CN109818445B - 电动机以及机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有防止异物进入电动机内部的构造的电动机以及机床。设有将端子箱的内部与前法兰的外表面流体地连接的中空的管路，并形成自该外表面到前方空间的通孔。这样一来端子箱的内部与前方空间利用与机床等机械的内部空间流体地阻断的流路相互连通，伴随着转子的旋转，端子箱内的空气经过该流路自动流入前方空间内。而且端子箱借助通气管路与设于机械的外部的放大器流体地连接。

Description

电动机以及机床

技术领域

本发明涉及具有端子箱的电动机以及具有该电动机的机床。

背景技术

在具有定子及转子的电动机(旋转电机)中，具有用于防止水分、异物进入电动机内部的构造。与此相关，公知使用气体吹扫构造(气体供给装置)使电动机内部的内压上升、强制地产生空气的流动以防止异物进入的技术(例如参照日本特开2013－236473号公报、日本专利第5765486号公报、日本特开2015－223022号公报)。

另一方面，也公知一种利用由转子的旋转产生的流动空气，谋求防止水分等进入电动机内部的技术(例如参照日本特开2006－353053号公报)。

发明内容

在使用气体吹扫构造的情况下，需要另外设置气体供给装置等，导致包含电动机的机械整体的成本上升。另一方面，在不使用气体供给装置的情况下，难以构建能够可靠地防止异物进入电动机内部的流路构造。而且存在该流路构造变得较复杂的情况，其结果导致电动机的成本上升。

本公开内容的一方案是一种电动机，该电动机包括：定子；转子，其具有能够相对于所述定子沿着轴线旋转的旋转轴；轴承，其将所述旋转轴支承为能够旋转；壳体，其支承所述轴承并且在所述轴线方向的外侧划定与所述轴承相邻的空间；以及动力线用的端子箱，其与所述电动机连接，所述端子箱的内部和所述空间利用设置于比所述定子靠外侧的流路相互连通，伴随着所述转子的旋转，所述端子箱内的空气经过所述流路自动流入所述空间内。

本发明的其他方案是包含上述一方案所涉及的电动机的机床，所述电动机配置于所述机床的内部，所述端子箱与所述机床的外部流体地连通。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点利用与附图相关的以下的实施方式的说明应该能够更加清楚。在该附图中，

图1是表示适当的实施方式所涉及的电动机的概略结构的图，

图2是图1的电动机的输出轴附近的局部放大图。

具体实施方式

图1是表示适当的实施方式所涉及的电动机(旋转电机)10的概略构造的轴向剖视图，图2是电动机10的前方部分(输出轴附近)的局部放大图。电动机10配置于概略图示的机床等机械8的内部，该电动机包括：旋转轴(轴)18，其由第1轴承(前方轴承)12和第2轴承(后方轴承)14支承为能够绕轴线16旋转；转子(旋转体)20，其嵌合于旋转轴18的外周面并与旋转轴18一体地旋转；以及大致圆筒形状的定子22，其以围绕转子20的方式沿着轴线16延伸。另外，机械8的内部是指机床的加工室等空气环境比机械的外部差(污染度高)的空间，具体来说是切削液等呈雾状地飞散而含有不适于进入电动机内部的空气的空间。相反，机械8的外部是指空气的清洁度比机械8的内部高的空间，即使机械8的外部的空气进入电动机内部也不会产生电动机的不良等问题。

前方轴承12配置于旋转轴18的前端18a的附近，由前法兰26支承，该前法兰26利用螺纹固定等固定于定子22的铁芯(定子铁芯)24的前端面24a。前法兰26自定子铁芯24的前端面24a朝向旋转轴18的前端18a延伸，支承着旋转轴18的一部分以及前方轴承12(的外圈)。而且，在前法兰26安装有具有大致圆环形状的前盖28。旋转轴18的前端18a自前法兰26和前盖28突出，旋转轴18作为与例如车床或加工中心等机床的主轴直接地或者间接地连结的输出轴发挥作用。

另外，在本说明书中，为了方便，将输出轴侧(图1中的左侧)称为“前方”，将其相反侧(图1中的右侧)称为“后方”。而且，“轴线方向”或者“轴向”表示相对于旋转轴线16平行的方向。

后方轴承14配置于位于与旋转轴18的前端18a相反侧的旋转轴18的后端18b的附近。后法兰30利用螺纹固定等固定于定子铁芯24的后端面24b，支承环32利用螺纹固定等固定于后法兰30，支承环32支承着后方轴承14(的外圈)。自后法兰30突出的旋转轴18的后端18b被安装于后法兰30的后盖34围绕。而且，在旋转轴18的后端18b安装有用于检测旋转轴18的旋转位置及旋转速度等的编码器36。

定子22具有由层叠的多个电磁钢板形成的定子铁芯24和卷绕于在定子铁芯24的内周面形成的突出部(未图示)的绕线38。绕线38利用树脂等固定于定子铁芯24。绕线38以自定子铁芯24的两端突出的方式沿着旋转轴线16延伸，与自端子箱40引出的动力线(引线)(未图示)连接。绕线38利用借助动力线供给的电流产生旋转磁场，转子20利用产生的旋转磁场与旋转轴18一体地旋转。

在此，电动机10存在与机床的主轴连结使用等在粉尘等固体、清洗液或切削液等液体(以下简称为“异物”)飞散的环境(例如机床的加工室内)中使用的情况。在这些异物进入电动机的内部时，可能导致绕线绝缘不良或者损坏轴承的支承作用等，因此期望更可靠地防止异物的进入。

作为防止异物进入的手段，公知有在前方轴承12和后方轴承14中的至少一者(在图示的例子中为前方轴承12)的附近设置迷宫构造的手段。具体来说，大致环状的迷宫构件42以过盈配合等固定于旋转轴18的在轴线16的方向上位于比前方轴承12靠前侧(电动机的外侧)的部分(外周面)，迷宫构件42构成为与旋转轴18一起一体地旋转。而且在前盖28与迷宫构件42之间，以两者相互不抵接的方式形成有间隙44。因此，在本实施方式中，利用包含前法兰26和前盖28的前方壳体、前方轴承12以及迷宫构件42，于沿着轴向比前方轴承12靠外侧(前侧)划定具有与前方轴承12相邻且与电动机外部连通的间隙(流路)44的前方空间46。另外，在电动机10不具有迷宫构造的情况下，利用前方壳体和前方轴承12划定具有流路(前盖28和旋转轴18之间的间隙)的前方空间。

同样地，在后方轴承14的附近设置迷宫构造的情况下，在旋转轴18的沿着轴线16位于比后方轴承14靠后侧的部分(外周面)，设置大致环状的迷宫构件42。而且，关于后方轴承14，与前方空间46同样地，也能够在沿着轴向比后方轴承14靠外侧(后侧)划定具有与后方轴承14相邻且与电动机外部连通的间隙(流路)的后方空间48。更具体来说，后方壳体包含支承环32和后盖34，利用后方壳体和后方轴承14划定具有与电动机外部连通的间隙(流路)的后方空间48。

在此，存在仅以上述的迷宫构造不足以可靠地防止异物进入的情况。例如，在迷宫构件42与旋转轴18一起旋转时，迷宫构件42的周围变为负压，产生电动机内部的空气向外部吸出的现象(根据伯努利定理)。更具体来说，产生空气自前方空间46经过迷宫构件42和前盖28之间的间隙44向外部流出的流动，变为电动机内部的压力比外部的压力低(负压)的状态。

虽然在旋转轴18(迷宫构件42)定速旋转的过程中，维持电动机内部的负压状态，但是如果停止迷宫的旋转，应该会解除该负压状态，产生空气自间隙44流入前方空间46内的气流。此时，由于迷宫构件42的附近被含有很多异物的空气充满，导致异物进入电动机内部。

因此在本实施方式中，如图1或图2所示，端子箱40的内部与前方空间46利用设置于比定子22靠外侧的流路相互连通，伴随着转子20的旋转，端子箱40内的空气经过该流路自动流入前方空间46内。更具体来说，端子箱40的内部与前法兰26的外表面(在此为外周面)流体地连接，挠性的管或刚性的配管等中空的管路50设为在定子22的径向外侧延伸。另一方面，形成有自前法兰26的外表面到前方空间46的通孔52，由中空的管路50和通孔52在定子22的外侧构成流路。这样一来，端子箱40的内部与前方空间46利用与机床等的机械8的内部空间54流体地阻断的流路相互连通。而且，在电动机10中，不设置自前方轴承12的附近到电动机内部(存在转子20、绕线38的空间)的连通孔。

另一方面，端子箱40的内部与机械8的外部(清洁环境)流体地连通，在图1的例子中，端子箱40借助挠性的管或刚性的配管等中空的通气管路58与设置于机械8的外部的放大器56流体地连接，通气管路58能够与用于将来自放大器56的动力线60导入端子箱内的配线管共用。

端子箱40本身通常具有密闭构造，不具有朝向机械8的内部空间54开口的开口部等。另一方面，放大器56通常不具有密闭构造，因此，放大器56的内部被与机械8的外部(干净环境)大致相同清洁度的空气充满。因此在旋转轴18旋转时，为了补充自间隙44流出的空气，放大器56内的清洁的空气经由配管58、端子箱40、管50以及通孔52自动流入前方空间46内。因而，在本实施方式中，即使不使用气体吹扫装置等，利用由旋转轴18的旋转产生的气流也能够将清洁的空气向前方空间46内供给。

如上所述在旋转轴18的旋转中，由于一定量的空气自端子箱40流入前方空间46内，所以前方空间46内不会相对于电动机外部变为负压。因此，由于在旋转轴18停止的瞬间被污染的空气不会自间隙44流入前方空间46内，所以能够防止异物进入电动机内部，使电动机内部保持清洁的状态。关于上述的后方空间也能够设置同样的构造。

这样一来，本实施方式所涉及的电动机(旋转电机)10，除迷宫构件42通常具有的防止异物进入的功能之外，还能够利用伴随着旋转轴18的旋转的气流使空气自动向前方空间46内供给，在此向前方空间46内供给的空气能够仅为端子箱40内部的清洁的空气。因此由于不必另外准备气体吹扫用的装置等，能够抑制电动机的制造成本。而且若将这样的电动机应用于NC车床、加工中心等具有能够高速旋转的主轴(即加工室内部的空气的污染度较高)的机床，则能够得到安全性较高且低成本的机床。

作为优选的变形例，也可以不使用管、配管等中空管路50，将端子箱40与前法兰26(形成于前法兰26的通孔52)直接连结。而且在图1中，作为机械8的外部的构成要素，虽然例示了与端子箱40连接的(向端子箱40供给清洁空气的)放大器56，但是也能够使用其他的构成要素。但是由于放大器是通常的电动机所具备的要素，只要利用来自放大器56的通气管路58(通常与配线管共用)就不必使用其他的构成要素。

在本公开内容中，即使不使用气体吹扫装置等主动地(强制地)将空气向电动机内部供给，也能够使清洁的空气自动流入电动机内部。更具体来说，即使利用转子的旋转而使电动机的内部瞬间变为负压，为了解除该负压，端子箱内的清洁的空气自动流入电动机内部。在此，由于端子箱内部不与机床内部连通，仅与机床外部(清洁环境)连通，因此机床内部的被污染的空气不会流入电动机内部。而且，由于旋转体旋转时始终有一定量的(清洁的)空气流入电动机内部，因此即使停止旋转体的旋转时，(机床内部的)空气也不会如以往那样由于负压而自迷宫附近进入。因此，无需使电动机内部的内压上升的气体吹扫装置，谋求电动机以及包含该电动机的机械(例如机床)的低成本化。

根据本公开内容，由于端子箱内部的清洁的空气伴随着转子的旋转自动流入电动机内部，因此即使不使用用于气体吹扫的装置等，也能够有效地抑制被污染的空气、异物进入电动机内部。

Claims (4)

1.一种电动机，其中，该电动机包括：

定子；

转子，其具有能够相对于所述定子沿着轴线旋转的旋转轴；

轴承，其将所述旋转轴支承为能够旋转；

壳体，其支承所述轴承并且在所述轴线方向的外侧划定与所述轴承相邻的空间；

动力线用的端子箱，其与所述电动机连接；

前盖；以及

具有划定所述空间的一部分的迷宫构件，该迷宫构件安装于所述旋转轴的在所述轴线方向上位于比所述轴承靠外侧的部分，

其中，在所述前盖与所述迷宫构件之间，以两者相互不抵接的方式形成有间隙，

在所述迷宫构件与所述旋转轴一起旋转时，所述迷宫构件的周围变为负压，

所述端子箱的内部与清洁环境流体地连通，所述端子箱的内部和所述空间利用设置于比所述定子靠外侧的流路相互连通，伴随着所述转子的旋转，为了补充自与所述轴承相邻且与所述电动机外部连通的所述间隙流出的空气，利用由所述转子的旋转产生的气流，不使用使所述电动机内部的内压上升的气体吹扫装置，使得所述清洁环境内的空气经过所述端子箱的内部和所述流路自动流入所述空间内。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

与所述动力线用的配线管共用的通气管路连接于所述端子箱。

3.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述端子箱借助在所述定子的外侧延伸的中空的管路与形成于所述壳体的通孔连接。

4.一种机床，该机床包含权利要求1～3中任一项所述的电动机，其中，

所述电动机配置于所述机床的内部，所述端子箱与所述机床的外部流体地连通。

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