JP2003009466A - 空冷式モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ本体と強制冷却用ファンとの間の通風路
を取外すことなく、冷媒送給用の配管類を外部より簡単
に取付け、取外しができる、メンテナンスコストが安価
で、しかも構造が簡単な空冷式モータを提供することを
目的とする。 【解決手段】空冷式モータにおいて、モータハウジング
３の冷却孔５およびケーシング１８の間に、冷却孔５に
連通するように設けた冷却風導入路２２と、冷却風導入
路２２に連通すると共に、モータ軸１の軸方向から見た
ときに密閉チャンバ１０の外であって且つモータハウジ
ング３の周壁より小さい投影断面の一部を切り欠いた部
位に軸方向に向かって少なくとも一個所立設するように
形成した強制空冷用ファン１９への流通を集中させる通
風ダクト２１とを具備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
用いられる空冷式モータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸に用いられる空冷
式モータは、図５のようななっている。図5は従来技術
を示す空冷式モータの側断面図である。１はモータ軸、
１ａは貫通孔、２は負荷側ブラケット、3はモータハウ
ジング、４はステータコア、５は冷却孔、６はロータコ
ア、７は反負荷側ブラケット、８はハウジングベース、
９は水切フリンガ、１０は密閉チャンバ、１１はロータ
リージョイント、１２は冷媒送給管、１３はドレン配
管、１４はドレン配管、１５はディスタンスブロック、
１６は配管用孔、１７は配管用孔、１８はケーシング、
１９は強制冷却用ファン、２０は冷却風、２３、２４は
軸受である。

【０００３】空冷式モータは、積層鉄心からなるステー
タコア４と、ステータコア４と磁気的空隙を介して設け
られ、積層鉄心からなるロータコア６と、ロータコア６
を外周に固着したモータ軸１と、モータ軸１の先端を突
出させてステータコア４の先端部を密閉する負荷側ブラ
ケット２と、モータ軸１の後端部を突出させてステータ
コア４の後端部を密閉する反負荷側ブラケット７とで構
成され、モータ軸１は、負荷側ブラケット２、反負荷側
ブラケット７にそれぞれ内嵌された軸受２３、２４によ
って、回転自在に支持されている。ここで、該空冷式モ
ータはステータコア４と、負荷側ブラケット２と、反負
荷側ブラケット７とでモータハウジング３を構成するも
のであって、これらのモータハウジング３の軸方向に沿
って冷却孔５が穿設されている。なお、冷却孔５はモー
タハウジング３のうち、少なくともステータコア４と反
負荷側ブラケット７に設けるようにしても構わない。

【０００４】また、モータ軸１の後端には、モータ軸に
穿説された貫通孔１ａとクーラントあるいはエアー送給
用の冷媒送給管１２との接続部を覆うようにして設けた
密閉チャンバ１０が設けられている。密閉チャンバ１０
の底部の中央部のモータ軸１の延長線上の位置には、ロ
ータリージョイント１１の固定側部材を取り付けるため
の貫通孔が設けられ、ロータリージョイント１１の固定
側部材が複数のボルト（不図示）によって固着される一
方、ロータリージョイント１１の回転側部材は、モータ
軸１の貫通孔１ａに螺合してモータ軸１の側に固着され
ている。ロータリージョイント１１はその固定側部材と
回転側部材とによって構成される一種の管継手であり、
回転側部材は固定側部材に対して回転自在である。

【０００５】そして、密閉チャンバ１０の外側面には、
ロータリージョイント１１の回転側部材と固定側部材と
の接続部からの液洩れを完全に防止するために、これら
の部分から洩れ出したクーラントを外部に排出するため
のドレイン配管１３、１４を設けている。それから、密
閉チャンバ１０からハウジングベース８内へのクーラン
トの侵入、および、密閉チャンバ１０から外部へのクー
ラントの流出は回転シール部材である水切りフリンガ９
によって遮られる。

【０００６】ディスタンスブロック１５は、反負荷側ブ
ラケット７の後端面の外周部に接続するようにして該反
負荷側ブラケット７に固設され、その全長は、ハウジン
グベース８、密閉チャンバ１０およびロータリージョイ
ント１１を反負荷側ブラケット７の後ろに収納すること
が可能な長さに定められている。それから、ディスタン
スブロック１５の後端部にはケーシング１８が形成さ
れ、該ケーシング１８の内側には、ステーを介して強制
空冷用ファン１９が設けられている。

【０００７】このような構成において、冷媒送給管１２
より送給されたクーラントあるいはエアーはロータリー
ジョイント１１を経由してモータ軸１に設けられた貫通
孔１ａを通って、機械側に送給される。一方、モータの
冷却風２０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、ディスタンスブロック１５内の空気
が吸い出されて負圧となり、モータハウジング３の先端
側から空気が吸い込まれる。モータハウジング３の先端
側から吸い込まれた空気は、冷却孔５の内部をモータハ
ウジング３の後方に向かって通過してモータを冷却した
後、ディスタンスブロック１５の内部を通ってケーシン
グ１８内部の強制冷却用ファン１９により排出される。
この際、モータの冷却風２０はモータハウジング３の前
方から後方に流れるとき、モータの熱が奪われる。

【０００８】

【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。モータ軸１に設けたクーラン
ト送給用の貫通孔１ａと冷媒送給管１２を接続するため
のロータリージョイント１１、それを覆うための密閉チ
ャンバ１０が、モータ本体の後端にある強制冷却用ファ
ンへ１９の通風路を構成するディスタンスブロック１５
の内部にあるため、密閉チャンバ１０、ロータリージョ
イント１１あるいはドレイン配管１３、１４の取付、取
替えなどのメンテナンスを行う場合に、強制冷却ファン
１９、ケーシング１８およびディスタンスブロック１５
を取外さなければならず作業性が悪いため、作業者の労
力や時間がかかっていた。このことは、作業のメンテナ
ンスに及ぼすコストの増大を招いていた。また、ディス
タンスブロック１５はモータ本体から強制冷却用ファン
１９への強制排気を行うための通風路を確保する上で必
要不可欠なため、ディスタンスブロック１５に代替でき
るものが見当たらなかった。

【０００９】したがって、モータ本体と強制冷却用ファ
ンへ１９との間の通風路を確保したまま、強制冷却用フ
ァン１９、ケーシング１８およびディスタンスブロック
１５などを取外すことなく、ロータリジョイント１１お
よび配管類を外部より直接取付け、取外しができる空冷
式モータが望まれていた。

【００１０】また、ディスタンスブロック１５の周壁部
分には、密閉チャンバ１０からのドレイン管１３、１４
および、ロータリージョイント１１に接続する冷媒送給
管１２などの配管類の通る配管用孔１６および１７を開
ける必要があり、構造が複雑であった。

【００１１】さらに、ディスタンスブロック１５がモー
タ本体の外径と同形であることから、例えば、ユーザか
ら、該空冷式モータを工作機械に取り付ける際の取付角
度、取付位置にフレキシビリティが要求された場合には
現状の構成では対応できず、また、冷却能力をより増大
させる要求があった場合には、ディスタンスブロック１
５において、該空冷式モータの冷却風の風量あるいは方
向を変えるための大きな空間が必要であり、現状の形状
では設計の自由度に限界があった。

【００１２】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、モータ本体と強制冷却用ファンへとの
間の通風路を取外すことなく、冷媒送給用の配管類を外
部より簡単に取付け、取外しができる、メンテナンスコ
ストが安価で、しかも構造が簡単な空冷式モータを提供
することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の本発明は、積層鉄心からなるステータコ
アおよびブラケットの軸方向に沿って穿設された冷却孔
を有するモータハウジングと、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、前記モータ軸に外部の冷
媒送給管からクーラントあるいはエアー等の冷媒を供給
するように軸方向に沿って穿説された貫通孔と、前記貫
通孔と前記冷媒送給管との接続部を覆うようにして設け
られた密閉チャンバと、前記モータハウジングの後方に
設けた強制空冷用ファンを覆うケーシングとを具備して
なる空冷式モータにおいて、前記モータハウジングの冷
却孔および前記ケーシングの間には、前記冷却孔に連通
するように設けた冷却風導入路と、前記冷却風導入路に
連通すると共に、前記モータ軸の軸方向から見たときに
前記密閉チャンバの外であって且つ前記モータハウジン
グの周壁より小さい投影断面の一部を切り欠いた部位に
軸方向に向かって少なくとも一個所立設するように形成
した前記強制空冷用ファンへの流通を集中させる通風ダ
クトと、を具備したものである。

【００１４】また、請求項２の本発明は、請求項１に記
載の空冷式モータにおいて、前記冷却風導入路および前
記通風ダクトの取付位置を、前記冷却孔の取付位置に対
して、周方向に互いに所定の角度だけずらしたものであ
る。

【００１５】また、請求項３の本発明は、請求項１また
は２に記載の空冷式モータにおいて、前記強制冷却用フ
ァンの取付軸を前記モータ軸の軸方向と直角になるよう
に設けたものである。

【００１６】上記手段により、モータハウジングの冷却
孔の後端に、密閉チャンバを 収容することなく且つ密
閉チャンバとは別置構造であって、冷却風を集 中して
強制冷却用ファンに導く構造の通風ダクトを設けたの
で、ケーシ ング、強制冷却用ファンおよび通風ダクト
を取外すことなく、クーラン トあるいはエアーなどを
送給する冷媒送給官や配管類、密閉チャンバな どの取
付・取外しを直接行うことが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１は本発明の第１の実施例を示す空冷式モー
タの側断面図、図２は同空冷式モータの図１の矢視Ｘ−
Ｘに沿う正断面図、図３は同空冷式モータの図１の矢視
Ｙ−Ｙに沿う正断面図である。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。図において、
２１は通風ダクト、２２は冷却風導入路である。本発明
が従来と異なる点は、以下のとおりである。すなわち、
冷却孔５およびケーシング１８の間には、モータハウジ
ング３の冷却孔５に連通するように設けた冷却風導入路
２２と、冷却風導入路２２に連通すると共に、モータ軸
１の軸方向から見たときに密閉チャンバ１０の外であっ
て且つモータハウジング３の周壁より小さい投影断面の
一部を切り欠いた部位に軸方向に向かって少なくとも一
個所立設するように形成した強制空冷用ファン１９への
流通を集中させる通風ダクト２１と、を具備した点であ
る。また、冷却風導入路２２および通風ダクト２１の取
付位置を、冷却孔５の取付位置に対して、周方向に互い
に所定の角度だけずらしてある。

【００１８】次に動作を説明する。このような構成で、
モータの冷却風２０は強制冷却用ファン１９の回転によ
って、通風ダクト２１内の空気が吸い出されて負圧とな
り、モータハウジング３の先端側から空気が吸い込まれ
る。モータハウジング３の先端側から吸い込まれた空気
は、冷却孔５の内部をモータハウジング３の後方に向か
って通過してモータを冷却する。このモータの熱を奪っ
た空気は、冷却孔５の後端部から該冷却孔５の取付位置
に対して周方向にずれた位置に設けた４箇所の冷却風導
入路２２に導かれ、さらに冷却風導入路２２の取付位置
に対して周方向にずれた位置に設けた２箇所の通風ダク
ト２１に導かれる。すなわち、モータの熱を奪った空気
は、冷却孔５の後端部に当たってこれにより流れの方向
を周方向に沿うように曲げられた後、図２に示す冷却風
導入路２２に集められる。そして、冷却風導入路２２に
集められた空気は、図３に示すように通風ダクト２１を
勢いよく通ってケーシング１８内部の強制冷却用ファン
１９により排出される。

【００１９】したがって、空冷式モータにおいて、モー
タハウジングの冷却孔５およびケーシング１８の間に、
冷却孔５に連通するように設けた冷却風導入路２２と、
冷却風導入路２２に連通すると共に、モータ軸１の軸方
向から見たときに密閉チャンバ１０の外であって且つモ
ータハウジング３の周壁より小さい投影断面の一部を切
り欠いた部位に軸方向に向かって少なくとも一個所立設
するように形成した強制空冷用ファン１９への流通を集
中させる通風ダクト２１と、を具備したので、通風ダク
ト２１がモータハウジング３の周壁に対して一部分の断
面積で構成された特徴を生かし、モータ本体と強制冷却
用ファンへ１９との間の通風路を確保したまま、強制冷
却ファン１９、ケーシング１８および通風ダクト２１を
取外すことなく、しかもモータハウジング３とケーシン
グ１８との空いた空間において、外部より密閉チャンバ
１０、ロータリジョイント１１および配管類を直接取付
け、取外しをすることがができる。

【００２０】また、通風ダクト２１が密閉チャンバ１０
を覆うような形状を構成していないので、従来のように
ドレイン管１３、１４および、ロータリージョイント１
１に接続する冷媒送給管１２などの配管類の通る配管用
孔を設ける必要がなくなり、構造が簡単になる。

【００２１】また、冷却風導入路２２および通風ダクト
２１の取付位置を、冷却孔５の取付位置に対して、周方
向に互いに所定の角度だけずらしたので、該空冷式モー
タの冷却風の風量あるいは方向を変えることができると
ともに、冷却能力をより増大させる要求があった場合に
効果があり、設計の自由度を向上させることができる。

【００２２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図４は本発明の第２の実施例を示す空冷式モータの側断
面図である。すなわち、本発明の第２の実施例が第１の
実施例と異なる点は、強制冷却用ファン１９の取付軸を
モータ軸１の軸方向と直角になるように設けた点であ
る。

【００２３】このような構成にすると、強制冷却用ファ
ン１９の取付軸の変更により、ケーシングノ外形をモー
タハウジング３の外形よりも小さく構成できると共に、
容易にケーシング１８、強制冷却用ファン１９の取付位
置、取付角度を自由に変えることができる。その結果、
例えば、ユーザから、該空冷式モータを工作機械に取り
付ける際の取付角度、取付位置にフレキシビリティが要
求された場合には効果を発揮することができる。

【００２４】また、モータハウジング３の冷却孔５を通
った冷却風２０の流れの向きを通風ダクト２１により９
０度変更することができるため、例えば、モータ本体の
後端に位置する機械側に温度の高い冷却風が当たらない
ようにすることができ、機械の温度上昇を抑え熱変位を
低減することができる。

【００２５】なお、実施例ではモータハウジンング３の
先端側（負荷側ブラケット２側）から空気を吸い込んで
モータハウジング３の後端側（反負荷側ブラケット７
側）に排気する場合について示したが、このような構成
に替えて、モータハウジング３の後端側から空気を吸い
込んでモータハウジンング３の先端側に排気する場合に
は、図１、図４において、強制空冷用ファン１９の取り
付け方向を反転させればよい。このようにすると、強制
空冷用ファン１９の回転により外部の空気が通風ダクト
２１内に吸い込まれ、この空気が冷却孔５をモータハウ
ジング３の後方から前方に流れてモータの熱を奪うこと
になる。したがって、強制空冷用ファン１９の取り付け
方向の変更により、モータハウジング３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
送風が可能である。また、通風ダクトの数は、その数に
限定されることなく、複数箇所設けることが可能なこと
は、言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の第１の実施
例によれば、空冷式モータにおいて、モータハウジング
の冷却孔およびケーシングの間に、冷却孔に連通するよ
うに設けた冷却風導入路と、冷却風導入路に連通すると
共に、モータ軸の軸方向から見たときに密閉チャンバの
外であって且つモータハウジングの周壁より小さい投影
断面の一部を切り欠いた部位に軸方向に向かって少なく
とも一個所立設するように形成した強制空冷用ファンへ
の流通を集中させる通風ダクトとを具備したので、通風
ダクトがモータハウジングの周壁に対して一部分の断面
積で構成された特徴を生かし、モータ本体と強制冷却用
ファンへとの間の通風路を確保したまま、強制冷却ファ
ン、ケーシングおよび通風ダクトを取外すことなく、し
かもモータハウジングとケーシングとの空いた空間にお
いて、外部より密閉チャンバ、ロータリジョイントおよ
び配管類を直接取付け、取外しをすることがができる。
また、通風ダクトが密閉チャンバを覆うような形状をし
ていないので、従来のようにドレイン管および、ロータ
リージョイントに接続する冷媒送給管などの配管類の通
る配管用孔を設ける必要がなく、構造が簡単になる。ま
た、冷却風導入路および通風ダクトの取付位置を、冷却
孔の取付位置に対して、周方向に互いに所定の角度だけ
ずらしたので、該空冷式モータの冷却風の風量あるいは
方向を変えることができるとともに、冷却能力をより増
大させる要求があった場合に効果があり、設計の自由度
を向上させることができる。また、本発明の第２の実施
例によれば、強制冷却用ファンの取付軸の変更により、
ケーシングの外形をモータハウジングの外形よりも小さ
く構成でき、容易にケーシング、強制冷却用ファンの取
付位置、取付角度を自由に変えることができる。その結
果、例えば、ユーザから、該空冷式モータを工作機械に
取り付ける際の取付角度、取付位置にフレキシビリティ
が要求された場合には効果を発揮することができる。ま
た、モータハウジングの冷却孔を通った冷却風の流れの
向きを９０度変更することができるため、例えば、モー
タ本体の後端に位置する機械側に温度の高い冷却風が当
たらないようにすることができ、機械の温度上昇を抑え
熱変位を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す空冷式モータの側
断面図である。

【図２】同空冷式モータの図１の矢視Ｘ−Ｘに沿う正断
面図である。

【図３】同空冷式モータの図１の矢視Ｙ−Ｙに沿う正断
面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す空冷式モータの側
断面図である。

【図５】従来技術を示す空冷式モータの側断面図であ
る。

【符号の説明】

１：モータ軸 １ａ：貫通孔 ２：負荷側ブラケット ３：モータハウジング ４：ステータコア ５：冷却孔 ６：ロータコア ７：反負荷側ブラケット ８：ハウジングベース ９：水切フリンガ １０：密閉チャンバ １１：ロータリージョイント １２：冷媒送給管 １３：ドレン配管 １４：ドレン配管 １５：ディスタンスブロック） ロータリーシ゛ョイント １６：配管用孔 １７：配管用孔 １８：ケーシング １９：強制冷却用ファン ２０：冷却風 ２１：通風ダクト ２２：冷却風導入路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層鉄心からなるステータコアおよびブ
   ラケットの軸方向に沿って穿設された冷却孔を有するモ
   ータハウジングと、 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、 前記モータ軸に外部の冷媒送給管からクーラントあるい
   はエアー等の冷媒を供給するように軸方向に沿って穿説
   された貫通孔と、 前記貫通孔と前記冷媒送給管との接続部を覆うようにし
   て設けられた密閉チャンバと、 前記モータハウジングの後方に設けた強制空冷用ファン
   を覆うケーシングとを具備してなる空冷式モータにおい
   て、 前記モータハウジングの冷却孔および前記ケーシングの
   間には、前記冷却孔に連通するように設けた冷却風導入
   路と、 前記冷却風導入路に連通すると共に、前記モータ軸の軸
   方向から見たときに前記密閉チャンバの外であって且つ
   前記モータハウジングの周壁より小さい投影断面の一部
   を切り欠いた部位に軸方向に向かって少なくとも一個所
   立設するように形成した前記強制空冷用ファンへの流通
   を集中させる通風ダクトと、 を具備したことを特徴とする空冷式モータ。
2. 【請求項２】 前記冷却風導入路および前記通風ダクト
   の取付位置を、前記冷却孔の取付位置に対して、周方向
   に互いに所定の角度だけずらしたことを特徴とする請求
   項１に記載の空冷式モータ。
3. 【請求項３】 前記強制冷却用ファンの取付軸を前記モ
   ータ軸の軸方向と直角になるように設けたことを特徴と
   する請求項１または２に記載の空冷式モータ。