JP2021078265A

JP2021078265A - 空冷式電動機

Info

Publication number: JP2021078265A
Application number: JP2019204126A
Authority: JP
Inventors: 毅齊藤; Takeshi Saito
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: JP7381298B2

Abstract

【課題】仕切板を電動機の外壁部に対して確実に拘束し振動音の発生を防止することのできる空冷式電動機を提供する。【解決手段】空冷式電動機１０であって、電動機本体２を冷却するための冷却ファン２０と、冷却ファン２０による空冷式電動機１０内の空気流を整流する仕切板５０と、を備え、仕切板５０は、板状の部材により形成され、該板状の部材の中央部に冷却ファン２０による空気流を通過させる開口部５２を有すると共に、空冷式電動機１０内に配置された状態において電動機本体２の軸方向に垂直な径方向外側の周縁部に径方向に対して傾斜した傾斜部５１を有し、仕切板５０は、傾斜部５１が空冷式電動機１０の外壁部の内面側に形成された軸方向に対して傾斜した傾斜面３１ａに面接触する状態で、空冷式電動機１０内に取り付けられている、空冷式電動機１０である。【選択図】図２

Description

本発明は空冷式電動機に関する。

工作機械の主軸等に用いられる電動機の電動機本体の冷却には空冷方式が繁用されている。このような空冷式電動機では、冷却ファンを電動機後方側に取り付け冷却風の排気方向を電動機の軸方向と平行とし、また、電動機内に冷却ファンによる空気流を整流するための仕切板を設けるのが一般的である。電動機の冷却装置のファンカバー内に仕切板を設けた構成例が、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００５−２７８２８７号公報

仕切板は一般に板状の部材で形成されるため電動機内での仕切板の拘束が十分でない場合、電動機本体或いはファンモータからの振動が仕切板に伝わり仕切板が振動し、ファンカバー等の電動機の外壁部と接触して振動音を発生するおそれがある。仕切板を電動機の外壁部に対して確実に拘束し振動音の発生を防止することのできる空冷式電動機が望まれる。

本開示の一態様は、空冷式電動機であって、電動機本体を冷却するための冷却ファンと、前記冷却ファンによる前記空冷式電動機内の空気流を整流する仕切板と、を備え、前記仕切板は、板状の部材により形成され、該板状の部材の中央部に前記冷却ファンによる空気流を通過させる開口部を有すると共に、前記空冷式電動機内に配置された状態において前記電動機本体の軸方向に垂直な径方向外側の周縁部に前記径方向に対して傾斜した傾斜部を有し、前記仕切板は、前記傾斜部が前記空冷式電動機の外壁部の内面側に形成された前記軸方向に対して傾斜した傾斜面に面接触する状態で、前記空冷式電動機内に取り付けられている、空冷式電動機である。

上記構成によれば、仕切板を電動機の外壁部に対して確実に拘束し振動音の発生を防止することが可能となる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

一実施形態に係る電動機の構成を表す軸方向断面図である。図１中の破線の矩形領域の拡大図である。仕切板の斜視図である。仕切板の前方側から見た正面図である。仕切板の図４中の矢印Ａ方向でみた断面図である。ファンカバーの斜視図である。ファンカバーの前方側から見た正面図である。ファンカバーの図７中の矢印Ａ方向でみた断面図である。本実施形態に係る電動機の他の構成例を示す軸方向断面図である。比較例の電動機の構成を示す軸方向断面図である。

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１は一実施形態に係る空冷式電動機１０（以下、電動機１０と記載する）の構成を表す軸方向断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１の示す通り軸方向における出力軸側を前方側、反出力軸側（冷却ファン２０がある側）を後方側とする。また、出力軸１の軸方向に垂直な方向を径方向とも記載する。電動機１０は、空冷式であり、電動機本体２と、電動機本体２を取り囲む周壁状の電動機ハウジング３と、電動機ハウジング３の後端部に配置された冷却ファン２０とを有する。冷却ファン２０はファンカバー３０に収容され、ファンカバー３０の前端が電動機ハウジング３の後端部に取り付けられている。電動機ハウジング３とファンカバー３０とが電動機１０の外壁部を構成する。電動機本体２と電動機ハウジング３の内周面との間には、冷却ファン２０による空気流が通る少なくとも一つの通気孔６が形成されている。通気孔６は、電動機１０の出力軸１の軸方向に平行に伸び、軸方向に垂直な断面視においては、例えば、電動機ハウジング３が方形である場合には、４つのコーナー部分に設けられていても良く、或いは電動機本体２の周囲の全周にわたり形成されていても良い。

ファンカバー３０内部の後方端にファンモータ２１が取り付けられている。ファンカバー３０の前端部分には、通気孔６からの空気流（図１中の矢印参照）を整流して冷却ファン２０に導く仕切板５０が取り付けられている。以下、仕切板５０及びファンカバー３０の詳細について説明する。図２は、図１中の破線で示した領域Ｆの拡大図である。図３、図４、図５は、それぞれ仕切板５０の斜視図、前方側から見た正面図、図４中矢印Ａで示した矢視方向の断面図である。図６、図７、図８は、それぞれファンカバー３０の斜視図、前方側から見た正面図、図７中矢印Ａで示した矢視方向の断面図である。

図６−図８に示すように、ファンカバー３０は、軸方向に沿って見た状態において８角形の外形形状を有し、ファンモータ２１を収容する筒状のファンモータ収容部３２の前端側の開口部が前方に向かって末広がりになる、いわゆるベルマウス形状に形成されている。より詳細には、図２に示すように、ファンモータ収容部３２の前端からは前方に向かうに従って径方向外側に向かって広がるように軸方向に対して傾斜した傾斜壁３１が形成され、傾斜壁３１の前端からは軸方向において前方側に延びる周縁壁３３が形成されている。

図３−図５に示すように、仕切板５０は、軸方向に沿って見た状態において８角形の外径形状を有する板状の部材であり、中央部に冷却ファン２０による空気流を通す円形の開口部５２を有する。仕切板５０の周縁部には径方向に対して前方側に傾斜する傾斜部５１が形成されている。図３及び図４に示すよう、仕切板５０の周辺部の４箇所にはネジ穴５４が形成され、図３に示す通り、仕切板５０は４つのネジによりネジ穴５４を通してファンカバー３０側の４箇所のネジ穴３４（図６−７参照）に前方側よりネジ止め固定される。仕切板５０が前方側よりネジ止め固定された状態で、仕切板５０の周縁部の傾斜部５１は、ファンカバー３０側の傾斜壁３１に面接触して密接する状態となる（図２参照）。

図２中左側には、仕切板５０の傾斜部５１とファンカバー３０の傾斜壁３１との密接部分（破線の円形で囲った部分）の拡大図を示している。ファンカバー３０に軸方向に対して傾斜する傾斜壁３１を設けると共に、仕切板５０の周縁部に径方向に対して傾斜する傾斜部５１を設けることで、仕切板５０をファンカバー３０にネジ止め固定した状態において、傾斜部５１が軸方向及び径方向の双方において傾斜壁３１に対して押し付けられる状態にすることができる。この状態で、傾斜部５１の外周面５１ａと傾斜壁３１の内周面側の傾斜面３１ａとは全周に亘り密接する。なお、図２から分かる通り、ファンカバー３０の傾斜壁３１（傾斜面３１ａ）は、仕切板５０の傾斜部５１（外周面５１ａ）に対して十分に広い形状であり、傾斜部５１の最外部の端面と周縁壁３３との間には十分な間隔が確保される。

このような構成によれば、ファンモータ２１或いは電動機本体２からの振動が仕切板５０に伝わり仕切板５０が軸方向と軸方向に垂直な方向とに振動した場合でも、仕切板５０の周縁部がファンカバー３０の内壁面に当たり振動音が発生することが防止される。特に、上記構成によれば、仕切板５０の傾斜部５１を軸方向及び径方向双方において傾斜壁３１に押し付けて密接させることが可能であるため、仕切板５０の周縁部を軸方向及び径方向の双方において十分に拘束することが可能となる。

また、上記構成によれば、仕切板５０の周縁部をファンカバー３０の内周面に対して確実に密接させることが可能となるため、仕切板５０の周縁部からのエアの漏れを確実に防止することが可能となり、それにより冷却効率を向上させることも可能となる。ファンカバー３０の傾斜壁３１の軸方向に対する傾斜角ａは、例えば４５度としても良く、他の角度であっても良い。

ここで、比較例として、ファンカバーが傾斜壁を有さず、仕切板が傾斜部を有しない電動機の構成を説明する。図１０は、このような比較例としての電動機２００の構成を模式的に表す軸方向断面図である。図１０に示されるように、比較例の電動機２００は、上述の実施形態に係る電動機１０と同様に、電動機本体の後端側に冷却ファン２２０を収容するファンカバー２３０が取り付けられた構成である。ファンカバー２３０の前方側には仕切板２５０がネジ止め固定されている。仕切板２５０の周縁部は径方向に沿って伸びるように形成されている。すなわち、仕切板２５０の周縁部には径方向に対して傾斜する傾斜部は形成されていない。ファンカバー２３０の前方側の内壁面には、電動機本体の中心軸に向かって突出する突起部２３１が形成されている。突起部２３１は、軸線方向から見た径方向断面視においてはファンカバー２３０の内壁面全周に亘り形成され、図１０の軸方向断面視においては、前方側及び後方側の側面が軸方向に垂直な矩形状に形成されている。

ファンカバー２３０の寸法誤差等を考慮して、図１０に示すように仕切板２５０の周縁部の端面とファンカバー２３０の内壁面との間には隙間が確保されるように仕切板２５０の寸法が設定される。突起部２３１は、この隙間を塞ぐ役割を担う。上記構成において、仕切板２５０は、その周縁部が突起部２３１の前方側の側面２３１ａと接触するように、ファンカバー２３０に対してねじ止め固定される。ネジ止めの箇所は上述の実施形態の仕切板５０の場合と同様に４箇所である。図１０のような構成では、仕切板２５０の周縁部の軸方向と垂直な径方向における拘束が十分でないため、電動機本体或いはファンモータの振動に伴う仕切板２５０の振動により、仕切板２５０の周縁部がファンカバー２３０の内壁面に当たることによる振動音が発生し得る。

また、図１０の構成では、特に周方向における仕切板２５０とファンカバー２３０とのネジ止め箇所の間の部分では、仕切板２５０のファンカバー２３０に対する拘束が不十分であることを要因としてエアの漏れも発生し得る。

したがって、上述した実施形態に係る電動機１０の構成は、振動音の防止、及び、冷却効率の面で図１０の比較例の電動機２００と比較して有利であることが理解できる。

次に、上述の実施形態に係る電動機１０の変形例について説明する。図９は、電動機１０の変形例としての電動機１０Ａの構成を模式的に表す軸方向断面図である。図９に示されるように、電動機１０Ａは、上述の実施形態に係る電動機１０と同様に、電動機本体の後端側に冷却ファン１２０を収容するファンカバー１３０が取り付けられた構成である。ファンカバー１３０の前方側には仕切板１５０がネジ止め固定されている。仕切板１５０は仕切板５０と同様の構成を有し、仕切板１５０の周縁部は径方向に対して傾斜した傾斜部１５１として形成されている。ファンカバー１３０の寸法誤差等を考慮し、図９に示すように仕切板１５０の周縁部の端面（径方向最外部の端面）とファンカバー１３０の内壁面との間には隙間が確保されるように仕切板１５０の寸法が設定される。

ファンカバー１３０の前方側の内周面には、中心軸に向かって突出する突起部１３１が形成されている。突起部１３１は、軸線方向から見た径方向断面視においてはファンカバー１３０の内面全周に亘り形成され、図１０の軸方向断面視においては三角形状に形成され、前方側の側面が軸方向に対して傾斜した傾斜面１３１ａとして形成されている。

この構成により、上述した電動機１０の場合と同様に、仕切板１５０をファンカバー１３０にネジ止め固定した状態において、傾斜部１５１が軸方向及び径方向の双方において傾斜面１３１ａに対して押し付けられる状態とすることができる。この状態で、傾斜部１５１と傾斜面１３１ａとは全周に亘り密接する。このような構成によれば、ファンモータ１２１或いは電動機本体からの振動が仕切板１５０に伝わり仕切板１５０が振動する状況において、仕切板１５０の周縁部がファンカバー１３０の内壁面に当たり振動音が発生することが防止される。特に、上記構成によれば、仕切板１５０の傾斜部１５１を軸方向及び径方向双方において傾斜面１３１ａに押し付けて密接させることが可能であるため、仕切板１５０の周縁部を軸方向及び径方向の双方において十分に拘束することが可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、仕切板を電動機の外壁部に対して確実に拘束し振動音の発生を防止することが可能となる。

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

上述の実施形態に示した電動機の構成は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態において仕切板５０及びファンカバー３０の軸方向に沿ってみた外形は８角形に形成されているが、他の形状（例えば円形）であっても良い。また、仕切板とファンカバーとのネジ止め箇所の数も、４箇所以外の数であっても良い。仕切板をファンカバーに対して固定する手段としてネジ止め以外の固定手段が用いられても良い。仕切板の材料は例えば金属であるが、他の材料（例えば樹脂）が用いられても良い。

仕切板の周縁部に径方向に対して傾斜する傾斜部を形成し、電動機の外壁部の内面側に軸方向に対して傾斜する傾斜面を形成し、これら傾斜部と傾斜面とを面接触させる上述の実施形態の構成は、各種タイプの空冷式電動機に適用することができる。

１０、１０Ａ空冷式電動機
１出力軸
２電動機本体
３電動機ハウジング
６通気孔
２０、１２０冷却ファン
３０、１３０ファンカバー
３１傾斜壁
３１ａ、１３１ａ傾斜面
５０、１５０仕切板
５１、１５１傾斜部
５２開口部
１３１突起部

Claims

空冷式電動機であって、
電動機本体を冷却するための冷却ファンと、
前記冷却ファンによる前記空冷式電動機内の空気流を整流する仕切板と、を備え、
前記仕切板は、板状の部材により形成され、該板状の部材の中央部に前記冷却ファンによる空気流を通過させる開口部を有すると共に、前記空冷式電動機内に配置された状態において前記電動機本体の軸方向に垂直な径方向外側の周縁部に前記径方向に対して傾斜した傾斜部を有し、
前記仕切板は、前記傾斜部が前記空冷式電動機の外壁部の内面側に形成された前記軸方向に対して傾斜した傾斜面に面接触する状態で、前記空冷式電動機内に取り付けられている、空冷式電動機。
前記電動機本体を収容する電動機ハウジングに取り付けられ、前記冷却ファンを収容するファンカバーを更に備え、
前記傾斜面は、前記外壁部の一部を構成する前記ファンカバーの内壁面に形成され、
前記仕切板は、前記ファンカバーに取り付けられている、請求項１に記載の空冷式電動機。
前記外壁部の内面側には前記電動機本体の中心軸側に向かって突出する突起部が形成され、前記傾斜面は前記突起部に形成されている、請求項１に記載の空冷式電動機。