CN105099049B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机。该电动机为一种具有提高了空气的利用效率的气洗功能的电动机。该电动机包括：转子，其由第1轴承和第2轴承支承为能够旋转，该第1轴承设置在位于输出轴侧的第1端部，该第2轴承设置在与第1端部相反侧的第2端部；定子，其具有绕组并包围转子；前方壳体部件，其用于支承第1轴承并且形成用于收纳绕组的绕组收纳空间；后方壳体部件，其用于支承第2轴承；空气供给口，其用于供给加压后的空气；以及空气流路，其从空气供给口到第1轴承的周围的空间呈直线状延伸并且与绕组收纳空间连通。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种具有防止异物混入电动机内部的气洗功能的电动机。

背景技术

用于驱动机床的电动机有时在清洗液或切削液等飞散的环境下使用。为了防止清洗液或切削液等异物侵入电动机内部，公知有在构成壳体的构件之间的接合部分设置密封构件或者在壳体与旋转轴之间设置油封的技术。但是，在例如每分钟超过8000转那样的高速旋转的电动机的情况下，油封消耗，有时无法提供预期的密封作用。

具有不使用油封而防止异物侵入电动机内部的气洗功能的电动机是公知的。例如，经由安装于输入轴侧的管向电动机内部导入压缩空气、并且使压缩空气经由定子芯与转子之间的空隙从相反侧的输出轴侧排出到电动机外部的机床的主轴装置是公知的(参照JP2007－105850A)。

另外，包括能够安装于输出轴侧的端面、并且具有朝向半径方向内侧呈直线状延伸的空气流路的气洗装置的电动机是公知的(参照JP2013－236473A)。

但是，在从相反侧的输入轴侧到输出轴侧供给压缩空气的情况下，压缩空气的流路变长，因此压力损失变大。另外，由于定子芯与转子之间的空隙总体上较小，因此压力损失进一步变大。因此，存在空气的利用效率较低的倾向，为了提供气洗功能，就需要供给许多空气。另外，由于必须形成曲折的空气流路，因此结构复杂化，制造成本增大。

像JP2013－236473A公开的那样，当在输出轴侧设置空气供给口并且经由直线状的流路供给压缩空气时，在电动机加速时或稳定动作时，空气的供给量过剩，效率降低。另外，当空气的供给不稳定而使空气的供给暂时不足时，存在无法防止异物侵入输出轴附近的隐患。

因而，要求一种具有提高了空气的利用效率的气洗功能的电动机。

发明内容

根据本申请的第1技术方案，提供一种电动机，其特征在于，该电动机包括：转子，其由第1轴承和第2轴承支承为能够旋转，该第1轴承设置在位于输出轴侧的第1端部，该第2轴承设置在与上述第1端部相反侧的第2端部；定子，其具有绕组并包围上述转子；前方壳体部件，其用于支承上述第1轴承并且形成用于收纳上述绕组的绕组收纳空间；后方壳体部件，其用于支承上述第2轴承；空气供给口，其用于供给加压后的空气；以及空气流路，其从上述空气供给口到上述第1轴承的周围的空间呈直线状延伸并且与上述绕组收纳空间连通。

根据本申请的第2技术方案，在第1技术方案的电动机中，上述空气流路向与上述转子的旋转轴线正交的方向延伸。

根据本申请的第3技术方案，在第1或第2技术方案的电动机中，上述绕组收纳空间与上述第2轴承的周围的空间连通。

根据本申请的第4技术方案，在第1～第3中的任一技术方案的电动机中，该电动机在上述第2端部还具有相对于上述空气供给口独立的追加的空气供给口。

根据本申请的第5技术方案，在第1～第4中的任一技术方案的电动机中，上述第1端部侧的上述绕组收纳空间的末端部设置在超过上述第1轴承的位置。

根据具有上述结构的电动机，由于空气流路与绕组收纳空间连通，因此在电动机加速时或稳定动作时高压的空气蓄积于绕组收纳空间。由此，即使在用于气洗功能所需的空气暂时不足的情况下，蓄积于绕组收纳空间的空气也向空气流路供给，能够对不足部分的空气进行补充。因此，空气的利用效率提高，能够减少空气的供给量。

这些内容及其他本发明的目的、特征以及优点通过参照添加附图所示的本发明的例示的实施方式的详细说明而能够进一步变明确。

附图说明

图1是概略表示第1实施方式的电动机的纵剖视图。

图2是放大表示图1的电动机的输出轴附近的局部放大图。

图3是概略表示第2实施方式的电动机的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照添加附图说明本发明的实施方式。图示的实施方式的构成要素为了帮助理解本发明而适当地改变了比例尺。另外，对相同或对应的构成要素，在多个实施方式中均使用相同的附图标记。

参照图1和图2说明第1实施方式。图1是概略表示第1实施方式的电动机10的纵剖视图。图2是放大表示图1的电动机10的输出轴附近的局部放大图。电动机10包括：旋转轴13，其由第1轴承11和第2轴承12支承为能够绕旋转轴线X旋转；转子20，其嵌合于旋转轴13的外周面并与旋转轴13一体旋转；以及大致圆筒形状的定子30，其以包围转子20的方式沿着旋转轴线X延伸。

第1轴承11配置在旋转轴13的前方端13a附近。第1轴承11由例如螺纹固定于定子芯31的前端面31a的前方壳体部件41支承。前方壳体部件41从定子芯31的前端面31a朝向旋转轴13的前方端13a延伸，并包围旋转轴13的一部分和第1轴承11。另外，在前方壳体部件41上安装有具有大致圆环形状的前方罩45。旋转轴13的前方端13a自前方壳体部件41和前方罩45突出，旋转轴13例如作为直接或间接连结于机床的主轴的输出轴发挥作用。另外，在本说明书中，为了便于说明，将输出轴侧称作“前方”，将相反侧的非输出轴侧称作“后方”。

第2轴承12配置在位于旋转轴13的与前方端13a相反侧的位置的后方端13b附近。第2轴承12被螺纹固定于定子芯31的后端面31b的后方壳体部件42和螺纹固定于后方壳体部件42的支承环43包围。第2轴承12由支承环43支承。旋转轴13的自后方壳体部件42突出的后方端13b被安装于后方壳体部件42的后方罩44包围。在旋转轴13的后方端13b安装有用于检测旋转轴13的旋转位置和转速等的编码器14。

定子30包括由层叠的许多电磁钢板构成的定子芯31和卷绕于在定子芯31的内周面形成的突出部(未图示)上的绕组32。绕组32利用树脂等固定于定子芯31。绕组32以自定子芯31的两端突出的方式沿着旋转轴线X延伸。在绕组32上连接有自端子箱15延伸出的引线(未图示)。绕组32利用经由引线供给的电流产生旋转磁场。转子20根据利用定子30产生的旋转磁场与旋转轴13一体旋转。

自定子芯31突出的绕组32被前方壳体部件41和后方壳体部件42包围。在本说明书中，将由包围绕组32的电动机10的壳体(前方壳体部件41或后方壳体部件42)形成的内部空间称作“绕组收纳空间”。在图示的实施方式中，绕组收纳空间46利用前方壳体部件41、绕组收纳空间47利用后方壳体部件42分别形成于绕组32的周围。

然而，在连结于机床的主轴而进行使用的电动机中，在清洗液或切削液等(以下，简称作“异物”。)飞散的环境下使用。若这些异物侵入电动机的内部，则存在导致绕组绝缘不良或者轴承的支承作用受损的隐患，因此需要防止异物的侵入。虽然采用了迷宫或油封等的结构是公知的，但是迷宫的密封作用并不充分，而油封无法对应高速旋转。

因此，本实施方式的电动机10在旋转轴13的前方端13a附近具有空气供给部50。空气供给部50将加压后的空气从未图示的空气室供给至第1轴承11的周围的空间。然后，将空气从旋转轴13的前方端13a连续地排出到电动机10的外部，从而能够防止异物侵入电动机10的内部。

如图所示，空气供给部50包括：安装有与空气室的管51连接的空气供给口52、经由前方壳体部件41的内部而延伸的空气流路53以及空气排出通路54。空气流路53例如通过切削加工形成于前方壳体部件41。

空气流路53由沿半径方向贯穿前方壳体部件41的通孔形成。空气流路53从空气供给口52朝向半径方向内侧呈直线状延伸。在一实施方式中，空气流路53向与转子20的旋转轴线X正交的方向延伸。

空气排出通路54利用前方罩45形成了轮廓，并位于空气流路53的末端。前方罩45如图所示朝向旋转轴13地向半径方向内侧突出，在与旋转轴13的外周面之间形成了间隙55。由此，从空气供给部50供给的空气经由空气排出通路54和间隙55排出到电动机10的外部。

另外，根据本实施方式，空气流路53与用于收纳定子30的绕组32的绕组收纳空间46连通。如图2所示，空气流路53与绕组收纳空间46在绕组收纳空间46的前方的末端部46a处相互连通。在一实施方式中，绕组收纳空间46的前方的末端部46a设置在超过第1轴承11的位置。换言之，绕组收纳空间46的末端部46a位于空气流路53的延长线上。

绕组收纳空间46经由利用定子芯31与转子20之间的间隙形成的连通部56与由后方壳体部件42形成的后方侧的绕组收纳空间47连通。另外，后方侧的绕组收纳空间47与由后方壳体部件42和后方罩44包围的内部空间57连通。后方侧的内部空间57经由连通部58也与端子箱15的内部连通。

接下来，说明本实施方式的电动机10的气洗功能。在每分钟8000转、特别是超过每分钟20000转那样的高速旋转的电动机中，由于作用有比较大的离心力，因此旋转轴附近的异物或空气被排出到电动机的外部。虽然与此相伴在旋转轴附近产生了负压，但是在由离心力引起的排出作用下，在电动机高速旋转的期间，即使是少量的空气也能够防止异物侵入电动机的内部。另外，在电动机停止时，输出轴附近大致等于大气压，在电动机内外未产生压力差。因此，在输出轴附近未作用有吸引异物的作用，因此同样地即使是少量的空气也能够防止异物的侵入。

与此相对，当电动机减速时，离心力降低，因此在高速旋转时输出轴附近产生的负压的影响下作用有吸引异物的作用。因此，为了在电动机减速时防止异物的侵入，就需要供给比停止时和稳定动作时多的空气。

在本实施方式的电动机10中，从空气供给口52供给的空气如图2中箭头A1所示被导入形成为直线状的空气流路53。经由空气流路53流动的空气如箭头A2所示经由空气排出通路54和间隙55排出到电动机10的外部。

如上所述，空气流路53与绕组收纳空间46连通。因而，经由空气流路53的空气的流动的一部分如箭头A3所示流入绕组收纳空间46内。空气蓄积在绕组收纳空间46内，并且其一部分如箭头A4所示经由连通部56朝向后方侧的内部空间57流动。

根据本实施方式，蓄积在绕组收纳空间46内的空气是在向旋转轴13和第1轴承11的周围的空间供给的空气量暂时不足的情况下用于对不足部分的空气量进行补充而使用的。另外，在一实施方式中，空气流路53与绕组收纳空间46之间的连通部设置在比空气供给口52靠近空气排出通路54的位置，优选的是设置在空气排出通路54附近。将绕组收纳空间46和空气排出通路54设置在相互靠近的位置，从而从绕组收纳空间46高效地供给对不足部分进行补充的空气。

根据本实施方式的电动机10，具有以下优点。

(1)由于空气流路53与绕组收纳空间46连通，因此当电动机10进行稳定动作时，高压的空气蓄积在绕组收纳空间46内。因此，当电动机10减速时，即使在暂时要求许多空气的情况下，也能够从绕组收纳空间46补充不足部分的空气。即，不必供给电动机10减速时所需量以上的许多空气，使空气的供给量降低。

(2)即使在来自空气供给部50的空气的供给量不稳定、空气的供给量暂时低于所需量的情况下，也能够利用蓄积于绕组收纳空间46内的空气来对不足部分的空气进行补充。结果是，能够提供稳定的气洗功能。

(3)空气供给部50设于前方端13a附近(输出轴侧)。由此，能够优先向特别易于引起异物的侵入的旋转轴的前方端供给空气。此外，经由绕组收纳空间46也向后方端(非输出轴侧)供给空气，因此能够实现对电动机10整体的气洗功能。

(4)由于空气流路53具有直线状的形状，因此能够利用例如比较单纯的切削加工使空气流路53形成于前方壳体部件41，能够削减制造成本。

(5)绕组收纳空间46的前方侧的末端部46a形成在超过第1轴承11的位置。由此，能够容易地使空气流路53与绕组收纳空间46相互连通。即，在形成空气流路53时，绕组收纳空间46的末端部46a位于空气流路53的延长线上，因此不需要追加的工序就能够使空气流路53与绕组收纳空间46相互连通。

图3是概略表示第2实施方式的电动机10的纵剖视图。本实施方式的电动机10除了设于前方端13a侧的空气供给部50以外，也在相反侧的后方端13b侧设有追加的空气供给部(以下，称作“第2空气供给部60”。)这一点与第1实施方式不同。

如图3所示，第2空气供给部60包括：用于连接空气室(未图示)与第2空气供给部60之间的管61、和形成于端子箱15的上表面的空气供给口62。经由第2空气供给口62供给的空气经由端子箱15的内部和由后方壳体部件42与后方罩44包围的内部空间57进行流动。这样，借助由第2空气供给部60供给的空气，能够对电动机10的后方侧提供独立的气洗功能。

根据本实施方式的电动机10，与从前方侧供给空气的情况相比，能够减少压力损失。因而，除了与第1实施方式相关连地说明的优点以外，还具有即使在比较低的气压下也能够提供充分的气洗功能的优点。

以上，说明了本发明的各种实施方式，但是对于本领域技术人员而言，能够意识到利用其他实施方式也能够实现本发明所预期的作用效果。特别是在不脱离本发明的范围的前提下能够对上述实施方式的构成要素进行删除或替换，能够进一步附加公知的部件。另外，通过任意组合在本说明书中明示或暗示公开的多个实施方式的特征也能够实施本发明，这对本领域技术人员而言是不言自明的。

Claims (5)

1.一种电动机，其特征在于，该电动机包括：

旋转轴，其由第1轴承和第2轴承支承为能够旋转，该第1轴承设置在位于输出轴侧的第1端部，该第2轴承设置在与上述第1端部相反侧的第2端部；

转子，其与上述旋转轴一体旋转；

定子，其具有绕组并包围上述转子；

前方壳体部件，其用于支承上述第1轴承并且形成用于收纳上述绕组的绕组收纳空间；以及

后方壳体部件，其用于支承上述第2轴承；

其中，所述前方壳体部件包括：

空气供给口，其用于供给加压后的空气；以及

空气流路，其从上述空气供给口到上述第1轴承的周围的空间呈直线状延伸并且与上述绕组收纳空间连通，

其中，上述空气流路与上述绕组收纳空间之间的连通部设置在上述绕组收纳空间的前方的末端部处并且设置在上述空气流路与上述第1轴承的周围的空间之间，

从上述空气供给口供给的并经由上述空气流路流动的空气的一部分经由上述空气流路被供给至上述第1轴承的周围的空间，从上述前方壳体部件和上述旋转轴的外周面之间的间隙排出到电动机的外部，从而防止异物侵入电动机的内部。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

上述空气流路向与上述转子的旋转轴线正交的方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

上述绕组收纳空间与上述第2轴承的周围的空间连通。

4.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

该电动机在上述第2端部还具有相对于上述空气供给口独立的追加的空气供给口。

5.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

上述第1端部侧的上述绕组收纳空间的末端部设置在超过上述第1轴承的位置。