JP4770416B2 - 水冷モータの水路形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水冷モータの固定子を保持するモータフレームに、冷却水を流通させるための水路を形成する水冷モータの水路形成方法に関するものである。
一般に、大容量モータは発熱量が多く、その小型化を図るためには高い冷却効果が必要とされる。そのような冷却方式としては、水冷が有効である。
従来、水冷モータとして、固定子を保持するモータフレームに軸方向に延出する水路を周方向に間隔を隔てて複数設けると共に、それら水路の一端部と他端部とを交互に接続したものが知られている。
その水冷モータの水路を形成する方法として、例えば、モータフレームをなす内筒および外筒の間に、軸方向に延出する水路壁を周方向に間隔を隔てて複数設け、その内筒および外筒の両端をフランジで各々閉塞する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、内筒と外筒とそれら内筒および外筒の間に設けられた水路壁とが一体となったモータフレームを形成し、そのモータフレームの両端をリング状のパッキンで水封する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、上述した水冷モータは、両端が開放する内筒および外筒間に水路を設けているため、その両端をフランジまたはパッキンで閉塞、水封する必要があった。そのため、フランジなどを固定するための固定具や水封するためのＯリングなどの部品が、両端分必要となり、製造コストの低減を図ることが困難であった。また、フランジなどの取付作業が両端で必要となり、組み立て作業の繁雑さを招き、これによっても、製造コストの増大を招いていた。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造コストの低減を図ることができる水冷モータの水路形成方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、水冷モータの固定子を保持するモータフレームに、軸方向に延出する軸方向水路を周方向に間隔を隔てて複数設けると共に、周方向で隣り合う軸方向水路の一端部同士と他端部同士とを交互に接続して全体として直列に接続された一本の水路を形成する水冷モータの水路形成方法において、上記モータフレームを、外筒と内筒とで形成すると共に内外筒の下部を閉塞し、かつ、内外筒間で形成された水路を形成するために上部を開口して形成し、その内外筒の開口部より上記水路を形成するための水路形成用中子を挿入した後、その開口部から溶湯を注入して上記水路を形成し、しかるのち、上記水路形成用中子を除去し、内外筒で形成されたモータフレームの上端部にブラケットを取り付けて、上記水路を形成したものである。
好ましくは、上記水路形成用中子は、一対の軸方向水路とその一対の軸方向水路の下端部を連通する下部連通水路とからなるＵ字状水路を形成するためのメイン水路形成中子を、上記開口部に沿って複数間隔を隔てて配置すると共に、その隣接するメイン水路形成中子の上端部を、上部連通水路中子で継いで形成されるものである。
好ましくは、上記水路形成用中子には、上記水路を仕切る仕切壁を形成するための仕切形成部が設けられると共に、その仕切形成部を挟んで給水口形成部と排水口形成部とが各々設けられるものである。
本発明によれば、水冷モータの製造コストの低減を図ることができるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
まず、図１から図４に基づき、本実施形態の水路形成方法が適用される水冷モータの概略構造を説明する。なお、図３および図４は、図２においてＩＩＩ線で囲まれる部分の斜視図であるが、モータ本体は省略し、水路周辺のみを示した。
図１および図２に示すように、本実施形態の水冷モータ１は、回転子および固定子を有するモータ本体２と、そのモータ本体２の固定子を保持するモータフレーム（モータケース）４と、そのモータフレーム４に取り付けられたブラケット５とを備える。
モータ本体２の負荷軸（出力軸）２ａは、モータフレーム４内を貫通し、カップリングなどを介して被駆動装置（図示せず）に接続される。
モータフレーム４は、一方（図例では、下方）の端部が閉塞された筒形状（本実施形態では、円筒形状）を有する。また、他方（図例では、上方）の端部はブラケット５が取り付けられて閉塞される。つまり、モータフレーム４は、軸方向の両端部が閉塞される。そのモータフレーム４の内周部には固定子が配置され、水冷モータ１の駆動時には、その固定子などからモータフレーム４へと熱が伝達される。本実施形態では、その伝達された熱を放熱すべく、冷却水を流通させるための水路１１がモータフレーム４に形成される。
図４および図５に示すように、その水路１１は、モータフレーム４内に周方向に沿って間隔を隔てて複数（図例では、１２本）並べられ軸方向に延出する軸方向水路１２と、隣接する軸方向水路１２、１２を連通する連通水路とを有する。
具体的には、本実施形態では、一対の軸方向水路１２、１２と、その一対の軸方向水路１２、１２の一端部（図例では、下端部）を連通する連通水路（以下、下部連通水路という）１４とからＵ字状水路１５が構成される。そのＵ字状水路１５は、モータフレーム４の周方向に沿って、所定間隔を隔てて複数（図例では、６本）配置される。それらＵ字状水路１５の間には、隣接するＵ字状水路１５の軸方向水路１２の他端部（図例では、上端部）を連通するための連通水路（以下、上部連通水路という）１６が設けられる。
また、上記水路１１には、水路１１を仕切る仕切壁１８が設けられ、その仕切壁１８を挟んで、冷却水が供給される給水口１９と冷却水を排出する排水口２０とが設けられる。具体的には、複数のＵ字状水路１５の内の一つでは、下部連通水路１４が塞がれると共に、一対の軸方向水路１２の一方の下端部に上記給水口１９が設けられ、他方の軸方向水路１２の下端部に上記排水口２０が設けられる。排水口２０は、モータフレーム４内に形成された排水路６（図２参照）に接続される。
以上により、水路１１は、全体として直列に接続された一本の水路として構成される。
その水路１１では、給水口１９から供給された冷却水が、軸方向水路１２に沿ってモータフレーム４の一端から他端（図例では、下端から上端）まで流れた後、上部連通水路１６を通り隣接する軸方向水路１２に流入する。流入した冷却水は、その軸方向水路１２に沿ってモータフレーム４の他端から一端（図例では、上端から下端）まで流れた後、下部連通水路１４を通り、さらに隣接する軸方向水路１２に流入する。以後、冷却水は、軸方向水路１２と、上部連通水路１６または下部連通水路１４とを通りながら周方向に進み、排水口２０から排出される。
このように、本実施形態の水路１１は、冷却水が軸方向にジグザグに流れるように構成されるので、冷却水がモータフレーム４内の広い領域を満遍なく通ることになる。
図３に示すように、本実施形態のブラケット５は円盤状に形成される。ブラケット５は、固定具（例えば、固定ボルトなど）によりモータフレーム４の上端部に取り付けられ、ブラケット５とモータフレーム４との間に、モータフレーム４の端部をシールするためのシール部材（例えば、Ｏリングなど）が設けられる。
次に、本実施形態の水冷モータの水路形成方法を説明する。
本実施形態の水路形成方法は、水冷モータ１の固定子を保持するモータフレーム４に、上述した水路１１を形成するためのものであり、モータフレーム４を鋳造で製作し、その鋳造されるモータフレーム４に上記水路１１を型で鋳抜いて形成する。本実施形態では、例えば、アルミなどによりモータフレーム４を鋳造する。
まず、図５から図７に基づき、本実施形態の水路形成方法で用いられる鋳型の概略構造を説明する。
図７に示すように、本実施形態の鋳型６１は、モータフレーム４を鋳造するための外型６２と、その外型６２内に配置され上記水路１１を鋳抜くための水路形成用中子６３とを備える。
図５に示すように、外型６２は、モータフレーム４の外周面を形成するための外筒６５と、その外筒６５内に配置されモータフレーム４の内周面を形成するため内筒６６とを有する。
図６に示すように、水路形成用中子６３は、上述した各Ｕ字状水路１５を形成するための複数のメイン水路形成中子７１と、上部連通水路１６を形成するための複数の上部連通水路中子７２とを有する。その水路形成用中子６３には、上記仕切壁１８を形成するための仕切形成部７１ａが設けられる。具体的には、一つのメイン水路形成中子７１の下端部（より詳細には、下部連通水路１４を形成する下端部）が切り欠かれて、上記仕切形成部７１ａが区画形成される。また、そのメイン水路形成中子７１には、仕切形成部７１ａを挟んで、上記水路１１の給水口を形成するための給水口形成部７１ｂと、排水口２０を形成するための排水口形成部７１ｃとが各々設けられる。本実施形態の水路形成用中子６３は、例えば、中子砂から形成される。
次に、以上の鋳型６１を用いた水路形成方法を説明する。
まず、上記モータフレーム４を鋳造する内筒６６および外筒６５（以下、内外筒）の下部を閉塞すると共に上部を開口する。すなわち、内外筒６５、６６の上部にリング状の開口部８１（図５参照）を区画形成する。
次に、図７に示すように、その内外筒６５、６６の開口部８１より上記水路１１を形成するための水路形成用中子６３を挿入する。すなわち、メイン水路形成中子７１を上記内外筒６５、６６の開口部８１に沿って複数間隔を隔てて配置すると共に、隣接するメイン水路形成中子７１の軸方向水路に対応する部分の上端部同士を、上部連通水路中子７２で継ぎ、全体として略筒状（図例では、円筒状）に連結してなる上記水路形成用中子６３を挿入する。
次に、開口部８１から溶湯を注入してモータフレーム４を鋳造すると共に、上記水路形成用中子６３を、モータフレーム４の上端側から（より詳細には、上部連通水路１６になる部分から）取り出す。
次に、鋳造されたモータフレーム４の上端部にブラケット５を取り付けて、そのブラケット５により上記水路形成用中子６３を取り出した取出口を塞ぎ、水路１１を形成する。
このように本実施形態では、水路１１を中子（型）６３で鋳抜いて水路一体のモータフレーム４を鋳造し、そのモータフレーム４および水路１１の一方の端部を、ブラケット５を使用せずに、モータフレーム４自体で塞ぎ、もう他方の端部を従来通り、ブラケット５にて塞ぐ。
以上により、図３に示すような水冷モータ１のモータフレーム４の水路１１が形成される。
このように本実施形態の水冷モータの水路形成方法では、鋳造されるモータフレーム４に、水路形成用中子６３で鋳抜いて水路１１を形成することで、モータフレーム４の一方の端部のみが開口することとなり、モータフレーム４の端部に取り付けられるブラケット５などの部材を、二枚から一枚に減らすことが可能になる。したがって、他端部のブラケットや、そのブラケットを固定するための固定ボルトや、水をシールするＯリングなどの部品が不要になると共に、水冷モータ１のサイズ小型化が図れる。また、水冷モータ１の組立の繁雑さが解消される。
以上により、水冷モータ１の製作コストの低減を図ることができる。
また、本実施形態では、モータ負荷軸側のブラケットを省略しているので、モータ負荷に対してダイレクトに負荷を接続することが可能となり、負荷を合わせたシステム小型化が図れる。すなわち、水冷モータ１のモータフレーム４と、その水冷モータ１が取り付けられる装置のフレームなどとを、鋳造により一体に形成することができるので、装置全体としての小型化を図ることができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
例えば、形成する水路の形状は、上述の実施形態に限定されず、様々なものが可能である。
１ 水冷モータ
４ モータフレーム
５ ブラケット
１１ 水路
６３ 水路形成用中子
６５、６６ 内外筒
８１ 開口部
４ モータフレーム
５ ブラケット
１１ 水路
６３ 水路形成用中子
６５、６６ 内外筒
８１ 開口部
Claims (3)
- 水冷モータの固定子を保持するモータフレームに、軸方向に延出する軸方向水路を周方向に間隔を隔てて複数設けると共に、周方向で隣り合う軸方向水路の一端部同士と他端部同士とを交互に接続して全体として直列に接続された一本の水路を形成する水冷モータの水路形成方法において、
上記モータフレームを、外筒と内筒とで形成すると共に内外筒の下部を閉塞し、かつ、内外筒間で形成された水路を形成するために上部を開口して形成し、その内外筒の開口部より上記水路を形成するための水路形成用中子を挿入した後、その開口部から溶湯を注入して上記水路を形成し、しかるのち、上記水路形成用中子を除去し、内外筒で形成されたモータフレームの上端部にブラケットを取り付けて、上記水路を形成したことを特徴とする水冷モータの水路形成方法。 - 上記水路形成用中子は、一対の軸方向水路とその一対の軸方向水路の下端部を連通する下部連通水路とからなるＵ字状水路を形成するためのメイン水路形成中子を、上記開口部に沿って複数間隔を隔てて配置すると共に、その隣接するメイン水路形成中子の上端部を、上部連通水路中子で継いで形成される請求項１記載の水冷モータの水路形成方法。
- 上記水路形成用中子には、上記水路を仕切る仕切壁を形成するための仕切形成部が設けられると共に、その仕切形成部を挟んで給水口形成部と排水口形成部とが各々設けられる請求項１または２記載の水冷モータの水路形成方法。
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