JP3917476B2

JP3917476B2 - 掘削機用電動モータの冷却装置

Info

Publication number: JP3917476B2
Application number: JP2002184665A
Authority: JP
Inventors: 一郎吉田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004032880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーガスクリュなどの掘削具を駆動する電動モータの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、オーガスクリュなどの掘削具６で縦穴を掘削する掘削機は、後部に発電機８を搭載したベースマシン１の前部にガイド３を付設したリーダ２を立設し、ガイド３に沿って昇降可能に電動モータ１０を設けている。
【０００３】
電動モータ１０は、図５に示すように、出力軸１１を縦方向にして配置し、動力は減速機５を介して掘削具６へ伝達している。なお、５ａは減速機５の出力軸で掘削具６に連結される。
掘削作業は、軟弱地盤ではオーガスクリュを高速回転させ、硬質地盤では低速回転させる必要があり、電動モータ１０は回転数を極数変換で２段階に変えられるものが一般に使用されている。
【０００４】
電動モータ１０にかかる負荷は、掘削する地盤によって大きく異なり変動も大きいが、高負荷が連続してかかる場合が多いので、電動モータ１０の発熱を防ぐため冷却装置が設けられている。
この冷却装置は、ケーシングの表面に空冷フィン１３を付設し、これに電動モータの出力軸に設けた冷却ファンで送風する空冷式が一般的である。
【０００５】
電動モータ１０はベースマシン１に設けた制御盤３０とケーブル１７で連結され、制御盤３０には回転方向を変える正逆転回路３１と、始動をスムーズにするための始動回路３２と、極数を変える極数変換回路３３が設けられている。
なお、図５において、１４は制御盤３０からの電源ケーブル１７を電動モータ１０に接続するための端子箱である。また、１５は冷却ファン１２の送風を矢印に示すように空冷フィン１３へ誘導させる送風ガイドである。また、図示してないが、温度センサやサーマルリレーを付設して電動モータ１０が限界温度になると強制的に停止させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電動モータの冷却はケーシングの表面に付設した空冷フィンに電動モータの出力軸に設けた冷却ファンで送風しており、簡素で電動モータの重量の増加も小さいというメリットがある。
【０００７】
しかしながら、電動モータは、硬い地盤など高負荷がかかる場合は専ら低速回転にして作業が行われので、冷却ファンの回転数が低く送風力が少ない状態となっている。このため、低速回転で連続して使用すると意外に速く限界温度に達してしまい、電動モータが停止してしまうことが少なくない。
【０００８】
電動モータが停止すると再始動に時間を要するので、作業が中断してしまう。そこで、作業者は限界温度近くになると一旦オーガスクリュを引き上げて無負荷状態にし、高速回転に切り換えて冷却ファンの能力を上げて冷却するといった作業を行って電動モータを冷却している。
【０００９】
地盤が硬く掘削深度が大きい場合は、作業者はしばしばこの作業を行わなければならず、作業効率が悪いという問題がある。また、地盤の状態の変動によって急に高負荷になる場合もあり、電動モータを停止させないように作業するのは、かなりの熟練を必要としている。
【００１０】
なお、負荷に対して十分余裕のある電動モータを使用すればよいが、大型で重量も大きくなるばかりでなく、発電機の容量も大きくしなければならない。また、かなりの時間連続して低速回転で高負荷がかかっても十分空冷できる冷却ファンを電動モータの出力軸に設けることも考えられるが、かなり困難であり、特殊なファンとなり高価なものとなってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は低速回転で連続して高負荷がかかる作業をしても、十分に冷却できる電動モータの冷却装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では次の手段を採った。即ち、
ベースマシンの前部に立設したリーダに昇降可能に搭載される極数変換可能な掘削機用電動モータの冷却装置において、該電動モータの外周部に空冷フィンを設け、該空冷フィンへ送風するため電動モータの出力軸に冷却ファンを設けるとともに該電動モータの近傍に別途設けた補助モータで駆動する補助ファンを設け、該補助モータの電源は該電動モータに付設されている低速回転側の電源端子から得るようにされており、該補助ファンは、該低速回転側の電源端子に電源が供給されて該電動モータが低速回転する際に、該電源が該低速回転側の電源端子を介して該補助モータにも供給されることで駆動されることを特徴としている。
【００１３】
本発明は極数変換可能な掘削機用の電動モータに適用され、低速回転で連続して高負荷がかかる作業をしても十分に空冷できるようにしたものである。
この冷却装置は、電動モータの出力軸に設けた冷却ファンで電動モータの外周部に付設した空冷フィンに送風し、低速回転のときは別途設けた補助ファンで補充している。補助ファンの送風力は任意に決めることができ、電動モータの冷却に十分なものとすることができる。
【００１４】
冷却ファンは電動モータの出力軸の回転方向が逆転した場合にも送風できるものを使用する。また、補助ファンを駆動する補助モータは三相でも単相でもよい。なお、三相の場合は回転方向が逆転した場合にも送風できるものを使用する。
補助モータの電源は、電動モータに付設されている低速回転側の電源端子から得ている。すなわち、電動モータはベースマシン側に設けた制御盤から低速回転用と高速回転用の電源をケーブルで電源端子を介して接続されるが、補助モータのケーブルをこの電源端子の低速回転側に接続している。したがって、制御盤からのケーブルの増加はなく、簡素なものにできる。
【００１５】
補助ファンを設ける位置は特に限定しないが、請求項２に記載のように冷却ファンの上方へ対向して設け、冷却ファンからの送風を空冷フィンへ誘導する第１の送風ガイドを設けると共に補助ファンからの送風を空冷フィンへ誘導する第２の送風ガイドを該第１の送風ガイドの外周部に設け、各ファンからの送風がそれぞれ対応する各送風ガイドによって空冷フィンへ誘導されることにより、該各ファンの加算された送風量が空冷フィンへ与えられるようにすれば、簡素な構造で冷却装置全体をコンパクトにできる。
また、請求項３記載のように、冷却ファン及び補助ファンをいずれも遠心力型のファンとすれば、回転方向によらず送風される方向は常に一定となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来技術（図４および図５）で説明したものと同じものは同一の符号を付している。また、電動モータ１０を搭載する掘削機は従来（図４）と同じであるので、説明を省略する。
【００１７】
電動モータ１０は図１に示すように、出力軸１１が垂直方向になるように配置し、減速機５を介してオーガスクリュなどの掘削具６を駆動している。そして、電動モータ１０の回転数は制御盤３０に設けられた極数変換回路３３によって４Ｐ（高速回転で低トルク）と８Ｐ（低速回転で高トルク）の２段階に切り換えられる。
【００１８】
電動モータ１０は、ケーシングの表面に多数の縦方向の空冷フィン１３が付設されており、これに送風するための冷却ファン１２と補助ファン２１が設けられている。
冷却ファン１２は電動モータ１０の上方側の出力軸１１に設けられ、補助ファン２１は冷却ファン１２の上方に対向して設けられ、補助モータ２０の駆動によって作動する。
【００１９】
そして、電動モータ１０の外周部には冷却ファン１２の風を空冷フィン１３へ案内するための送風ガイド１５と、補助ファン２１の風を空冷フィン１３へ案内するための送風ガイド２２がそれぞれ設けられている。また、電動モータ１０の上方には吸気口２４が設けられている（図２参照）。
【００２０】
電動モータ１０にはベースマシン１に設けた制御盤３０に接続されている電源用のケーブル１７を接続するための電源端子を収納した端子箱１４が付設されており、これに補助モータ２０の電源用のケーブル２７も接続されている。
すなわち、端子箱１４は図３に示すように、制御盤３０から８Ｐのとき通電される端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と、４Ｐのとき通電される端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が設けられ、補助モータ２０は端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と接続されている。なお、端子Ｅ１はアースで、２６は補助モータ２０を保護するヒューズである。
【００２１】
次に、上記のように構成された冷却装置の作用について説明する。
オーガスクリュ６を回転駆動させて地中に縦穴を掘削するときは、作業者はベースマシン１を所定の位置に停止させて、発電機８を作動させた後、電動モータ１０を作動させる。そして、地盤が軟弱である場合は電動モータ１０の極数を４Ｐとして高速回転でオーガスクリュ６を駆動する。
【００２２】
この場合、図３に示す、制御盤３０の極数変換回路３３の接触器ＨＭＣがＯＮとなり、接触器ＬＭＣ１および接触器ＬＭＣ２がＯＦＦになるので、端子箱１４の端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に通電され、端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は開放される。
そして、電動モータ１０の出力軸１１の回転とともに冷却ファン１２が高速で回転し、空冷フィン１３へ送風する。このとき、補助モータ２０は回転しないが、冷却ファン１２が高速回転であるので電動モータの冷却に十分な送風力がある。
【００２３】
硬質地盤など低速回転でオーガスクリュ６を駆動する場合は、電動モータ１０の極数を８Ｐに切り換える。
この場合、制御盤３０の極数変換回路３３の接触器ＨＭＣがＯＦＦとなり、接触器ＬＭＣ１および接触器ＬＭＣ２がＯＮになるので、端子箱１４の端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は通電され、端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は短絡される。
【００２４】
そして、電動モータ１０の出力軸１１の回転とともに冷却ファン１２が低速で回転するとともに、補助モータ２０の駆動によって補助ファン２１が回転する。冷却ファン１２と補助ファン２１からの送風はそれぞれ、送風ガイド１５，２２によって空冷フィン１３へ誘導され、両ファンの加算された送風量が空冷フィン１３に与えられる。
【００２５】
なお、作業者は頻繁に制御盤３０の正逆転回路を切り換え（端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の相を入れ替える）て電動モータ１０の出力軸を逆転させるが、冷却ファン１２および補助ファン２１は遠心力型のファン構造としているので、送風される方向は常に一定である。
【００２６】
なお、上記実施の形態では電動モータ１０を４Ｐと８Ｐに極数変換できるもので説明したが、これに限るものではなく他の極数変換でも適用できる。また、補助モータ２０を三相誘導モータとしたが、単相モータとしてもよい。なお、電動モータ１０と補助モータ２０の電源の接続の仕方によって、冷却ファン１２と補助ファン２１の回転が逆方向になる場合があるが、いずれの場合も空冷フィン１３へ送風されるので問題はない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の掘削機用電動モータの冷却装置は、電動モータの外周部に空冷フィンを設け、空冷フィンへ送風するため電動モータの出力軸に冷却ファンを設けるとともに電動モータの近傍に別途設けた補助モータで駆動する補助ファンを設けたので、低速回転時において冷却ファンの送風に加えて補助ファンからも空冷フィンへ送風され十分な冷却ができる。また、補助モータの電源は電動モータに付設されている低速回転側の電源端子から得ているので、制御盤からの長尺な電力用のケーブルを増加させることもなく、簡素な構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動モータの冷却装置を示す正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同配線図である。
【図４】同アースオーガの全体を示す側面図である。
【図５】従来の電動モータの冷却装置を示す概要図である。
【符号の説明】
１…ベースマシン２…リーダ
３…ガイド５…減速機
５ａ…出力軸６…オーガスクリュ
８…発電機１０…電動モータ
１１…出力軸１２…冷却ファン
１３…空冷フィン１４…端子箱
１５…送風ガイド１７…ケーブル
２０…補助モータ２１…補助ファン
２２…送風ガイド２４…吸入口
２６…ヒューズ２７…接続ケーブル
３０…制御盤３１…正逆転回路
３２…始動回路３３…極数変換回路

Claims

ベースマシンの前部に立設したリーダに昇降可能に搭載される極数変換可能な掘削機用電動モータの冷却装置において、該電動モータの外周部に空冷フィンを設け、該空冷フィンへ送風するため電動モータの出力軸に冷却ファンを設けるとともに該電動モータの近傍に別途設けた補助モータで駆動する補助ファンを設け、該補助モータの電源は該電動モータに付設されている低速回転側の電源端子から得るようにされており、該補助ファンは、該低速回転側の電源端子に電源が供給されて該電動モータが低速回転する際に、該電源が該低速回転側の電源端子を介して該補助モータにも供給されることで駆動されることを特徴とする掘削機用電動モータの冷却装置。
前記補助ファンを前記冷却ファンの上方に対向して設け、電動モータの外周部に前記冷却ファンからの送風を前記空冷フィンへ誘導する第１の送風ガイドを設けると共に、該第１の送風ガイドの外周部に前記補助ファンからの送風を前記空冷フィンへ誘導する第２の送風ガイドを設け、前記各ファンからの送風がそれぞれ対応する前記各送風ガイドによって前記空冷フィンへ誘導されることにより、該各ファンの加算された送風量が前記空冷フィンへ与えられるようにしたことを特徴とする請求項１記載の掘削機用電動モータの冷却装置。
前記冷却ファン及び前記補助ファンはいずれも遠心力型のファンであることを特徴とする請求項１又は２記載の掘削機用電動モータの冷却装置。