JPH0441154A - ビルトインモータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、旋盤等の工作機械の駆動源として用いるビル
トインモータの冷却装置に関する。

（従来の技術） 一般にこの種のビルトインモータは、第４図に概略的に
示すごとく、ハウジング（Ａ）の胴部（Ｂ）内に、ステ
ータ（Ｃ）及びロータ（Ｄ）をもつモータ（Ｅ）と、該
モータ（Ｅ）で駆動される主軸（Ｆ）及び該主軸（Ｆ）
を支持する軸受（Ｇｌ）（Ｇ２）を内装し、前記主軸（
Ｆ）の少なくとも軸方向一端側を、前記ハウジング（Ａ
）の側壁（Ｈ）から突出させ、該突出端部にキャックな
どを組付けるようにしている。

また以上のビルトインモータの冷却装置とし５ては、同
じく第４図に示すごとく、前記ハウジング（Ａ）の外周
に外筒（Ｉ）を配置して、該外筒（Ｉ）と前記ハウジン
グ（Ａ）との間に前記モータ（Ｅ）の冷却部（Ｊ）を設
けて、該冷却部（Ｊ）を冷却装置の蒸発器として用い、
該冷却部（Ｊ）での冷媒の蒸発作用により前記モータ（
Ｅ）を冷却して、発熱による前記主軸（Ｆ）の熱膨張を
抑制し、加工精度の向上を図っており、また出願人にあ
っても既に同様の構造の冷却装置を実施例として出願し
ている。（特願平２−１０３７３８号） （発明が解決しようとする課題） ところで、前記ビルトインモータにあっては、駆動時、
特に前記ステータ（Ｃ）とロータ（Ｄ）との間が発熱し
易いのであるが、前記した冷却装置にあっては、前記ハ
ウジング（Ａ）の外周に、該ハウジング（Ａ）とは別途
形成した外筒（Ｉ）を組付けて、この外筒（Ｉ）と前記
ハウジング（Ａ）との間に冷却部（Ｊ）を形成している
ため、それだけ部品点数及び組付手間が増大するのは勿
論のこと、前記ハウジング（Ａ）の外方から該ハウジン
グ（Ａ）を介して前記モータ（Ｅ）及び主軸（Ｆ）の冷
却が行われるので、本来制御すべき主軸（Ｆ）の温度と
冷却部（Ｊ）での蒸発温度との間に温度差が生じ、その
ため前記主軸（Ｆ）を外気温度（室温）に正確に制御出
来ないし、また前記ハウジング（Ａ）を介して冷却する
ものであるから冷却効率が悪く、従って前記モータ（Ｅ
）の発熱部位を確実に冷却しようとすれば、蒸発温度を
低下させて冷却性能を高めねばならず、反面、斯くのご
とく冷媒の蒸発温度を低下させるとなると、前記外筒（
Ｉ）の外壁面等に露が発生する問題もある。

本発明は以上の実情に鑑みて開発したものであって、目
的とするところは、主軸温度と冷却部の蒸発温度との差
を小さく出来、結霧等の発生を抑制しながら前記ビルト
インモータの発熱部位を効率よく冷却出来るビルトイン
モータの冷却装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するため、ハウジング（１）の
胴部（１１）内に、ステータ（２１）及ヒロータ（２２
）をもつモータ（２）と、該モータ（２）で駆動される
主軸（３）及び該主軸（３）を支持する軸受（３１）（
３２）を内装し、前記主軸（３）の少なくとも軸方向一
端側を、前記ハウジング（１）の側壁（１３）から突出
させたビルトインモータの冷却装置であって、前記胴部
（１１）における前記モータ（２）の軸方向一側と他側
とに、前記ステータ（２１）とロータ（２２）とのエア
ギャップ（２３）を介して連通ずる冷媒入口室（４ａ）
と冷媒出口室（４ｂ）とを設けて、前記胴部（１１）内
に、冷凍機の蒸発器として前記モータ（２）を冷却する
冷却部（４〕を形成したのである。

（作　　　用　　） 本発明によれば、モータ（２）を内装したハウジング（
１）の胴部（１１）内が冷却部（４）として構成される
ので、前記モータ（２）のステータ（２１）及びロータ
（２２）と前記主軸（３）とが直接冷却されて、これら
各部材の冷却効率を高く出来ると共に、前記冷却部（４
）での冷媒の蒸発温度と主軸（３）の温度との差を小さ
く出来、従って前記ハウジング（１）の外面に結露が生
じるのを抑制出来ながら前記主軸（３）の温度を外気温
度に制御でき、前記主軸（３）の熱膨張差の低減を図る
ことが可能となるのである。

（実　　施　　例　　） 以下、本発明にかかるビルトインモータの冷却装置の実
施例を図面に従って説明する。

図において（Ｍ）は、ハウジング（１）にモータ（２）
を内装したビルトインモータであって、旋盤（図示せず
）のチャックの駆動源として用いるようにしている。

前記ハウジング（１）は円筒状の胴部（１１）と、該胸
部（１１）の一端開口を閉鎖して、後記する主軸（３）
の挿通孔（１２）を備えた第１側壁（１３）と、前記胴
部（１１）の他端開口を閉鎖する第２側壁（１４）とか
らなる。

また前記モータ（２）は、前記胴部（１１）の内周面に
固定のステータ（２１）と該ステータ（２１）に対し回
転するロータ（２２）とから構成され、該ロータ（２２
）の軸芯部に主軸（３）の長さ方向一端側を挿嵌固定す
ると共に、該主軸（３）の長さ方向他端側を前記挿通孔
（１２）を介して前記第１側壁（１３）の外方に突出さ
せ、その突出端部に旋盤のチャックを組付けるようにし
ている。

また前記主軸（３）は、その両端部を第１、第２軸受（
３１）（３２）を介して前記胴部（１１）に回転自由に
支持している。

しかして本発明は、前記胴部（１１）内における前記モ
ータ（２）の軸方向一側と他側とに、前記ステータ（２
１）とロータ（２２）とのエアギャップ（２３）を介し
て連通ずる冷媒入口室（４ａ）と冷媒出口室（４ｂ）と
を設けて、前記胴部（１１）内に、冷凍機（５）の蒸発
器とじて前記モータ（２）を冷却する冷却部（４）を設
けるのである。

第１図に示す実施例では、前記冷媒入口室（４ａ）を、
前記胴部（１１）内における前記モータ（２）と前記第
１側壁（１３）側に位置する第１軸受（３１）との間に
、また前記冷媒出口室（４ｂ）を、前記胴部（１１）内
における前記モータ（２）と前記第２側壁（１４）側に
位置する第２軸受（３２）との間にそれぞれ設けている
。

また前記冷凍機（５）は、圧縮機（５１）、ファン（５
２）を付設する凝縮器（５３）、感温膨張弁で構成する
膨張機構（５４）を備えた既知構造のものであって、前
記膨張機構（５４）の出口側の液配管（５５）を前記冷
媒入口室（４ａ）に、また前記圧縮機（５１）の吸入側
のガス配管（５６）を前記冷媒出口側室（４ｂ）にそれ
ぞれ接続し、前記液配管（６５）から供給される液冷媒
を前記冷却部（４）内で蒸発させるようにして、該冷却
部（４）を前記冷凍機（５）の蒸発器として用いるよう
にしている。

また前記冷凍機（５）には、第１図に示すように、前記
冷却部（４）の出口管（４１）と前記圧縮機（５１）の
吸入側に接続される前記ガス配管（５６）との間に、オ
リフィス等で構成する減圧機構（５７）を介装する一方
、前記膨張機構（５４）を構成する感温膨張弁の感温筒
（５８）及び均圧管（５９）を、前記減圧機構（５７）
の出口側と前記圧縮機（１）の吸入側との間の前記ガス
配管（５６）に設置している。

また第１図に示す実施例では、前記胴部（１１）内にお
ける前記第１軸受（３１）と前記第１側壁（１３）との
間に、該第１側壁（１３）の挿通孔（１２）内周面と前
記主軸（３）外周面との隙間を閉鎖するメカニカルシー
ル（６）を介Ｈしている。

前記メカニカルシール（６）は、第２図に示すように、
前記胴部（１１）内に嵌合する環状スチール部材（６１
）と、該スチール部材（６１）の側端に接触する環状カ
ーボン部材（６２）と、前記主軸（３）の外周に密着す
る筒状ゴム部材（６３）と、前記カーボン部材（６２）
及びゴム部材（６３）を保持するホルダー（６４）と、
該ホルダー（６４）を前記環状スチール部材（６１）側
に付勢させるコイルスプリング（６５）と、前記主軸（
３）に固定されて前記スプリング（６５）の一端を受は
止めるばね受け（６６）とからなる既知構造のものであ
って、前記スプリング（６５）を介して前記カーボン部
材（６２）を前記スチール部材（６１）に弾性的に圧接
させると共に、この圧接部には図示していないが潤滑油
を供給して、油膜を発生させることで、前記ノ１ウジン
グ（１）内の機密性を保持し、冷媒の漏れが生じないよ
うにしている。

次に以上の構成からなる冷却装置の作用を説明する。

前記冷凍機（５）の前記凝縮器（５３）で凝縮された高
圧液は、前記膨張機構（５４）で中間圧力に減圧された
後、前記冷却部（４）の冷媒入口室（４ａ）に導入され
、前記冷媒入口室（４ａ）と、前記エアギャップ（２３
）及び前記冷媒出口室（４ｂ）において蒸発すると共に
、前記冷媒出口室（４ｂ）から排出される湿り状態の冷
媒は、前記減圧機構（５７）で所定の吸入圧に減圧され
て再び前記圧縮機（１）に吸入されるのである。

しかして前記冷却部（４）内での冷媒の蒸発作用により
、前記モータ（２）を構成するステータ（２１）とロー
タ（２２）、前記主軸（３）、更には前記第１、第２軸
受（３１）（３２）が直接冷却されるのであって、従っ
てこれら各部材を効率良く冷却出来るのであり、また前
記冷媒の蒸発温度を、制御すべき前記主軸（３）の温度
に調整して、その差を小さく出来るから、前記ハウジン
グ（１）の外面に結露が生じるのを抑制出来ながら、前
記主軸（３）の温度を外気温度に制御出来るのである。

従って前記主軸（３）の熱膨張差の低減を図ることが出
来るのである。

以上の実施例では、前記冷却Ｎ（４）に導入される冷媒
により前記第１、第２軸受（３１）（３２）をも冷却す
るようにしたが、例えば前記第１、第２軸受（３１）（
３２）が耐冷媒性の低い材料から形成されている場合に
は、第３図に示すように、前記メカニカルシール（６）
を、軸受（３１）（３２）の内側、つまりモータ（２）
側にその配役位置を変更するのが望ましい。

即ち第３図に示す実施例では、前記第２側壁（１４）に
も挿通孔（１５）を形成して、前記主軸（３）の軸方向
両端部を前記第１、第２側壁（１３）（１４）の各挿通
孔（１２）（１５）を介してハウジング（１）の外方に
突出させたものであって、かかる構造のものでは、前記
挿通孔（１２）（１５）の内側に前記メカニカルシール
（８）（６）を設けるのであるが、第３図では前記各メ
カニカルシール（８）（８）を前記第１軸受（３１）及
び第２軸受（３２）に対し、前記モータ（２）側に設け
、これらメカニカルシール（８）（６）との間に前記冷
媒入口室（４ａ）、前記冷媒出口室（４ｂ）とを形成し
、前記冷媒入口室（４ａ）及び冷媒出口室（４ｂ）に導
入される冷媒が前記各軸受（３１）（３２）に接触しな
いようにしている。

（発明の効果） 以上のことく本発明は、ハウジング（１）の胴部（工１
）におけるモータ（２）の軸方向一側と他側とに、該モ
ータ（２）を構成するステータ（２１）とロータ（２２
）とのエアギャップ（２３）を介して連通ずる冷媒入口
室（４ａ）と冷媒出口室（４ｂ）とを設けて、前記胴部
（１１）内に、冷凍機の蒸発器として前記モータ（２）
を冷却する冷却部（４）を形成したことにより、前記冷
却部に導入される冷媒の蒸発作用で、前記モータ（２）
及び前記主軸（３）を直接冷却することが出来るので、
これら各部材を効率良く冷却出来ると共に、冷却部（４
）における蒸発温度を、制御すべき主軸（３）の温度に
近づけられるため、前記ハウジング（１）の外面に結露
が生じるのを抑制することが出来ながら、前記主軸（３
）の温度を外気温度に制御出来るのであり、従って前記
主軸（３）の熱膨張差を低減して工作機械の加工精度を
高めることが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるビルトインモータの冷却装置の
一実施例を示す断面図、第２図は要部の拡大断面図、第
３図は別の実施例を示す断面図、第４図は先に出願した
冷却装置の一例を示す断面図である。 （１）・・・・・・ハウジング （１１）・・・・胴部 （２）・・・・・・モータ （２１）・・・・ステータ （２２）・・・・ロータ （２３）・・・・エアギャップ （３）・・・・・・主軸 （３１）（３２）・・・・軸受 （４）・・・・・・冷却部 （４ａ）・・・・冷媒入口室 （４ｂ）・・・・冷媒出口室 １帖 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ハウジング（１）の胴部（１１）内に、ステータ（
   ２１）及びロータ（２２）をもつモータ（２）と、該モ
   ータ（２）で駆動される主軸（３）及び該主軸（３）を
   支持する軸受（３１）（３２）を内装し、前記主軸（３
   ）の少なくとも軸方向一端側を、前記ハウジング（１）
   の側壁（１３）から突出させたビルトインモータの冷却
   装置であって、前記胴部（１１）における前記モータ（
   ２）の軸方向一側と他側とに、前記ステータ（２１）と
   ロータ（２２）とのエアギャップ（２３）を介して連通
   する冷媒入口室（４ａ）と冷媒出口室（４ｂ）とを設け
   て、前記胴部（１１）内に、冷凍機の蒸発器として前記
   モータ（２）を冷却する冷却部（４）を形成したことを
   特徴とするビルトインモータの冷却装置。