ板材の厚さ方向において閉塞するようになっている。
【００３５】
第１の板材１０２の上縁部の近傍には、冷媒の流入口１１６と、流出口１１８とがそれぞれ形成されている。第２の板材１０４には、流入口１１６と連通する第１の流入連通孔１２０が上縁部の近傍に形成されている。第１の流入連通孔１２０は、第３の板材１０６に形成される第２の流入連通孔１２２を介して、第４の板材１０８の貫通溝１１４の流入側端部１２４と連通している。貫通溝１１４の、流入側端部１２４とは反対側の端部である流出側端部１２６は、第３の板材１０６に形成された流出連通孔１２８を介して、第２の板材１０４の貫通溝１１２の流入側端部１３０と連通している。貫通溝１１２の、流入側端部１３０とは反対側の端部である流出側端部１３２と連通している。流出側端部１３２は、さらに第１の板材１０２の流出口１１８と連通している。このように本実施形態においては、流入口１１６から流入する冷媒は、第１の流入連通孔１２０、第２の流入連通孔１２２、貫通溝１１４、流出連通孔１２８、貫通溝１１２を順番に通過して流出口１１８から排出されるようになっている。
【００３６】
このように、本発明によれば、板材の平面方向に延在する複数の貫通溝を板材の厚さ方向において互いに隔離させて配列できる。この構成によれば、冷媒との熱交換によってもたらされる冷却作用を段階的に付与できるため、複雑な部材を別途用意することなく冷却作用を効果的に高めることができる。
【００３７】
以上、種々の実施形態を例示して本発明について説明したが、技術的に矛盾しない範囲において、各実施形態に関連して説明した事項を互いに組合せ、又は省略することによって本発明を実施してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０    冷却プレート
１２    電動機
１４    取付フレーム（被連結体）
２４    固定ねじ
２６    第１の板材
２８    第２の板材
３０    第３の板材
３２    第４の板材
４４    流入口
４６    流出口
４８    貫通溝
５０    貫通溝
６０    冷却プレート
６２    第１の板材
６４    第２の板材
６６    第３の板材
６８    貫通溝
８０    冷却プレート
８２    第１の板材
８４    第２の板材
８６    第３の板材
８８    第４の板材
９０    貫通溝
９２    貫通溝
１００    冷却プレート
１０２    第１の板材
１０４    第２の板材
１０６    第３の板材
１０８    第４の板材
１１０    第５の板材
１３２    貫通溝
１３４    貫通溝
【図１】
2013123309.tif 000003
【図２Ａ】
2013123309.tif 000004
【図２Ｂ】
2013123309.tif 000005
【図３】
2013123309.tif 000006
【図４】
2013123309.tif 000007
【図５】
2013123309.tif 000008
【図６】
2013123309.tif 000009