JP4711159B2

JP4711159B2 - 主軸モータ

Info

Publication number: JP4711159B2
Application number: JP2001216391A
Authority: JP
Inventors: 俊幸中原
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003032951A

Description

【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主軸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主軸モータは、図２のようになっている。
図２は従来技術を示す主軸モータの側断面図である。
１はモータ軸、２はロータコア、３はハウジング、４は負荷側ブラケット、４Ａは取付用ガイド．５は冷却孔、６はステータコア、７はコイル、８は反負荷側ブラケット、９は回転検出器、１０はケーシング、１１は強制冷却用ファン、１２はファンユニット、１３Ａ、１３Ｂは軸受である。
【０００３】
主軸モータは、積層鉄心からなるステータコア６と、ステータコア６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２と、ロータコア２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６の先端部を支持する密閉する負荷側ブラケット４と、モータ軸１の後端部を突出させてステータコア６の後端部を支持する反負荷側ブラケット８と、反負荷側ブラケット８の外周に空間を介して設けられ、かつ、ステータコア６の後端部を密閉するハウジング３とで構成され、モータ軸１は、負荷側ブラケット４、反負荷側ブラケット８にそれぞれ内嵌された軸受１３Ａ、１３Ｂによって、回転自在に支持されている。そして、ステータコア６には、軸方向に沿って冷却孔５が穿設されている。
また、モータ軸１の後端には回転検出器９が取り付けられると共に、回転検出器の後端部にはケーシング１０と、ケーシング１０の内側にステーを介して取り付けた強制空冷用ファン１１からなるファンユニット１２が設けられている。
【０００４】
このような構成において、モータの冷却風Ｆａについて説明すると、まず、強制冷却用ファン１１の回転によって、ハウジング３と反負荷側ブラケット８で囲まれた空間内の空気が吸い出されて負圧となり、ステ-―タコア６の冷却孔５の先端側から空気が吸い込まれる。ステ-―タコア６の冷却孔５の先端側から吸い込まれた空気は、冷却孔５の内部を通過してモータを冷却した後、ハウジング３と反負荷側ブラケット８で囲まれた空間内の内部を通ってケーシング１０部の強制冷却用ファン１１により排出される。この際、モータの冷却風Ｆａはステータコア６の前方から後方に流れるとき、モータの熱が奪われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、ステータコア６に冷却孔５を設けて冷却通風路とし、強制空冷用ファン１１からの風でステータコア６を直接冷却する方法では、以下の問題があった。
（１）電動機出力特性の問題から、主軸モータの冷却風通路の大きさが制限されるため、十分な冷却効果が期待できなかった。
（２）また、ステータコア６、コイル７で発生する熱がステータコア６の冷却孔５を通過した冷却風Ｆａによって奪われる際、反負荷側ブラケット８に流れる冷却風Ｆａの温度が上昇しているため、その温度上昇した冷却風Ｆａによって、ステータ後端部の反負荷側ブラケット８に備えられた回転検出器９の温度が上昇し、モータ軸１の回転検出精度に悪影響を与えていた。
（３）また、図２に示す主軸モータは負荷側ブラケット４の取付用ガイド４Ａを介して図示しない工作機械に取り付けられるが、ステータコア６の冷却が不十分であると、ステータコア６、コイル７で発生する熱が、ステータコア６前端部に直接固設されている負荷側ブラケット４部にも伝熱すると共に、負荷側ブラケット４から図示しない主軸ヘッド、コラム及び送り軸に伝熱して、熱膨張による部材の寸法変化を招き、加工精度に悪影響を与えていた。したがってこの方法では、負荷側ブラケット４部の十分な冷却効果も期待できなかった。
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、ステータコアの冷却効果を上げると共に、モータの負荷側ブラケット部から工作機械への熱伝達を防ぐことができる主軸モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、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穿設され冷却油を流す冷却油配管および冷却風を流す空隙を有する複数の冷却孔と、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の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空隙を介して前記ハウジングと前記反負荷側ブラケットで囲まれた空間に向かって冷却風を流し、前記負荷側ブラケットには、当該負荷側ブラケットを外部の工作機械に取り付けるための取付用ガイドが設けられると共に、前記ステータコアの冷却孔が穿設された位置と対向する位置と前記取付用ガイドの内径側位置との間に冷却油を流す冷却油通路が設けられ、前記冷却油配管が当該冷却油通路に連通しており、前記冷却油配管によって、当該冷却油通路に外部のオイルクーラから冷却油を供給するとともに当該冷却油通路から冷却油を回収するようにしたものである。
【０００７】
【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は本発明の実施例を示す主軸モータの側断面図である。
本発明の構成要素が従来技術と同じものについては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、１４は冷却油通路、１５、１６は冷却油配管である。
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、主軸モータを構成する負荷側ブラケット４は、該負荷側ブラケット４を外部の工作機械に取り付けるための取付用ガイド４Ａが設けられると共に、ステータコア６の冷却孔５が穿設された位置と対向する位置Ｄｏと取付用ガイド４Ａの内径側位置Ｄｉとの間に冷却油を流すことができるよう冷却油通路１４を設けた点である。
また、複数設けた冷却孔５には、該冷却孔５の内壁と空隙を介して同心円状に設けられると共に、該冷却孔５の何れか一方に冷却油通路１４に対して図示しない外部のオイルクーラから冷却油Ｆｏを供給するための冷却油配管１５が設けられており、他方に冷却油通路１４から冷却油Ｆｏを回収するための冷却油配管１６が設けてある。
さらに、冷却油配管１５、１６をハウジング３の周壁部分を貫通させて外部に導出するようにしてある。
【０００８】
次に、動作について説明する。
まず、主軸モータ後端に備えられた強制冷却用ファン１１により、冷却風Ｆａがステータコア６の前端部から冷却孔５に導かれ、ステータコア６の後端部に移動する間にステータコア６から熱を奪いステータコア６を冷却する。この冷却風Ｆａはステータコア６から熱を奪って温度上昇した後、モータ後端の強制冷却用ファン１１から外部に排気される。
一方、冷却孔５の内部に空隙を介して設けた冷却油配管１５を流れる冷却油Ｆｏについて、例えば工作機械の温度との同調、周温との同調、あるいは設定された温度等のパターンにより一定温度を維持するようにオイルクーラ（不図示）で温度コントロールされて負荷側ブラケット４に供給される。この温度コントロールされた冷却油Ｆｏは、負荷側ブラケット４の内部に設けた冷却油通路１４を通るときに負荷側ブラケット４の熱を奪った後、冷却油配管１６に回収されて再びオイルクーラ（不図示）に戻る。この冷却油通路１４は、負荷側ブラケット４と工作機械（不図示）との間を接続する取付用ガイド４Ａ近傍に設けてあるため、負荷側ブラケット４と工作機械（不図示）との間をへの熱伝達を防止でき、熱膨張による部材の寸法変化の防止が可能となり、加工精度への悪影響が防止される。それから、冷却油回収用の冷却油配管１５に導かれた冷却油Ｆｏは、冷却孔５内部を流れる冷却風Ｆａからも同時に熱を奪うため、従来の冷却油配管を設けない構成に比べて、強制冷却用ファン１１側に強制排気される冷却風の温度上昇は低く抑えられることから、回転検出器９への悪影響が防止されることになる。
【０００９】
したがって、本発明の実施例における負荷側ブラケット４は、該負荷側ブラケット４を外部の工作機械に取り付けるための取付用ガイド４Ａが設けられると共に、ステータコア６の冷却孔５が穿設された位置と対向する位置Ｄｏと取付用ガイド４Ａの内径側位置Ｄｉとの間に冷却油を流すことができるよう冷却油通路１４を設けたので、工作機械と直接接している負荷側ブラケット部の取付用ガイド近傍を冷却することになり、工作機械への熱伝達を防止することができる。その結果、熱膨張による部材の寸法変化あるいは加工精度に悪影響を与えるというような問題を生じることはない。
また、複数設けた冷却孔５には、該冷却孔５の内壁と空隙を介して同心円状に設けられると共に、該冷却孔５の何れか一方に冷却油通路１４に対して図示しない外部のオイルクーラから冷却油Ｆｏを供給するための冷却油配管１５を設け、他方に冷却油通路１４から冷却油Ｆｏを回収するための冷却油配管１６を設けたので、温度コントロールされた冷却油Ｆｏが、ステータコアの冷却孔５の内部を通過する冷却風Ｆａの熱も奪うことから、強制冷却用ファン１１側に強制排気される冷却風Ｆａの温度上昇は低く抑えられると共に、回転検出器９への悪影響を防止することができる。
また、冷却油配管１５、１６をハウジング３の周壁部分を貫通させて外部に導出するようにしてあるので、冷却油配管による周りの機械要素との干渉をなくすことができる。
【００１０】
【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）本実施例における負荷側ブラケットは、該負荷側ブラケットを外部の工作機械に取り付けるための取付用ガイドが設けられると共に、ステータコアの冷却孔が穿設された位置と対向する位置Ｄｏと取付用ガイドの内径側位置Ｄｉとの間に冷却油を流すことができるよう冷却油通路を設けたので、工作機械と直接接している負荷側ブラケット部の取付け用ガイド近傍を冷却することになり、工作機械への熱伝達を防止することができる。その結果、熱膨張による部材の寸法変化あるいは加工精度に悪影響を与えるというような問題を生じることはない。
（２）また、複数設けた冷却孔には、該冷却孔の内壁と空隙を介して同心円状に設けられると共に、該冷却孔の何れか一方に冷却油通路に対して図示しない外部のオイルクーラから冷却油を供給するための冷却油配管を設け、他方に冷却油通路から冷却油を回収するための冷却油配管を設けたので、温度コントロールされた冷却油が、ステータコアの冷却孔の内部を通過する冷却風の熱も奪うことから、強制冷却用ファンへ側に強制排気される冷却風の温度上昇は低く抑えられると共に、回転検出器９への悪影響を防止することができる。
（３）また、冷却油配管をハウジングの周壁部分を貫通させて外部に導出するようにしてあるので、冷却油配管による周りの機械要素との干渉をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す主軸モータの側断面図である。
【図２】従来技術を示す主軸モータの側断面図である。
【符号の説明】
１モータ軸
２ロータコア
３ハウジング
４負荷側ブラケット
４Ａ取付用ガイド
５冷却孔
６ステータコア
７コイル
８反負荷側ブラケット
９回転検出器
１０ケーシング
１１強制冷却用ファン
１２ファンユニット
１３Ａ、１３Ｂ軸受
１４冷却油通路
１５、１６冷却油配管

Claims

積層鉄心からなるステータコアの軸方向に沿って穿設され冷却油を流す冷却油配管および冷却風を流す空隙を有する複数の冷却孔と、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の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空隙を介して前記ハウジングと前記反負荷側ブラケットで囲まれた空間に向かって冷却風を流し、前記負荷側ブラケットには、当該負荷側ブラケットを外部の工作機械に取り付けるための取付用ガイドが設けられると共に、前記ステータコアの冷却孔が穿設された位置と対向する位置と前記取付用ガイドの内径側位置との間に冷却油を流す冷却油通路が設けられ、前記冷却油配管が当該冷却油通路に連通しており、前記冷却油配管によって、当該冷却油通路に外部のオイルクーラから冷却油を供給するとともに当該冷却油通路から冷却油を回収する主軸モータ。
前記冷却油配管を前記ハウジングの周壁部分を貫通させて外部に導出したことを特徴とする請求項１に記載の主軸モータ。