JP2001008413A - ビルトイン形電動機の冷却方法 - Google Patents
ビルトイン形電動機の冷却方法Info
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- JP2001008413A JP2001008413A JP11173730A JP17373099A JP2001008413A JP 2001008413 A JP2001008413 A JP 2001008413A JP 11173730 A JP11173730 A JP 11173730A JP 17373099 A JP17373099 A JP 17373099A JP 2001008413 A JP2001008413 A JP 2001008413A
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- output shaft
- stator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の工具や工作物を直結して高速回転
する、或いは多数台が接近配置されたビルトイン形電動
機の熱による出力軸の狂いをなくし、加工精度の低下を
防ぐ。 【解決手段】 ハウジング５の内部を空間１０に絶縁性
液体を充満状態で出力軸線方向へ通流させる。この液体
は外置きの冷却装置１５によって冷却しながら循環させ
て出力軸６，固定子７，回転子８を冷却するものとし
た。
する、或いは多数台が接近配置されたビルトイン形電動
機の熱による出力軸の狂いをなくし、加工精度の低下を
防ぐ。 【解決手段】 ハウジング５の内部を空間１０に絶縁性
液体を充満状態で出力軸線方向へ通流させる。この液体
は外置きの冷却装置１５によって冷却しながら循環させ
て出力軸６，固定子７，回転子８を冷却するものとし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビルトイン形電動機
の冷却方法、殊にマシニングセンタなどの複合工作機械
に埋め込まれた電動機に適する冷却方法に関するもので
ある。
の冷却方法、殊にマシニングセンタなどの複合工作機械
に埋め込まれた電動機に適する冷却方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】各種の工作機械、殊にマシニングセンタ
などの複合工作機械においては、工具または工作物駆動
用の電動機を機械に埋め込んだビルトイン形とし機械全
体をコンパクトな構成とすること、および出力軸を負荷
に直結して加工精度および生産性の向上を計るため高速
運転することが普通に行なわれている。
などの複合工作機械においては、工具または工作物駆動
用の電動機を機械に埋め込んだビルトイン形とし機械全
体をコンパクトな構成とすること、および出力軸を負荷
に直結して加工精度および生産性の向上を計るため高速
運転することが普通に行なわれている。
【０００３】一方、電動機を運転しているとき、ビルト
イン形のものにおいては、主な発熱源である固定子を取
り付けた外枠（固定子枠）が大気に露出していないため
に熱が放散せず、そのままでは絶縁物早期劣化、焼損、
軸受損傷などの一般的なトラブルのほかに、外枠とブラ
ケット軸受からなるハウジングおよび出力軸が高熱によ
って歪みを生じ、特に出力軸の歪みや熱膨張による狂い
は加工精度を著しく低下させる原因となる。
イン形のものにおいては、主な発熱源である固定子を取
り付けた外枠（固定子枠）が大気に露出していないため
に熱が放散せず、そのままでは絶縁物早期劣化、焼損、
軸受損傷などの一般的なトラブルのほかに、外枠とブラ
ケット軸受からなるハウジングおよび出力軸が高熱によ
って歪みを生じ、特に出力軸の歪みや熱膨張による狂い
は加工精度を著しく低下させる原因となる。
【０００４】その対策として、回転子と一体回転するフ
ァンによりハウジング内部に空気を自力通流させるとい
う一般的な冷却方式に加えて、或いはこれに代えて、外
枠に通路またはジャケットを設けて冷媒を他力通流させ
るという冷却方式を用いて主に固定子の冷却を図ること
が行なわれており、冷媒として空気、ガス、水または油
が用いられることは広く知られている。
ァンによりハウジング内部に空気を自力通流させるとい
う一般的な冷却方式に加えて、或いはこれに代えて、外
枠に通路またはジャケットを設けて冷媒を他力通流させ
るという冷却方式を用いて主に固定子の冷却を図ること
が行なわれており、冷媒として空気、ガス、水または油
が用いられることは広く知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、工具を例え
ば最高約１０，０００ｒｐｍで回転させるフライス盤、
最高約１５０，０００ｒｐｍで回転させる研削盤のよう
に高速回転を行なわせる高周波電動機にあっては発熱量
がそれだけ高く、また多数台の電動機を互いに接近させ
て配置した複合工作機械にあっては合計発熱量がきわめ
て高いので、外枠に冷媒を他力通流させてるという間接
冷却手段では温度上昇を完全に抑制することが困難であ
り、出力軸の狂いによる加工精度の低下を招く心配があ
る、という問題を有している。
ば最高約１０，０００ｒｐｍで回転させるフライス盤、
最高約１５０，０００ｒｐｍで回転させる研削盤のよう
に高速回転を行なわせる高周波電動機にあっては発熱量
がそれだけ高く、また多数台の電動機を互いに接近させ
て配置した複合工作機械にあっては合計発熱量がきわめ
て高いので、外枠に冷媒を他力通流させてるという間接
冷却手段では温度上昇を完全に抑制することが困難であ
り、出力軸の狂いによる加工精度の低下を招く心配があ
る、という問題を有している。
【０００６】本発明はビルトイン形電動機がもってい
る、熱による出力軸の狂いを防止することが困難な場合
がある、という前記課題を解決し、高速回転する電動機
或いは互いに接近配置した多数台の電動機に対しても温
度上昇を的確に抑制して出力軸に熱的悪影響を与えるこ
とのないものとすることを目的としてなされたものであ
る。
る、熱による出力軸の狂いを防止することが困難な場合
がある、という前記課題を解決し、高速回転する電動機
或いは互いに接近配置した多数台の電動機に対しても温
度上昇を的確に抑制して出力軸に熱的悪影響を与えるこ
とのないものとすることを目的としてなされたものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は第一手段として、出力軸が貫通し固定子お
よび固定子が内装されているハウジングの内部空間に絶
縁性液体を充満状態で出力軸線方向へ通流させ、且つこ
の液体は外置きの冷却装置によって冷却しながら循環さ
せるものとした。
に、本発明は第一手段として、出力軸が貫通し固定子お
よび固定子が内装されているハウジングの内部空間に絶
縁性液体を充満状態で出力軸線方向へ通流させ、且つこ
の液体は外置きの冷却装置によって冷却しながら循環さ
せるものとした。
【０００８】また、本発明は第二手段として、出力軸が
貫通し固定子および回転子が内装されているハウジング
の内部空間および固定子の外周に形成したジャケットに
絶縁性液体をそれぞれ充満状態で出力軸線方向へ通流さ
せ、且つこの液体は外置きの冷却装置によって冷却しな
がら循環させるものとした。
貫通し固定子および回転子が内装されているハウジング
の内部空間および固定子の外周に形成したジャケットに
絶縁性液体をそれぞれ充満状態で出力軸線方向へ通流さ
せ、且つこの液体は外置きの冷却装置によって冷却しな
がら循環させるものとした。
【０００９】このように、絶縁性液体を冷却しながらハ
ウジングの空部空間またはこれに加えて固定子外周のジ
ャケットに充満状態で出力軸線方向へ通流循環させると
いう簡単な手法で、放熱による冷却を期待できないビル
トイン形電動機を効率よく冷却し、工作機械の工具や工
作物を高速回転させるもの、或いは多数台を接近配置し
たものにおいて出力軸の狂いによる加工精度の低下を招
かないものとする、という目的が達成される。
ウジングの空部空間またはこれに加えて固定子外周のジ
ャケットに充満状態で出力軸線方向へ通流循環させると
いう簡単な手法で、放熱による冷却を期待できないビル
トイン形電動機を効率よく冷却し、工作機械の工具や工
作物を高速回転させるもの、或いは多数台を接近配置し
たものにおいて出力軸の狂いによる加工精度の低下を招
かないものとする、という目的が達成される。
【００１０】また、冷却装置を外置きとしたことによ
り、一台または少ない台数の冷却装置で多数の電動機を
冷却させることができ、マシニングセンタのように多数
の電動機を使用する複合工作機械に有利である。
り、一台または少ない台数の冷却装置で多数の電動機を
冷却させることができ、マシニングセンタのように多数
の電動機を使用する複合工作機械に有利である。
【００１１】本発明に使用する絶縁性液体としては、高
絶縁耐力、低粘度、高引火点、耐熱劣化性などの性質を
もつもの、例えば鉱油が好適である。
絶縁耐力、低粘度、高引火点、耐熱劣化性などの性質を
もつもの、例えば鉱油が好適である。
【００１２】また、本発明に使用する冷却装置として
は、空冷式または水冷式の放熱器、熱交換器、冷凍機が
例示される。そして、電動機の運転条件、設置環境など
に応じて適正な冷却効果が得られるものをこれらの内か
ら選択して用いるものである。更に、冷却した液体をケ
ーシングの内部空間やジャケットに停滞させることなく
短時間で通流させて冷却効果を高めるため、ポンプを用
いて加圧または吸引通流させることが好ましい。
は、空冷式または水冷式の放熱器、熱交換器、冷凍機が
例示される。そして、電動機の運転条件、設置環境など
に応じて適正な冷却効果が得られるものをこれらの内か
ら選択して用いるものである。更に、冷却した液体をケ
ーシングの内部空間やジャケットに停滞させることなく
短時間で通流させて冷却効果を高めるため、ポンプを用
いて加圧または吸引通流させることが好ましい。
【００１３】加えて、液体の循環速度や冷却装置の運転
条件を可変とし、例えば電動機から送出された液体が所
定温度よりも高温のときはポンプの運転速度を高める、
冷却装置の設定温度を低下させる、などにより電動機温
度の低下を図るようにすることが好ましい。
条件を可変とし、例えば電動機から送出された液体が所
定温度よりも高温のときはポンプの運転速度を高める、
冷却装置の設定温度を低下させる、などにより電動機温
度の低下を図るようにすることが好ましい。
【００１４】更にまた、内部空間に対する液体の入口お
よび出口をブラケット軸受或いは外枠に周方向複数個ず
つ設ける、回転子と一体回転する撹拌羽根を設ける、な
どにより、液体を均等に且つまんべんなく固定子、回転
子、出力軸に接触させて冷却効率を高めるようにするこ
ともある。
よび出口をブラケット軸受或いは外枠に周方向複数個ず
つ設ける、回転子と一体回転する撹拌羽根を設ける、な
どにより、液体を均等に且つまんべんなく固定子、回転
子、出力軸に接触させて冷却効率を高めるようにするこ
ともある。
【００１５】尚、これらにおいて、負荷である工具や工
作物に直結して高速回転する高周波電動機のような電動
機にあっては、液中で回転することによって受ける抵抗
がなるべく小さいように、回転子の殊に両側端部分の形
状を考慮することが必要である。
作物に直結して高速回転する高周波電動機のような電動
機にあっては、液中で回転することによって受ける抵抗
がなるべく小さいように、回転子の殊に両側端部分の形
状を考慮することが必要である。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明の実施の形
態を説明すると、電動機１は外枠２およびその両側のブ
ラケット軸受３，４からなるハウジング５と、このハウ
ジング５を貫通してブラケット軸受３，４に回転自由に
支持された出力軸６と、外枠２の内側周面に設けられた
固定子７と、出力軸６に取り付けられた回転子８とを有
している。出力軸６のブラケット軸受３，４を貫通して
いる部分はシール材９によって液封構造とされ、ハウジ
ング５の内部空間１０は液密となっている。
態を説明すると、電動機１は外枠２およびその両側のブ
ラケット軸受３，４からなるハウジング５と、このハウ
ジング５を貫通してブラケット軸受３，４に回転自由に
支持された出力軸６と、外枠２の内側周面に設けられた
固定子７と、出力軸６に取り付けられた回転子８とを有
している。出力軸６のブラケット軸受３，４を貫通して
いる部分はシール材９によって液封構造とされ、ハウジ
ング５の内部空間１０は液密となっている。
【００１７】外枠２には全周に亘ってジャケット１１が
設けられており、また出力軸６の一端には工具、工作物
などの負荷を直結するためのチャックなどからなる取付
部１２が設けられている。
設けられており、また出力軸６の一端には工具、工作物
などの負荷を直結するためのチャックなどからなる取付
部１２が設けられている。
【００１８】この電動機１は外枠２の取付部１２側の端
部に設けた固定用のフランジ２ａによって機械に埋め込
み固定されるビルトイン形である。
部に設けた固定用のフランジ２ａによって機械に埋め込
み固定されるビルトイン形である。
【００１９】一方、電動機１から離れた個所に冷却装置
１５が設置されている。ここで冷却された絶縁性液体を
電動機１に供給する送り管路１６はポンプ１７を有して
いるとともに、その吐出側で分岐して一方のブラケット
軸受３および外枠２の一端近くに周方向適宜間隔で設け
た各複数個の入口１８ａ，１８ｂに接続されている。ま
た、電動機１で仕事を終わった液体を冷却装置１５に送
る戻り管路１９は、もう一方のブラケット軸受４および
外枠２のもう一端近くに周方向適宜間隔で設けた各複数
個の出口２０ａ，２０ｂに分岐して接続され、これらが
合流して冷却装置１５に至っている。
１５が設置されている。ここで冷却された絶縁性液体を
電動機１に供給する送り管路１６はポンプ１７を有して
いるとともに、その吐出側で分岐して一方のブラケット
軸受３および外枠２の一端近くに周方向適宜間隔で設け
た各複数個の入口１８ａ，１８ｂに接続されている。ま
た、電動機１で仕事を終わった液体を冷却装置１５に送
る戻り管路１９は、もう一方のブラケット軸受４および
外枠２のもう一端近くに周方向適宜間隔で設けた各複数
個の出口２０ａ，２０ｂに分岐して接続され、これらが
合流して冷却装置１５に至っている。
【００２０】液体は内部空間１０およびジャケット１１
に充満しており、冷却装置１５で冷却されポンプ１７で
加圧された油は入口１８ａより内部空間１０に入るとと
もに入口１８ｂよりジャケット１１に入り、それぞれを
出力軸線方向へ通流しながらハウジング５，出力軸６，
固定子７，回転子８を冷却し、出口２０ａ，２０ｂより
戻り管路１９を通って冷却装置１５に戻り、ここで冷却
されて再び電動機１に送られる、という循環を繰返す。
に充満しており、冷却装置１５で冷却されポンプ１７で
加圧された油は入口１８ａより内部空間１０に入るとと
もに入口１８ｂよりジャケット１１に入り、それぞれを
出力軸線方向へ通流しながらハウジング５，出力軸６，
固定子７，回転子８を冷却し、出口２０ａ，２０ｂより
戻り管路１９を通って冷却装置１５に戻り、ここで冷却
されて再び電動機１に送られる、という循環を繰返す。
【００２１】内部空間１０の液体は出力軸線方向へ流れ
ながら回転子８によって撹拌され、ハウジング５，出力
軸６，固定子７、回転子８に均等に且つまんべんなく接
してこれらを均等に冷却するように働く。
ながら回転子８によって撹拌され、ハウジング５，出力
軸６，固定子７、回転子８に均等に且つまんべんなく接
してこれらを均等に冷却するように働く。
【００２２】また、ジャケット１１を設けて固定子７を
外周からも冷却するようにした図示形態のものによる
と、外枠２から熱が放散しにくいビルトイン形の電動機
を内部空間１０の液体と協働して適切に冷却することが
可能となる。
外周からも冷却するようにした図示形態のものによる
と、外枠２から熱が放散しにくいビルトイン形の電動機
を内部空間１０の液体と協働して適切に冷却することが
可能となる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によると高速回転
する、或いは多数台が接近配置された複合工作機械など
におけるビルトイン形電動機の温度上昇を抑制し、殊に
出力軸の熱による狂いをなくして加工精度を低下させな
いものである。
する、或いは多数台が接近配置された複合工作機械など
におけるビルトイン形電動機の温度上昇を抑制し、殊に
出力軸の熱による狂いをなくして加工精度を低下させな
いものである。
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
１ 電動機，５ ハウジング，６ 出力軸，７ 固定
子，８ 回転子，１０内部空間，１１ ジャケット，１
５ 冷却装置，１６ 送り管路，１７ 戻り管路，
子，８ 回転子，１０内部空間，１１ ジャケット，１
５ 冷却装置，１６ 送り管路，１７ 戻り管路，
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H609 BB19 PP02 PP05 PP06 PP07 PP10 QQ05 QQ12 QQ13 QQ16 QQ18 RR12 RR27 RR36 RR37 RR42 RR43 RR46 RR51 RR69 RR73
Claims (2)
- 【請求項１】 出力軸が貫通し固定子および回転子が内
装されているハウジングの内部空間に絶縁性液体を充満
状態で出力軸線方向へ通流させ、且つ前記液体は外置き
の冷却装置によって冷却しながら循環させることを特徴
とするビルトイン形電動機の冷却方法。 - 【請求項２】 出力軸が貫通し固定子および回転子が内
装されているハウジングの内部空間および前記固定子の
外周に形成したジャケットに絶縁性液体をそれぞれ充満
状態で出力軸線方向へ通流させ、且つ前記液体は外置き
の冷却装置によって冷却しながら循環させることを特徴
とするビルトイン形電動機の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11173730A JP2001008413A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ビルトイン形電動機の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11173730A JP2001008413A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ビルトイン形電動機の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008413A true JP2001008413A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15966086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11173730A Pending JP2001008413A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ビルトイン形電動機の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008413A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7834492B2 (en) | 2006-07-31 | 2010-11-16 | Caterpillar Inc | Electric machine having a liquid-cooled rotor |
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-
1999
- 1999-06-21 JP JP11173730A patent/JP2001008413A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090512 |
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