(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鉄心からなるステータコアの軸方向に沿って設けた複数の冷却孔と、
前記ステータコアと磁気的空隙を介して設けられた積層鉄心からなるロータコアを外周に固着したモータ軸と、
前記モータ軸の先端部を突出させて前記ステータコア先端部を支持する負荷側ブラケットと、
前記モータ軸の後端部を突出させてステータコアの後端部を支持する反負荷側ブラケットと、
前記反負荷側ブラケットの外周に空間を介して設けられて前記ステータコアの後端部を密閉するハウジングと、
前記ハウジングの後方に強制空冷用ファンを設けたファンユニットと、
を備え、
前記冷却孔から前記ハウジングと前記反負荷側ブラケットに囲まれた空間に向かって冷却風を流すようにした空冷モータにおいて、
前記負荷側ブラケットと前記反負荷側ブラケットは、複数の冷却孔を有すると共に、該負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風を前記モータ軸に導くと同時に前記ステータコアに備えられたコイルを覆うように設けられたガイドを有してあり、
前記モータ軸は、前記負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風を前記反負荷側ブラケットの冷却孔に向かって流すための複数の貫通穴を設けてあり、
前記モータ軸に設けた複数の貫通穴間に放射状のフィンを設けたことを特徴とする空冷モータ。
【請求項２】
前記モータ軸は、前記ガイドとの間でラビリンス構造を形成するように、前記ロータコアの両端に間隙を介して対向配置したディスクを固着したことを特徴とする請求項1記載の空冷モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば工作機械用主軸の駆動用などに用いられる空冷モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば工作機械用主軸の駆動用などに用いられる空冷モータは、図４、５のようになっている。図４は第１の従来技術を示すロータコア内径部に冷却風通路が適用される空冷モータであって、（ａ）はそのロータとモータ軸を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ線に沿う正断面図である。図５は第２の従来技術を示すモータ軸に冷却風通路が適用される空冷モータであって、（ａ）はそのロータとモータ軸を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ―Ｃ線に沿う正断面図である。
【０００３】
（第１の従来技術）まず、図４に示すロータ側に冷却風通路を設ける場合としては、積層鉄心からなるロータコア９の軸方向に向かって、その内径部に矩形状または円弧状などに切欠いた溝を有する冷却風通路１５を形成すると共に、該ロータコア９をモータ軸１０に固着させ、図示しない負荷側ブラケットに設けた冷却孔などから取り入れた冷却風を冷却風通路１５に導き、冷却風がロータコア内径側を通過するときにロータコア９で発生した熱を奪うことで、ロータコア９を冷却するようになっている。
【０００４】
（第２の従来技術）また、図５に示すモータ軸側に冷却風通路を設ける場合としては、モータ軸１０外周の軸方向に溶接などの方法で放射状に固着させた複数のリブ１６を設け、該リブ１６の外周に、積層鉄心からなるロータコア９を固着させ、複数のリブ１６間と該ロータコア９で囲まれた空間を冷却風通路１５とする方法がある。第２の従来技術も図４の場合と同様に、負荷側ブラケットの冷却孔（不図示）などから取り入れた冷却風をモータ軸１０の冷却風通路１５に導き、冷却風がロータコア９内径側を通過するときにロータコア９で発生した熱を奪い、ロータコア９を冷却する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、以下の問題があった。
（第１の従来技術）ロータコア９に冷却風通路となる切欠き溝を設ける範囲が必要なため、モータ軸１０の径が比較的小さめとなり十分な剛性を持つことができず、ロータコア９を焼きばめなどの方法でモータ軸１０に固着させると、モータ軸１０に曲がりが生じやすく、モータ出力軸の振れ精度の悪化や回転速度の上昇に伴い振動が増大していた。また、ロータコア内径部に切欠き溝があるため、磁束を有効に利用するためのロータコア９のヨーク有効範囲が大きく取れずモータ出力特性などに悪影響を与えていた。
【０００６】
（第２の従来技術）ロータコア９とモータ軸１０を、リブ１６のみで固着させることになるため、ロータコア９とモータ軸１０との間に生じる応力が複数のリブ１６との固着部に集中し不均等な応力状態になり易いことや、リブ１６の溶接時における残留応力の影響が、モータ運転時のロータ発熱時にモータ軸１０の曲がりやロータコア９の変形につながり、この場合においてもモータ出力軸の振れ精度の悪化や回転速度の上昇に伴い振動が増大していた。
【０００７】
上記第１の従来技術および第２の従来技術いずれも、モータ内部に負荷側ブラケットの冷却孔（不図示）などから取り入れた冷却風をロータコア９の冷却風通路１５に導く際、該冷却風に混在している水や塵埃などの異物が図示しないステータコイルに侵入し、故障の要因となっていた。
【０００８】
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、モータ軸の剛性を十分に確保し、曲りや変形による振動を減少させることができ、また、ステータコイルを冷却風に混入している水や塵埃などの異物から保護することができる空冷モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の本発明は、積層鉄心からなるステータコアの軸方向に沿って設けた複数の冷却孔と、前記ステータコアと磁気的空隙を介して設けられた積層鉄心からなるロータコアを外周に固着したモータ軸と、前記モータ軸の先端部を突出させて前記ステータコア先端部を支持する負荷側ブラケットと、前記モータ軸の後端部を突出させてステータコアの後端部を支持する反負荷側ブラケットと、前記反負荷側ブラケットの外周に空間を介して設けられて前記ステータコアの後端部を密閉するハウジングと、前記ハウジングの後方に強制空冷用ファンを設けたファンユニットと、を備え、前記冷却孔から前記ハウジングと前記反負荷側ブラケットに囲まれた空間に向かって冷却風を流すようにした空冷モータにおいて、前記負荷側ブラケットと前記反負荷側ブラケットは、複数の冷却孔を有すると共に、該負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風を前記モータ軸に導くと同時に前記ステータコアに備えられたコイルを覆うように設けられたガイドを有してあり、前記モータ軸は、前記負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風を前記反負荷側ブラケットの冷却孔に向かって流すための複数の貫通穴を設けてあり、前記モータ軸に設けた複数の貫通穴間に放射状のフィンを設けたことを特徴としている。
請求項２の本発明は、請求項1記載の空冷モータにおいて、前記モータ軸は、前記ガイドとの間でラビリンス構造を形成するように、前記ロータコアの両端に間隙を介して対向配置したディスクを固着したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すモータ軸に冷却風通路が適用される空冷モータの側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うロータとモータ軸を示す正断面図、図３は図１のロータとモータ軸を示す正面図である。図において、１は負荷側ブラケット、２はステータコア、３はコイル、４は反負荷側ブラケット、５は強制冷却用ファン、６はハウジング、７は軸受、８はカバ、９はロータコア、１０はモータ軸、１１は貫通穴、１２は冷却孔、１３はガイド、１４はフィン、１７はディスク、１８は冷却孔、１９はエンドリングを示したものである。
【００１１】
空冷モータは、積層鉄心からなるステータコア２の軸方向に沿って設けた複数の冷却孔１８と、ステータコア２と磁気的空隙を介して設けられた積層鉄心からなるロータコア９を外周に固着したモータ軸１０と、モータ軸１０の先端部を突出させてステータコア２の先端部を支持する負荷側ブラケット１と、モータ軸１０の後端部を突出させてステータコア２の後端部を支持する反負荷側ブラケット４と、反負荷側ブラケット４の外周に空間を介して設けられてステータコア２の後端部を密閉するハウジング６と、ハウジング６の後方に強制空冷用ファン５を設けたファンユニットとから構成されており、ステータコア２の冷却孔１８と、ハウジング６と反負荷側ブラケット４に囲まれた空間に向かって冷却風Ｆａを流すようになっている。
【００１２】
特に、負荷側ブラケット１と反負荷側ブラケット４は、複数の冷却孔１２を有すると共に、負荷側ブラケット１の冷却孔１２から取り入れた冷却風Ｆａをモータ軸１０に導くと同時にステータコア２に備えられたコイル３を覆うように設けられたガイド１３を有しており、負荷側ブラケット１の冷却孔１２から取り入れた冷却風Ｆａを反負荷側ブラケット４の冷却孔１２に向かって流すことができるようモータ軸１０に複数の貫通穴１１が設けられている。なお、ロータコア９は内径側に全く切り欠き溝のないものを積層したもので、モータ軸１０に対して焼きばめなどの方法でロータコア９の内径部全周で均等に嵌合されている。また、モータ軸１０は、ガイド１３との間でラビリンス構造を形成するように、ロータコア９の両端にあるエンドリング１９と間隙を介して対向配置したディスク１７が固着されている。さらに、モータ軸１０に設けた複数の貫通穴１１間に放射状のフィン１４が設けられている。
【００１３】
次に動作について説明する。モータ後端に備えられた強制冷却用ファン５により冷却風Ｆａがモータ前端部からステータコア２に設けられた冷却孔１８と負荷側ブラケット１に設けられた冷却孔１２に導かれる。ステータコア２に導かれた冷却風Ｆａはステータコア後端部に移動する間にステータコア２から熱を奪いステータコア２を冷却する。その後強制冷却用ファン５から外部に排気される。また、負荷側ブラケット１に設けられた冷却孔１２から導かれた冷却風Ｆａはガイド１３、ディスク１７および負荷側ブラケット１により形成された通路を通りモータ軸１０に設けた複数の貫通穴１１に導かれる。貫通穴１１に導かれた冷却風Ｆａはモータ軸後端部に移動する間にモータ軸１０から熱を奪い、モータ軸１０を冷却することでモータ軸１０に固着されているロータ９を冷却する。その後反負荷側ブラケット４に設けられた冷却孔１２を通り強制空冷用ファン５から外部に排気される。この一連の動作において、貫通穴１１の出口部に放射状に設けられたフィン１４により発生する負圧によって、貫通穴１１を通る冷却風Ｆａの風量、風速が増加し、冷却効果が向上する。
【００１４】
したがって、本発明の実施例は、貫通穴１１を設けたモータ軸１０に、内径部に切欠き溝のないロータコア９を積層してなるロータを焼きばめなどの方法でモータ軸１０に嵌合させているため、モータ軸１０の径を大きくすることができ十分な剛性を持たせることができる。そのためモータ軸１０の曲がりが生じにくい。さらに、ロータコア９とモータ軸１０を、リブを設けた部分のみでなく、ロータコア９の内径部全周で均等に固着させることになるため、ロータコア９とモータ軸１０との間に生じる応力が、第２の従来技術に示した複数のリブとの固着部に集中し不均等な応力状態になることがなく、リブ溶接の残留応力の影響もない。そのため、モータ軸１０の振れ精度が向上でき、回転速度の上昇に伴い振動が増大することもない。また、本発明の実施例は、第１の従来技術に示したロータコア９の内径部に切欠き溝がないため、磁束を有効に利用するためのロータコア９のヨーク有効範囲が大きく取れモータ出力などのモータ特性に悪影響を与えることもない。さらにディスク１７とガイド１３とでラビリンス構造を形成しているため、モータ内部に冷却風Ｆａを取り入れる場合でも、コイル３を冷却風Ｆａに混在している水や塵埃などの異物から保護することができる。また、ディスク１７は、内径部に通風路用の穴などがなくロータコア９との間に隙間を設けて外周に切欠きなどのないモータ軸１０に固着させているため、モータ運転時のロータの熱膨張や収縮によりディスク１７の固着位置がずれることもなく、この隙間から異物が侵入して故障を引き起こすこともない。また、ディスク１７は内径部単純な円形で特殊形状でないため、コスト上昇の要因となることもない。さらにまた、貫通穴１１の冷却風出口部には放射状にフィン１４が設けられているため、強制冷却用ファン５による効果に加え、フィン１４により発生する負圧により貫通穴１１の負荷側から反負荷側を通る冷却風Ｆａの風量、風速を増加することができ、冷却効果が向上できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば以下の効果がある。
（１）貫通穴を設けたモータ軸に、内径部に切欠き溝のないロータコアを積層してなるロータを焼きばめなどの方法でモータ軸に嵌合させているので、モータ軸の径を大きくすることができ十分な剛性を持たせることができる。そのためモータ軸の曲がりが生じにくい。さらに、ロータコアとモータ軸を、リブを設けた部分のみでなく、ロータコアの内径部全周で均等に固着させることになるため、ロータコアとモータ軸との間に生じる応力が、第２の従来技術に示した複数のリブとの固着部に集中し不均等な応力状態になることがなく、リブ溶接の残留応力の影響もない。そのため、モータ軸の振れ精度が向上でき、回転速度の上昇に伴い振動が増大することもない。
（２）また、本実施例は、第１の従来技術に示したロータコアの内径部に切欠き溝がないため、磁束を有効に利用するためのロータコアのヨーク有効範囲が大きく取れモータ出力などのモータ特性に悪影響を与えることもない。
（３）さらにディスクとガイドとでラビリンス構造を形成しているため、モータ内部に冷却風を取り入れる場合でも、コイルを冷却風に混在している水や塵埃などの異物から保護することができる。また、ディスクは、内径部に通風路用の穴などがなくロータコアとの間に隙間を設けて外周に切欠きなどのないモータ軸１０に固着させているため、モータ運転時のロータの熱膨張や収縮によりディスク１７の固着位置がずれることもなく、この隙間から異物が侵入して故障を引き起こすこともない。また、ディスク１７は単純な円形で特殊形状でないため、コスト上昇の要因となることもない。
（４）また、貫通穴１１の冷却風出口部には放射状にフィン１４が設けられているため、強制冷却用ファン５による効果に加え、フィン１４により発生する負圧により貫通穴１１の負荷側から反負荷側を通る冷却風Ｆａの風量、風速を増加することができ、冷却効果が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すモータ軸に冷却風通路が適用される空冷モータの側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿うロータとモータ軸を示す正断面図である。
【図３】図１のロータとモータ軸を示す正面図である。
【図４】第１の従来技術を示すロータコア内径部に冷却風通路が適用される空冷モータであって、（ａ）はそのロータとモータ軸を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ線に沿う正断面図である。
【図５】第２の従来技術を示すモータ軸に冷却風通路が適用される空冷モータであって、（ａ）はそのロータとモータ軸を示す側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ―Ｃ線に沿う正断面図である。
【符号の説明】
１  負荷側ブラケット
２  ステータコア
３  コイル
４  反負荷側ブラケット
５  強制冷却用ファン
６  ハウジング
７  軸受
８  カバ
９  ロータコア
１０  モータ軸
１１  貫通穴
１２  冷却孔
１３  ガイド
１４  フィン
１５  冷却風通路
１６  リブ
１７  ディスク
１８  冷却孔
１９  エンドリング
【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】
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