CN105281476B - 电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动机。该电动机包括用于防止清洗水和切削液等异物进入壳体内的空气吹扫构造。本发明的电动机包括：壳体，其为筒状，用于容纳转子铁芯；旋转轴，其具有向壳体的外侧突出的第1端部和位于壳体的内侧的第2端部；以及轴承，其配置在旋转轴的第1端部与转子铁芯之间，将旋转轴支承为能够在壳体的内侧旋转。壳体具有空气供给孔，该空气供给孔能够连接用于向供旋转轴的第2端部所配置的内部空间供给空气的空气供给源，旋转轴具有贯通孔，该贯通孔自设于第2端部的空气流入口延伸至设于位于第1端部与轴承之间的局部区域的周面的空气流出口。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及包括用于防止清洗水和切削液等异物进入壳体内的空气吹扫(日文：パージ)构造的电动机。
背景技术
在各种工作机械用的主轴马达中，具有在清洗水和切削液等飞散的环境下使用的主轴马达。因此，为了防止清洗水和切削液等异物进入壳体的内侧，大多数主轴马达采用在壳体的构成构件之间的接合部设置密封材、在壳体与输出轴之间的空隙设置油封件的密闭构造。然而，安装于主轴马达的油封件与输出轴直接接触，因此在输出轴高速旋转的情况下，油封件可能会在短时间内发生磨损而破坏壳体的密闭性。
对此，在JP－A－2007－105850中提出了一种具有空气吹扫构造的主轴马达，该空气吹扫构造通过向壳体内输送压缩空气来防止异物进入壳体内。更具体而言，JP－A－2007－105850中的主轴马达包括：空气流路，其形成在定子铁芯与转子之间；和空气排出路，其以绕过输出侧的轴承的方式形成在前部壳体的内侧。并且，JP－A－2007－105850中的主轴马达将供给至后部壳体的内侧的压缩空气经由所述空气流路和空气排出路引导至设于前部壳体的前面的绕旋转轴的环状开口。由此，所述压缩空气经由绕旋转轴的环状开口向壳体的外侧排出，因此防止清洗水或切削液等异物经由环状开口进入壳体的内侧。
然而，公知在主轴马达的旋转轴高速旋转的期间在所述环状开口附近产生负压。因而，在工作机械的主轴与主轴马达直接连接的情况下、即在所述环状开口靠近工作机械的加工区域的情况下，清洗水或切削液等的雾沫容易在负压的作用下被吸引而到达环状开口。为了防止这样的雾沫进入壳体内，需要将特别是较高压力的压缩空气供给至壳体的内侧。然而，对于JP－A－2007－105850中的主轴马达，供给至壳体的内侧的压缩空气需要在到达所述环状开口之前的期间内经过定子铁芯与转子之间的较窄的空气流路以及以绕过轴承的方式弯曲的空气排出路，因此压缩空气经过壳体的内侧时的压力损失可能较大。
谋求一种能够减少供给至壳体的内侧的空气吹扫用空气在到达壳体的前端的绕旋转轴的环状开口之前的期间内的压力损失的电动机。
发明内容
采用本发明的第1技术方案提供一种电动机，该电动机包括：壳体，其为筒状，用于容纳转子铁芯；旋转轴，其固定于转子铁芯，具有向壳体的外侧突出的第1端部和位于壳体的内侧的第2端部；以及轴承，其配置在第1端部与转子铁芯之间，将旋转轴支承为能够在壳体的内侧旋转，其中，壳体具有空气供给孔，该空气供给孔能够连接用于向第2端部所位于的内部空间供给空气的空气供给源，旋转轴具有贯通孔，该贯通孔自设于第2端部的空气流入口延伸至设于旋转轴的位于第1端部与轴承之间的局部区域的绕旋转轴线的周面的空气流出口。
采用本发明的第2技术方案提供一种电动机，在第1技术方案的基础上，贯通孔形成第1空气流路和第2空气流路，该第1空气流路自第2端部的端面沿着旋转轴的延伸方向延伸，该第2空气流路自第1空气流路的延伸方向的末端延伸至周面。
采用本发明的第3技术方案提供一种电动机，在第2技术方案的基础上，第2空气流路以与旋转轴的延伸方向垂直的方式延伸。
采用本发明的第4技术方案提供一种电动机，在第2技术方案的基础上，第2空气流路沿着相对于旋转轴的延伸方向倾斜且是远离转子铁芯的方向延伸。
根据本发明的电动机，能够减少供给至壳体的内侧的空气吹扫用空气在到达壳体的前端的绕旋转轴的环状开口之前的期间内的压力损失。
参照附图所示的本发明的例示的实施方式的详细说明，进一步明确所述内容以及本发明的其他目的、特征和优点。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的例示的电动机的纵剖视图。
图2表示本实施方式的电动机的空气吹扫构造的变形例，是与图1同样的纵剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下记载的内容并不限定权利要求书中记载的发明的技术范围、用语的意义等。
参照图1说明本发明的一个实施方式的电动机。本实施方式的电动机是转子与定子协作而产生动力的旋转式电动机，是驱动各种负荷装置、例如工作机械的主轴而使其旋转的主轴马达。并且，本实施方式的电动机具有用于防止清洗水和切削液等异物进入该电动机的壳体内的空气吹扫构造。图1是本实施方式的例示的电动机M的纵剖视图。如图1所示，本例中的电动机M包括：转子铁芯1，其为筒状；壳体2，其为筒状，用于容纳转子铁芯1；旋转轴3，其固定于转子铁芯1；以及一对轴承4A、4B，其用于将旋转轴3支承为能够在壳体2的内侧旋转。以下对它们进行详细的说明。另外，在以下的说明中，有时将旋转轴3的延伸方向称作“轴线方向”。
首先，本例中的转子铁芯1具有层叠多个电磁钢板的构造，在其外周面粘贴有铁氧体磁体或钕磁体等未图示的多个平板状的永磁体。本例中的转子铁芯1受到由在后述的定子绕组SW内流动的电流形成的旋转磁场的影响而能够绕规定的旋转轴线RA旋转。接着，本例中的旋转轴3嵌入转子铁芯1的中心孔，并且由一对轴承4A、4B支承为与转子铁芯1一起绕旋转轴线RA旋转。更具体而言，本例中的旋转轴3以超过转子铁芯1的两端的方式延伸，并且在转子铁芯1的前方由一侧的轴承4A支承。同样地，本例中的旋转轴3在转子铁芯1的后方由另一侧的轴承4B支承。在此所说的“前方”表示靠近旋转轴3的向壳体2的外侧突出的第1端部31的一侧的位置，“后方”表示远离旋转轴3的第1端部31的一侧的位置。
接着，本例中的壳体2由如下部分构成，即：定子铁芯20，其为筒状，以包围转子铁芯1的方式配置为与转子铁芯1同心；前方部分21，其为筒状，配置在定子铁芯20的前方；后方部分22，其为筒状，配置在定子铁芯20的后方；以及后方盖23，其以封堵后方部分22的后端的开口的方式配置在后方部分22的更后方。在此，本例中的定子铁芯20具有层叠多个电磁钢板的构造，在其内周面以等间隔的方式形成有多个沿轴线方向延伸的狭槽(未图示)。在这些狭槽分别配置有定子绕组SW，定子绕组SW的引出线(未图示)与后述的端子箱5的金属端子部电连接。因而，若端子箱5与交流电源连接，则会由于流入定子绕组SW的交流电流而在转子铁芯1的周围形成旋转磁场。
本例中的定子铁芯20通过螺栓等未图示的连接部件分别与前方部分21和后方部分22连接。另外，本例中的后方盖23通过螺栓等未图示的连接部件与后方部分22连接。如图1所示，本例中的壳体2在除后述的前方部分21的环状开口24以及后方部分22的空气供给孔27以外的部位与外部环境大致隔绝。另外，本例中的后方盖23具有向轴线方向的后方突出的中空的罩或帽状的形态。另外，本例中的后方盖23与后方部分22一起形成供所述旋转轴3的与第1端部31相反的一侧的第2端部32配置的内部空间26。以下详细说明壳体2的前方部分21和后方部分22的构造。
如图1所示，在前方部分21的轴线方向的前端设有被配置为与轴线方向垂直的壁部211，在该壁部211形成有沿轴线方向延伸的柱状的中心孔212。在该壁部211的中心孔212的内周面形成有供前方的轴承4A嵌装的圆周槽213。以下，有时将旋转轴3的轴线方向的位于旋转轴3的自前方部分21沿轴线方向突出的第1端部31与嵌装于前方部分21的壁部211的前方的轴承4A之间的局部区域33称作“局部区域33”，以与其他局部区域进行区别。另外，在壳体2的后方部分22的轴线方向的规定位置设有被配置为与轴线方向垂直的壁部221，在该壁部221形成有沿轴线方向延伸的柱状的中心孔222。在该壁部221的中心孔222的内周面形成有供后方的轴承4B的外圈嵌装的圆周槽223。
参照图1中的壳体2的前方部分21的附近，在本例中的前方部分21的壁部211还设有环状的狭窄部214，该狭窄部214具有直径比所述中心孔212的直径小的中心孔。环状的狭窄部214既可以与壁部211一体地形成，也可以在与壁部211相对独立地形成之后安装于壁部211。如图1所示，狭窄部214的中心孔的直径稍大于旋转轴3在与狭窄部214相对应的轴线方向的位置处的直径。这样，在狭窄部214的内周面与旋转轴3的外周面之间设有用于使壳体2的外侧与内侧之间连通的环状开口24。环状开口24的径向宽度小到如下程度、即能够防止到达狭窄部214的异物的大部分进入壳体2的内侧。另外，本例中的狭窄部214比供前方的轴承4A嵌装的圆周槽213靠轴线方向的前方且与圆周槽213沿轴线方向分开规定距离。因而，在前方部分21的狭窄部214与前方的轴承4A之间设有沿轴线方向延伸的中空圆筒状的空隙25。以下，有时将该空隙25称作“轴线方向空隙25”。
接着，参照图1中的壳体2的后方部分22和后方盖23的附近，在本例中的后方部分22的外周面安装有端子箱5，该端子箱5具有用于将电动机M连接于外部电源的连接端子(未图示)。另外，在本例中的后方盖23的更后方安装有风扇马达6，该风扇马达6沿着轴线方向送风，以对电动机M进行冷却。更具体而言，本例中的风扇马达6具有与后方盖23的后端面相对的风扇60以及沿着轴线方向延伸且用于容纳风扇60的筒状的主体61。如图1所示，在主体61的轴线方向的后端设有被配置为与轴线方向垂直的端壁62，所述风扇60安装于主体61的端壁62的内表面。另外，在主体61的端壁62上形成有多个沿轴线方向延伸的通气孔(未图示)。另外，主体61的轴线方向的前端以包围后方盖23的方式安装在后方部分22的后端。
接着，说明本例中的电动机M的空气吹扫构造。如图1所示，在本例中的壳体2的后方部分22的周壁形成有空气供给孔27，该空气供给孔27用于使壳体2的供旋转轴3的第2端部32配置的内部空间26与外部空间之间连通。更具体而言，本例中的空气供给孔27的外侧的开口设于后方部分22的被所述端子箱5覆盖的部分处的外周面，该外侧的开口能够与用于向壳体2的内部空间26供给空气吹扫用的空气的各种空气供给源(未图示)连接。经由本例中的空气供给孔27供给向内部空间26的空气的流路由图1中的箭头A11表示。
另外，在本例中的旋转轴3形成有用于使所述壳体2的内部空间26与轴线方向空隙25之间连通的贯通孔34。如图1所示，本例中的贯通孔34自设于旋转轴3的第2端部32的空气流入口35延伸至设于所述旋转轴3的局部区域33的绕旋转轴线RA的周面的空气流出口36。更具体而言，本例中的旋转轴3具有：空气流入口35，其设于第2端部32的端面320；和空气流出口36，其为两个，以等间隔的方式设在局部区域33的周面。其中，在旋转轴3的局部区域33的周面，既可以仅设有一个空气流出口36，也可以设有3个以上的以等间隔的方式配置的空气流出口36。如图1所示，本例中的空气流出口36配置在比壳体2的前方部分21的狭窄部214靠轴线方向的后方的位置。
如图1所示，本例中的旋转轴3的贯通孔34形成用于将自空气供给孔27供给至壳体2的内部空间26的空气吹扫用空气引导至前方部分21的内侧的轴线方向空隙25的空气流路。更具体而言，本例中的旋转轴3的贯通孔34形成：第1空气流路，其沿轴线方向自设于第2端部32的端面320的空气流入口35延伸至局部区域33(参照图1中的箭头A12)；和第2空气流路，其以与轴线方向垂直的方式自第1空气流路的末端延伸至设于局部区域33的周面的各空气流出口36(参照图1中的箭头A13)。即，本例中的旋转轴3的贯通孔34呈直线状自第2端部32的端面320延伸至局部区域33，之后分支为两部分并到达局部区域33的周面。
如所述那样，本例中的空气流出口36配置在比壳体2的狭窄部214靠轴线方向的后方的位置，因此穿过旋转轴3的贯通孔34的空气吹扫用空气自空气流出口36流入壳体2的内侧的轴线方向空隙25。接着，流入轴线方向空隙25的空气经由绕旋转轴3的环状开口24而向壳体2的外部排出。因而，采用本例中的电动机M，能够可靠地防止到达环状开口24的附近的清洗水或切削液等异物进入壳体2的内侧。并且，采用本例中的电动机M，供给至壳体2的内部空间26的空气经由形成于旋转轴3的贯通孔34而移动至壳体2的内侧的轴线方向空隙25，因此没有必要在壳体2的各部设置复杂形状的空气流路。即，采用本例中的电动机M，没有必要在壳体2侧设置以绕过前方的轴承4A的方式到达轴线方向空隙25那样的复杂形状的空气流路。
另外，采用本例中的电动机M，供给至壳体2的内部空间26的空气不经过转子铁芯1与定子铁芯20之间的较窄的空隙，而是经过在旋转轴3的内侧沿轴线方向呈直线状延伸的第1空气流路(参照图1中的箭头A12)，因此能够减少该空气在到达壳体2的前方部分21的绕旋转轴3的环状开口24之前的期间内的压力损失。像这样，采用本例中的电动机M，能够实现在除环状开口24和空气供给孔27之外的部位处大致密封的壳体2的高效的空气吹扫。而且，采用本例中的电动机M，旋转轴3的贯通孔34仅由沿轴线方向自第2端部32的端面320延伸至局部区域33的第1孔以及在第1孔的末端以与第1孔垂直的方式延伸并且贯穿局部区域33的第2孔形成，因此能够简化具有贯通孔34的旋转轴3的制造工序。
接着，说明本实施方式的电动机M的空气吹扫构造的变形例。图2表示电动机M的空气吹扫构造的变形例，是与图1同样的纵剖视图。对图2中的电动机M的各部标注与图1中的电动机M的各部相同的附图标记。对图1和图2进行比较，可知，两图中的电动机M的不同点仅在于形成于旋转轴3的贯通孔34的形状。更具体而言，图2中的旋转轴3的贯通孔34形成：第1空气流路，其沿轴线方向自设于第2端部32的端面320的空气流入口35延伸至旋转轴3的与前方的轴承4A相对应的局部区域37(参照图2中的箭头A22)；和第2空气流路，其沿相对于轴线方向倾斜且是远离转子铁芯1的方向自第1空气流路的末端延伸至设于局部区域33的周面的各空气流出口36(参照图2中的箭头A23)。另外，图2中的箭头A21与图1中的箭头A11同样，表示经由空气供给孔27供给向内部空间26的空气的流路。
像这样，图1中的第2空气流路的相对于轴线方向的倾斜角度θ1为90°(θ1＝90°)，相对于此，图2中的第2空气流路的相对于轴线方向的倾斜角度θ2大于0°且小于90°(0°＜θ2＜90°)。优选的是，图2中的第2空气流路的相对于轴线方向的倾斜角度θ2大于0°且小于45°(0°＜θ2＜45°)。由此，到达第1空气流路的末端的空气流入各第2空气流路时的流动阻力比较小，因此能够进一步减少供给至壳体2的内部空间26的空气在到达绕旋转轴3的环状开口24之前的期间内的压力损失。像这样，采用本例中的电动机M，能够实现在除环状开口24和空气供给孔27之外的部位处大致密封的壳体2的更有效的空气吹扫。
发明的效果
采用本发明的第1技术方案，经由空气供给孔向壳体的内部空间供给空气吹扫用空气，从而能够可靠地防止到达壳体的前端的绕旋转轴的环状开口的附近的清洗水或切削液等异物进入壳体的内侧。并且，采用第1技术方案，供给至壳体的内部空间的空气经由形成于旋转轴的贯通孔而移动至壳体的内侧的轴线方向空隙，因此没有必要在壳体的各部设置复杂形状的空气流路。即，采用第1技术方案，没有必要在壳体侧设置以绕过支承旋转轴的前方轴承的方式到达轴线方向空隙那样的复杂形状的空气流路。
采用本发明的第2技术方案，供给至壳体的内部空间的空气不经过转子铁芯与定子铁芯之间的较窄的空隙，而是经过在旋转轴的内侧沿轴线方向呈直线状延伸的第1空气流路，因此能够减少该空气在到达壳体的前方部分的绕旋转轴的环状开口之前的期间内的压力损失。像这样，采用第2技术方案，能够实现在除绕旋转轴的环状开口以及空气供给孔之外的部位处大致密封的壳体的高效的空气吹扫。
采用本发明的第3技术方案，旋转轴的贯通孔仅由沿轴线方向自第2端部的端面延伸至局部区域的第1孔以及在第1孔的末端以与第1孔垂直的方式延伸并且贯穿局部区域的第2孔形成，因此能够简化具有贯通孔的旋转轴的制造工序。
采用本发明的第4技术方案，到达第1空气流路的末端的空气流入各第2空气流路时的流动阻力比较小，因此能够进一步减少供给至壳体的内部空间的空气在到达绕旋转轴的环状开口之前的期间内的压力损失。像这样，采用第4技术方案，能够实现在除绕旋转轴的环状开口以及空气供给孔之外的部位处大致密封的壳体的更有效的空气吹扫。
本发明并不仅限定于所述实施方式，能够在权利要求书中记载的范围内进行各种改变。例如，在旋转轴3的贯通孔34的空气流入口35设于位于壳体2的内部空间26的第2端部32的情况下，贯通孔34的空气流入口35的具体个数以及配置等并不仅限定于图1和图2等示出的例。同样地，在旋转轴3的贯通孔34的空气流出口36设于位于自壳体2突出的第1端部31与前方的轴承4A之间的局部区域33的周面的情况下，贯通孔34的空气流出口36的具体个数以及配置等并不仅限定于图1和图2等示出的例。另外，在所述实施方式中，采用了具有永磁体粘贴于转子铁芯的外周面的构造的SPM(Surface Permanent Magnet)马达，但本发明的电动机M也可以是具有永磁体埋设于转子铁芯的构造的IPM(Interior Permanent Magnet)马达，还可以是具有其他构造的马达。此外，所述电动机M的各部的尺寸、形状以及材质等只是一例，为了达到本发明的效果，能够采用多样的尺寸、形状以及材质等。

Claims (1)

1.一种电动机，
该电动机包括：
壳体，其为筒状，用于容纳转子铁芯；
旋转轴，其固定于所述转子铁芯，该旋转轴具有向所述壳体的外侧突出的输出侧的第1端部以及位于所述壳体的内侧的第2端部；以及
轴承，其配置在所述第1端部与所述转子铁芯之间，将所述旋转轴支承为能够在所述壳体的内侧旋转，
其中，
所述壳体具有空气供给孔，该空气供给孔能够连接用于向所述第2端部所位于的内部空间供给空气吹扫用空气的空气供给源，
所述旋转轴具有贯通孔，该贯通孔自设于所述第2端部的空气流入口延伸至设于所述旋转轴的位于所述第1端部与所述轴承之间的局部区域的绕旋转轴线的周面的空气流出口，
所述贯通孔形成第1空气流路和第2空气流路，该第1空气流路自所述第2端部的端面沿着所述旋转轴的延伸方向延伸，该第2空气流路自所述第1空气流路的延伸方向的末端延伸至所述周面，
所述第2空气流路沿着相对于所述旋转轴的延伸方向倾斜且是远离所述转子铁芯的方向延伸。
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