JPH0441152A - 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、主に旋盤などの工作機械に使用されるビルト
インモータの冷却装置に関する。

（従来の技術） この種ビルトインモータの冷却装置として、旋盤の主軸
頭を構成するハウジング内に冷却部を設け、該冷却部を
冷凍機の蒸発器として冷媒回路に介装させ、この冷媒回
路を循環される冷媒で前記冷却部を冷却することにより
、前記ハウジングに支持される主軸を冷却して、加工精
度を高めるようにしたものを、以前に提案した（特願平
２−１０３７３８号）。この構成は、第４図に示したよ
うに、内胴（Ａ）と外胴（Ｂ）とを備えたハウジング（
Ｈ）の前記内胴（Ａ）内に、モータ（Ｍ）と、該モータ
（Ｍ）で駆動される主軸（Ｓ）とを内装すると共に、前
記内胴（Ａ）と外胴（Ｂ）との間に冷却部（Ｅ）を形成
して、この冷却部（Ｅ）を、圧縮機（Ｃ）と凝縮器（Ｄ
）及び膨張機構（Ｖ）とを備えた冷凍機（Ｒ）の蒸発器
として組込み、該冷凍機（Ｒ）を循環される冷媒で前記
冷却部（Ｅ）を冷却することにより、前記主軸（Ｓ）な
どの冷却を行って、その発熱を抑制するようにしたもの
である。尚、前記冷却部（Ｅ）の出口側と圧縮機（Ｃ）
の入口側との間には減圧機構（Ｆ）を介装させ、該減圧
機構（Ｆ）による圧力ドロップ分だけ、前記圧縮機（Ｃ
）の吸入圧を低くすることにより、前記蒸発器つまり冷
却部（Ｅ）での冷却湿度を高くして、その冷却温度と外
気温度（工作機械設置の室内温度であって、以下単に外
気温度という）との差をできるだけ少なくして、前記ハ
ウジング（Ｈ）側での結露発生を防止し、かつ、前記主
軸（Ｓ）の温度と外気温度との温度差による熱膨張差を
少なくして、加工精度を高めるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 所で、以上の冷却装置では、前記冷却部（Ｅ）での冷却
温度を、外気温度を考慮して、前記外胴（Ｂ）の外壁温
度が外気温度に近くなるように設定しているのであるが
、前記外壁温度と前記主軸（Ｓ）の温度との間には差が
生じ、このため主軸（Ｓ）の温度と外気温度とに差が生
ずることになり、この結果、前記主軸（Ｓ）の温度制御
が不正確となり、例えば、前記主軸（Ｓ）が旋盤などが
置かれた外気温度に対し冷却され過ぎたり、冷却が不充
分となったりして、前記主軸（Ｓ）に熱膨張差による歪
みが発生し、このため充分に加工精度を高めることがで
きない問題があった。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、前記主軸を外気温度に近い温度に冷却できて、
主軸の熱膨張差を少なくシ、それだけ加工精度を高める
ことができ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） 上記目的を達成するために、本発明では、内胴（１１）
と外胴（１２）とをもつハウジング（１）の前記内胴（
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
）とを内装し、前記内胴（１１）と外胴（１２）との間
に冷却部（１５）を設け、この冷却部（１５）を冷凍機
の蒸発器として冷媒回路に介装したビルトインモータの
冷却装置において、前記ステータ（２１）に、該ステー
タ（２１）の温度変化を検出する温度検出器（５）を設
けると共に、前記冷却部（１５）での冷却温度を調整す
る冷却調整手段（６）と、この冷却調整手段（６）を、
前記ステータ（２１）の温度が設定温度となるように制
御する制御器（７）とを備えたことを特徴とするもので
ある。また、前記温度検出器（５）は、前記ステータ（
２１）のコイル温度変化を検出することが好ましい。

（作用） 旋盤などによる加工作業時には、前記温度検出器（５）
で前記モータ（２）のステータ（２１）の温度変化が検
出され、つまり、前記主軸（３）近くの温度変化が検出
されて、その検出温度に基づく前記制御器（７）からの
出力により前記冷却調整手段（６）が制御され、前記冷
却部（１５）での冷却温度が、前記ステータ（２１）が
所定の設定温度となるように調整されるのであり、従っ
て、前記主軸（３）の温度を外気温度に近づけられるの
であって、前記主軸（３）の熱膨張差を少なくシ、それ
だけ、加工精度が高められるのである。

また、前記温度検出器（５）により前記ステータ（２１
）のコイル温度変化を検出するときは、前記検出器（５
）で前記主軸（３）の温度に一層近い温度変化が検出さ
れるため、該主軸（３）の−層正確な温度制御が可能と
なって、加工精度をより高められる。

（実施例） 第３図は旋盤などの工作機械に使用されるビルトインモ
ータの冷却装置を示しており、該図中、（１）は旋盤な
どの主軸頭となるハウジングであって、内胴（１１）と
外胴（１２）とを備え、前記内胴（１１）の内部にステ
ータ（２１）とロータ（２２）とから成るモータ（２）
を組付けると共に、該モータ（２）のロータ（２２）に
、前記ハウジング（１）の外方に向けて突出される主軸
（３）を結合して、この主軸（３）の軸方向両側を前記
内胴（１１）内に複数の軸受（１３゜１３）を介して回
転可能に支持する一方、前記内胴（１１）と外胴（１２
）との軸方向両側にそれぞれ端板（１４，１４）を取付
けて、これら各端板（１４）と内胴（１１）及び外胴（
１２）とで画成される空間内に冷却部（１５）を形成し
ている。同図中、（１６）（１７）は前記冷却部（１５
）の上下部位に設けた冷媒の入口と出口である。

また、前記冷却部（１５）は、冷凍機の蒸発器として冷
媒回路に介装させるのであり、即ち、第１図で明らかに
したように、圧縮機（４１）とファン（４２ａ）を付設
した凝縮器（４２）及び感温膨張弁（４３）とを備えた
冷凍機（４）の冷媒回路で、前記膨張弁（４３）の出口
側における液配管と前記圧縮機（４１）の入口側におけ
るガス配管との間に、前記入口（１６）と出口（１７〕
とを介して、前記冷却部（１５）を接続し、該冷却部（
１５）に前記冷媒回路中の冷媒を循環させることにより
、前記冷却部（１５）を蒸発器として作用させ、前記主
軸（３）などを冷却するようにしている。尚、同図中、
（４４）は前記感温膨張弁（４３）の感温筒、（４５）
は前記感温膨張弁（４３）と前記圧縮機（４１）の吸入
側との間に配管した均圧管である。

しかして、以上の冷却装置において、第１図で明らかに
したように、前記ハウジング（１）の内胴（１１）と、
該内胴（１１）内に圧入される前記モータ（２）のステ
ータ（２１）に、該ステータ（２１）の温度変化を検出
するクリクソンサーミスタなどの温度検出器（５）を配
設すると共に、前記冷却部（１５）での冷却温度を調整
する冷却調整手段（θ）と、この冷却調整手段（６）を
、前記ステータ（２１）が所定の設定温度となるように
制御する制御器（７）とを備えたのである。

第１図に示した、前記冷却調整手段（６）は紘圧機構を
構成する電動開閉弁を使用し、該開閉弁（６）を前記冷
却部（１５）の出口（１７）側と前記圧縮機（４１）の
吸入側との間に接続して、前記冷却器（１５）の出口側
冷媒を減圧して、所定の吸入圧力とし、前記冷却部（１
５）での蒸発圧力を、吸入圧力より高い圧力にすると共
に、前記開閉弁（６）を利用して、該開閉弁（６）の開
度調整により前記冷却部（１５）での冷却温度を制御す
るようにしたものである。即ち、前記開閉弁（６）の開
度調整により、次のように冷却部（１５）での冷却温度
の制御が行える。つまり、前記冷却部（１５）側での蒸
発圧力（ＰＥ）と前記圧縮機（４１）側での吸入圧（Ｐ
Ｓ）との差圧を小となるように調整するときには、該吸
入圧（ＰＳ）が高くなって前記圧縮機（４１）の能力を
向上して冷媒流量が大となり、この流量増大で前記冷却
部（１５）での蒸発温度を低下させ、該冷却部（１５）
での冷却温度を低くすることができるのであり、また、
前記開閉弁（６）の開度調整により、前記蒸発圧力（Ｐ
Ｅ）と前記吸入圧（ＰＳ）との差圧を大となるように調
整するときには、該吸入圧（ＰＳ）が低くなって前記圧
縮機（４１）の能力を低下させて冷媒流量を少なくし、
前記冷却部（１５）での蒸発温度を上昇させて、該冷却
部（１５）での冷却温度を上昇させることができるので
ある。

また、前記制御器（７）の入力側には、前記温度検出器
（５）と外気温度を検出するサーミスタかせら成る外気
温度検出器（８）とを設けると共に、前記冷却部（１５
）の出口（１７）側と、前記圧縮機（４１）の吸入側と
の間に配管される冷媒回路で、前記開閉弁（６）の入口
側と出口側とには、それぞれ蒸発圧力（ＰＥ）の検出器
（９１）と吸入圧（ＰＳ）の検出器（９２）とを介装さ
せて、これら各検出器（９１）（９２）を前記制御器（
７）の入力側に接続させ、そして、該制御器（７）の出
力側を前記開閉弁（６）に接続させるのである。

しかして、旋盤などによる作業時には、前記制御器（７
）に、前記温度検出器（５）で検出される前記ステータ
（２１）の温度変化と、前記外気温度検出器（８）で検
出される温度変化とが入力されると共に、これら温度変
化と前記蒸発圧力（ＰＥ）及び吸入圧（ＰＳ）の各検出
器（９１）（９２）により検出される蒸発圧力（ＰＥ）
及び吸入圧（ＰＳ）の検出値とに基いて前記制御器（７
）から出力される出力信号で前記開閉弁（６）が開閉制
御されて、前記冷却部（１５）での冷却温度が、前記外
気温度検出器（８）で検出される外気温度に調整される
のである。従って、ステータ（２１）の外気温度に対す
る温度変化を基に冷却部（１５）での冷却温度が制御さ
れるから、前記主軸（３）の温度は外気温度近くに制御
されることになる。

所で、前記温度検出器（５）により前記ステータ（２１
）の温度変化を検出する場合は、このステータ（２１）
における鋼板部の温度変化を検出してもよいが、コイル
部に前記温度検出器（５）を取付けて、コイルの温度変
化を検出する方が好ましい。即ち、該ステータ（２１）
のコイルは、前記ステータ（２１）より主軸（３）に近
い位置に設けられる部分をもっているから、斯かるコイ
ル部分に前記温度検出器（５）を設けることにより、前
記主軸（３）に近い温度変化の検出が可能となり、この
結果、前記主軸（３）の温度をより一層外気温度に近付
けられる温度制御が可能となって、加工精度がより高め
られるのである。

また、以上の実施例においては、前記冷却調整手段（６
）として減圧機構を構成する電動開閉弁を利用し、該開
閉弁（６）の開閉制御により前記冷却部（１５）での冷
却温度を調整するようにしたが、本発明では、開度調整
可能な前記電動開閉弁（６）に代えて、開度一定な例え
ばオリフィスを用いると共に、前記制御器（７）の入力
側に、前記温度検出器（５）と外気温度検出器（８）と
を接続し、各検出器（５）（８）からの検出結果に対応
して前記制御器（７）から出力する出力信号に基づき前
記圧縮機（４１）の発停制御を行って、この発停制御に
より前記冷却部（１５）での冷却温度を調整することも
可能であり、即ち、第２図に示したように、前記冷却調
整手段（６）として、前記圧縮機（４１）の発停制御を
行うスイッチを使用し、このスイッチ（６）を前記制御
器（７）の出力側に接続して、前述した各入力信号に基
づく前記制御器（７）からの出力信号で前記スイッチ（
６）をオンφオフ操作して、前記圧縮機（４１）を発停
制御し、この発停制御で前記冷却部（１５）に冷媒を供
給したり停止することにより、前記冷却部（１５）での
冷却温度を調整するのである。

更に、前記冷却調整手段（６）としては、図示しないが
、前記圧縮機（４１）の周波数を変換させる周波数変換
器を用い、この変換器で前記圧縮機（４１）の周波数変
換を行うことにより、前記冷却部（１５）での冷却温度
を調整するようにしてもよく、また、前記凝縮器（４２
）に付設するファン（４２ａ）の回転数を制御する回転
制御器を使用し、該回転制御器で前記ファン（４２ａ）
の回転数を制御して、前記冷却部（１５）での冷却温度
を調整することも可能である。

又、前記温度検出器（５）としてクリクソンサーミスタ
などを用いて、前記モータ（２）温度の異常高温時に、
モータ（２）保護の為に該モータ（２）を停止するよう
にしたが、温度に応した検出結果を出力する一般の温度
計を用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明にかかるビルトインモータ
の冷却装置では、ハウジング（１）に内装するモータ（
２）のステータ（２１）に、該ステータ（２１）の温度
変化を検出する温度検出器（５）を設けると共に、前記
ハウジング（１）内に設けた冷却部（１５）での冷却温
度を調整する冷却調整手段（６）と、この冷却調整手段
（６）を、前記ステータ（２１）の温度が設定温度とな
るように制御する制御器（７）とを備えから、前記ハウ
ジング（１）に支持される主軸（３）の温度を外気温度
近くに冷却できて、熱膨張差を少なりシ、それだけ加工
精度を高めることができ、しかも、前記ハウジング（１
）の外表面への結露発生を確実に阻止することができる
のである。

また、前記温度検出器（５）を前記ステータ（２１）の
コイル温度変化を検出するように成すことにより、前記
主軸（３）の温度に一眉近い温度変化を検出できるため
、該主軸（３）の温度をより一層外気温度に近付ける温
度制御が可能となって、加工精度を一層高め得るのであ
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を
示す配管系統図、第２図は他の実施例を示す要部の配管
系統図、第３図は冷却装置の断面図、第４図は従来例を
示す断面図である。 （１）・・・・・ハウジング （１１）ｅ−・・内胴 （１２）・・拳・外胴 （１５）・・＠−冷却部 （２）Ｏ・・・−モータ （２１）・・・・ステータ （２２）・・・拳ロータ （３）・・φ・ゆ主軸 （５）・・・・・温度検出器 （６）・・・壷・冷却調整手段 （７）・ＯΦ・・制御器 ミ ℃＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内胴（１１）と外胴（１２）とをもつハウジング（
   １）の前記内胴（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）とを内装し、前記内胴（１１）と外
   胴（１２）との間に冷却部（１５）を設け、この冷却部
   （１５）を冷凍機の蒸発器として冷媒回路に介装したビ
   ルトインモータの冷却装置であって、前記ステータ（２
   １）に、該ステータ（２１）の温度変化を検出する温度
   検出器（５）を設けると共に、前記冷却部（１５）での
   冷却温度を調整する冷却調整手段（８）と、この冷却調
   整手段（６）を、前記ステータ（２１）の温度が設定温
   度となるように制御する制御器（７）とを備えているこ
   とを特徴とするビルトインモータの冷却装置。 ２）温度検出器（５）がステータ（２１）のコイル温度
   の変化を検出している請求項１記載のビルトインモータ
   の冷却装置。