DE102017124275A1

DE102017124275A1 - Elektromotor, bei dem das Eindringen von Fremdkörpern unterdrückt werden kann

Info

Publication number: DE102017124275A1
Application number: DE102017124275.9A
Authority: DE
Inventors: Yohei Kamiya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: CN107979209A; CN207304242U; US20180115213A1; JP2018074629A; US10284048B2; CN107979209B; DE102017124275B4; JP6333916B2

Abstract

Ein Elektromotor umfasst ein ringförmiges Element, das an einem röhrenförmigen Element eines vorderen Gehäuses gehalten wird. Das ringförmige Element umfasst gegenüberliegende Abschnitte, die in einem vorab festgelegten Abstand von einer in der Umfangsrichtung eines Ringelements einer Drehwelle verlaufenden Fläche angeordnet sind. Das ringförmige Element umfasst einen ersten Abdeckabschnitt, der einer ersten Fläche des Ringelements gegenüberliegt, und einen zweiten Abdeckabschnitt, der einer zweiten Fläche des Ringelements gegenüberliegt. Der erste Abdeckabschnitt und der zweite Abdeckabschnitt sind so von dem Ringelement beabstandet, dass ein Druck eines Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt und der ersten Fläche einem Druck eines Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt und der zweiten Fläche gleich wird.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor.
Beschreibung des Stands der Technik
Es kommt vor, dass Elektromotoren in Umgebungen verwendet werden, in denen Fremdkörper streuen. Beispielsweise wird ein Hauptachsenkopf einer Werkzeugmaschine in einer Bearbeitungskammer, in der Werkstücke bearbeitet werden, angeordnet. Der Hauptachsenkopf wird in einer Umgebung verwendet, in der Fremdkörper wie beim Schneiden entstehender Schneidestaub und Schneidflüssigkeit und dergleichen streuen. Der Hauptachsenkopf weist einen Elektromotor auf, der die Hauptachse dreht. Wenn Fremdkörper in das Innere des Elektromotors eindringen, besteht die Gefahr, dass bei Spulen Isolationsdefekte auftreten oder die Funktion von Lagern beeinträchtigt wird.
Daher ist es günstig, den Elektromotor mit einem Aufbau zu versehen, der das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere des Elektromotors unterdrückt. Nach dem Stand der Technik werden Aufbauten in Erwägung gezogen, die das Eindringen von Fremdkörpern durch den Zwischenraum zwischen der Drehwelle und dem Gehäuse des Elektromotors unterdrücken.
In der Patentoffenlegungsschrift 2003-52145 ist offenbart, dass das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere eines Elektromotors durch Anordnen einer Öldichtung, die mit der Drehwelle des Elektromotors in Kontakt steht, unterdrückt wird.
In der Patentoffenlegungsschrift 2016-86561 ist ein Elektromotor offenbart, der mit einer in der äußeren Umfangsfläche eines Lagers gebildeten ersten Rille, wovon ein Ende mit dem Innenraum eines Gehäuses verbunden ist und das andere Ende mit dem Raum außerhalb des Gehäuses verbunden ist, und einer in der äußeren Umfangsfläche des Lagers gebildeten zweiten Rille, die in der Umfangsrichtung einer Drehwelle verläuft, versehen ist. Ferner ist offenbart, dass Druckluft, die durch die erste Rille verlaufen ist, auf die Drehwelle geblasen wird.
In der Patentoffenlegungsschrift 2015-223022 ist ein Elektromotor offenbart, bei dem mit Druck beaufschlagte Luft von außen in das Innere eines vorderen Gehäuseelements geliefert wird. Es ist offenbart, dass bei diesem Elektromotor in dem vorderen Gehäuse ein Luftfließweg gebildet ist, der die mit Druck beaufschlagte Luft bis zu dem Raum um ein Lager führt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einem Elektromotor, dessen Drehzahl gering ist, kann zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle eine Öldichtung ausgebildet werden. Doch bei einem Elektromotor, der sich mit einer hohen Geschwindigkeit von zum Beispiel mehr als 8000 U/min dreht, nützt sich die Öldichtung ab. Daher kommt es vor, dass sie die gewünschte Dichtungsfunktion nicht realisieren kann.
Nun ist ein Aufbau bekannt, bei dem zwischen der Drehwelle und einem an dem Gehäuse fixierten Element ein winziger Zwischenraum gebildet ist und Luft in diesen Zwischenraum geführt wird. Da es bei diesem Aufbau beim Antrieb des Elektromotors zu einem Unterdruck im Innenraum kommt, kann es beim Anhalten des Elektromotors zu einem Eindringen von Fremdkörpern in das Innere kommen. Daher besteht das Problem, dass wie bei der oben angeführten Patentoffenlegungsschrift 2015-223022 beschrieben ein Aufbau erforderlich ist, der mit Druck beaufschlagte Luft liefert.
Der Elektromotor der vorliegenden Erfindung umfasst einen Rotor, der eine Drehwelle aufweist, und ein Gehäuse, das die Drehwelle hält und an einer Seite angeordnet ist, an der die Drehwelle mit einem anderen Element gekoppelt wird. Der Elektromotor umfasst ein ringförmiges Element, das an dem Gehäuse gehalten wird. Die Drehwelle umfasst einen kreisringförmigen Vorsprungsabschnitt, der in der radialen Richtung vorspringt. Das ringförmige Element umfasst gegenüberliegende Abschnitte, die in einem vorab festgelegten Abstand von einer in der Umfangsrichtung verlaufenden Fläche des Vorsprungsabschnitts angeordnet sind. Das ringförmige Element umfasst einen ersten Abdeckabschnitt, der einer ersten Fläche an einer Seite des Vorsprungsabschnitts gegenüberliegt, und einen zweiten Abdeckabschnitt, der einer zweiten Fläche an der anderen Seite des Vorsprungsabschnitts gegenüberliegt. Der erste Abdeckabschnitt ist so plattenförmig gebildet, dass er parallel zu der ersten Fläche verläuft. Der zweite Abdeckabschnitt ist so plattenförmig gebildet, dass er parallel zu der zweiten Fläche verläuft. Der erste Abdeckabschnitt und der zweite Abdeckabschnitt sind so von dem Vorsprungsabschnitt beabstandet, dass ein Druck eines Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt und der ersten Fläche einem Druck eines Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt und der zweiten Fläche gleich wird.
Bei der obigen Erfindung kann die Oberflächenrauheit der ersten Fläche so ausgeführt sein, dass sie der Oberflächenrauheit der zweiten Fläche gleich ist. Der Abstand zwischen dem ersten Abdeckabschnitt und der ersten Fläche kann so ausgeführt sein, dass er dem Abstand zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt und der zweiten Fläche gleich ist. Die Länge in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts kann so ausgeführt sein, dass sie der Länge in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts gleich ist.
Bei der obigen Erfindung kann die Oberflächenrauheit einer Fläche aus der ersten Fläche und der zweiten Fläche so ausgeführt sein, dass sie größer als die Oberflächenrauheit der anderen Fläche ist. Die Ausbildung kann so erfolgen, dass ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt und dem zweiten Abdeckabschnitt einer Fläche gegenüberliegt, und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüberliegt. Der Abstand zwischen einem Abdeckabschnitt und einer Fläche kann größer als der Abstand zwischen dem anderen Abdeckabschnitt und der anderen Fläche ausgeführt sein.
Bei der obigen Erfindung kann die Oberflächenrauheit einer Fläche aus der ersten Fläche und der zweiten Fläche so ausgeführt sein, dass sie größer als die Oberflächenrauheit der anderen Fläche ist. Die Ausbildung kann so erfolgen, dass ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt und dem zweiten Abdeckabschnitt einer Fläche gegenüberliegt, und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüberliegt. Die Länge in der radialen Richtung eines Abdeckabschnitts kann kürzer als die Länge in der radialen Richtung des anderen Abdeckabschnitts ausgeführt sein.
Bei der obigen Erfindung können die gegenüberliegenden Abschnitte eine radial auswärts eingesunkene Vertiefung aufweisen.
Bei der obigen Erfindung kann das ringförmige Element ein äußeres Element, das den ersten Abdeckabschnitt aufweist, und ein inneres Element, das den zweiten Abdeckabschnitt aufweist, umfassen. Das äußere Element kann so an dem inneren Element fixiert werden, dass es von dem inneren Element abgenommen werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht eines ersten Elektromotors nach einer Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements des ersten Elektromotors.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements des ersten Elektromotors.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements des Elektromotors eines Vergleichsbeispiels.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines zweiten Elektromotors nach einer Ausführungsform.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines dritten Elektromotors nach einer Ausführungsform.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines vierten Elektromotors nach einer Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 7 werden Elektromotoren nach Ausführungsformen erklärt. Die Elektromotoren der vorliegenden Ausführungsformen werden in Umgebungen verwendet, in der Fremdkörper streuen. Die Elektromotoren der vorliegenden Ausführungsformen drehen eine Hauptachse einer Werkzeugmaschine, an der ein Werkzeug angebracht wird. Die Elektromotoren der vorliegenden Ausführungsformen werden im Inneren eines Hauptachsenkopfs der Werkzeugmaschine angeordnet.
Der Hauptachsenkopf wird in einer Bearbeitungskammer der Werkzeugmaschine angeordnet. Um den Hauptachsenkopf herum finden sich Fremdkörper wie Schneidestaub, der beim Schneiden eines Werkstücks entsteht, Flüssigkeitströpfchen von Schneidflüssigkeit, die in die Bearbeitungskammer ausgestoßen wird, und dergleichen. Die Elektromotoren der vorliegenden Ausführungsformen weisen einen Aufbau auf, der das Eindringen dieser Fremdkörper in das Innere unterdrückt.
1 ist eine teilweise Schnittansicht eines ersten Elektromotors nach einer vorliegenden Ausführungsform. Der Elektromotor 1 umfasst einen Rotor 11 und einen Stator 12. Der Stator 12 ist zum Beispiel durch mehrere in der Achsenrichtung geschichtete Magnetstahlplatten gebildet. Auf den Stator 12 sind Spulen 16 gewickelt. Der Rotor 11 weist eine Drehwelle 13 und einen an der Außenseite der Drehwelle 12 fixierten Rotorkern 17 mit mehreren Magneten auf. Die Drehwelle 13 wird mit einem anderen Element, das die Rotationskraft überträgt, wie etwa der Hauptachse gekoppelt.
Die Drehwelle 13 dreht sich um eine Drehachse RA. Die Achsenrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Richtung, in der die Drehachse RA der Drehwelle 13 verläuft. Die radiale Richtung bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt die radiale Richtung eines Kreises mit der Drehachse RA als Zentrum. Die Umfangsrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Richtung des Umfangs des Kreises mit der Drehachse RA als Zentrum. Bei dem Elektromotor 1 wird die Seite der Drehwelle 13, die mit dem anderen Element gekoppelt wird, als Vorderseite bezeichnet. Die zu der Vorderseite entgegengesetzte Seite wird als Hinterseite bezeichnet. Bei dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, zeigt der Pfeil 81 die Vorderseite des Elektromotors 1 und der Pfeil 82 die Hinterseite des Elektromotors 1.
Der Elektromotor 1 umfasst als Gehäuse ein vorderes Gehäuse 51 und ein hinteres Gehäuse 52. In dem Gehäuse ist der Stator 12 fixiert. Außerdem hält das Gehäuse den Rotor 11 über Lager drehbar. Das vordere Gehäuse 51 ist an der Seite angeordnet, an der die Drehwelle 13 mit dem anderen Element gekoppelt wird.
Das hintere Gehäuse 52 ist röhrenförmig ausgeführt und umfasst ein röhrenförmiges Element 22, das als Hauptkörper des hinteren Gehäuses 52 wirkt, und ein Lagerhalteelement 26, das ein hinteres Lager 15 hält. Das Lagerhalteelement 26 ist durch eine Schraube 38 an dem röhrenförmigen Element 22 fixiert. Das Lagerhalteelement 26 hält einen Außenring des hinteren Lagers 15. Ein Innenring des hinteren Lagers 15 hält die Drehwelle 13.
An dem Endabschnitt der hinteren Seite der Drehwelle 13 ist ein Codierer 19 angeordnet, um die Umdrehungsposition oder die Drehzahl der Drehwelle 13 zu detektieren. An dem Endabschnitt der hinteren Seite des röhrenförmigen Elements 22 ist eine hintere Abdeckung 23 fixiert, die den Raum im Inneren des röhrenförmigen Elements 22 verschließt.
Das vordere Gehäuse 51 ist röhrenförmig ausgeführt und umfasst ein röhrenförmiges Element 21, das als Hauptkörper des vorderen Gehäuses 51 wirkt. Der Stator 12 ist an dem röhrenförmigen Element 21 des vorderen Gehäuses 51 und an dem röhrenförmigen Element des hinteren Gehäuses 52 fixiert. Die Drehwelle 13 des Rotors 11 wird durch ein vorderes Lager 14 als an dem röhrenförmigen Element 21 gehaltenes Lager und das hintere Lager 15 als an dem röhrenförmigen Element 22 gehaltenes Lager gehalten.
2 zeigt eine Teilschnittansicht bei einem Schnitt des Bereichs des vorderen Gehäuses und des vorderen Lagers bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das vordere Gehäuse 51 das an dem röhrenförmigen Element 21 fixierte Lagerhalteelement 25. Das Lagerhalteelement 25 hält das vordere Lager 14. Das Lagerhalteelement 25 der vorliegenden Ausführungsform ist durch eine Schraube an dem röhrenförmigen Element 21 fixiert. Das Lagerhalteelement 25 kann aber auch durch einen Klebstoff an dem röhrenförmigen Element 21 fixiert sein. Das Lagerhalteelement 25 ist an der Innenfläche des röhrenförmigen Elements 21 fixiert.
Das vordere Lager 14 hält den vorderen Endbereich der Drehwelle 13 drehbar. Das vordere Lager 14 umfasst einen Außenring 32, einen Innenring 32 und Kugeln 33, die zwischen dem Außenring 31 und dem Innenring 32 angeordnet sind. Der Innenring 32 dreht sich zusammen mit der Drehwelle 13. Das Lagerhalteelement 25 fixiert den Außenring 31 des vorderen Lagers 14. Das Lagerhalteelement 25 ist ringförmig ausgeführt und so gebildet, dass es das vordere Lager 14 in der Umfangsrichtung abdeckt.
Die Drehwelle 13 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein kreiszylinderförmig ausgeführtes stabförmiges Element 18 und ein Ringelement 28, das als Vorsprungsabschnitt von der Fläche in der Umfangsrichtung des stabförmigen Elements 18 vorspringt. Das Ringelement 28 wird auch als Schleuderer bezeichnet. Das Ringelement 28 springt in der radialen Richtung vor. Das Ringelement 28 ist kreisringförmig ausgeführt. Das Ringelement 28 der vorliegenden Ausführungsform ist durch Aufschrumpfen an dem stabförmigen Element 18 fixiert. Die Querschnittform des Ringelements 28 der vorliegenden Ausführungsform ist viereckig ausgeführt. Das Ringelement 28 weist eine erste Fläche 28a, die eine Fläche an der Vorderseite darstellt, und eine zweite Fläche 28b, die eine Fläche an der Hinterseite darstellt, auf. Die erste Fläche 28a und die zweite Fläche 28b sind zueinander planar ausgeführt.
Der Elektromotor 1 umfasst ein ringförmiges Element 40, das an dem vorderen Gehäuse 51 gehalten wird. Das ringförmige Element 40 ist kreisringförmig ausgeführt. Das ringförmige Element 40 umfasst ein erstes Element 41, das in einem äußeren Raum des Elektromotors 1 angeordnet ist, und ein zweites Element 42, dass sich zu einem Raum im Inneren des Elektromotors 1 hin erstreckt.
3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements. Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist das äußere Element 41 bei der vorliegenden Ausführungsform plattenförmig ausgeführt. Das äußere Element 41 ist so kreisringförmig ausgeführt, dass es das Ringelement 28 umgibt. Das äußere Element 41 weist einen Verbindungsabschnitt 41a auf, der an dem inneren Element 42 fixiert ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbindungsabschnitt 41a durch einen Klebstoff an dem inneren Element 42 fixiert. Der Verbindungsabschnitt 41a ist nicht auf eine derartige Ausführung beschränkt und kann zum Beispiel auch durch Befestigungsmittel wie etwa Schrauben oder dergleichen an dem inneren Element 42 fixiert sein.
Das äußere Element 41 weist einen gegenüberliegenden Abschnitt 41b auf, der der in der Umfangsrichtung verlaufenden Fläche 28c des Ringelements 28 gegenüberliegt. Der gegenüberliegende Abschnitt 41b ist plattenförmig ausgeführt. Der gegenüberliegende Abschnitt 41b ist so ausgeführt, dass er parallel zu der Fläche 28c des Ringelements 28 verläuft. Der gegenüberliegende Abschnitt 41b ist entlang der Fläche 28c des Ringelements 28 gebildet. Der gegenüberliegende Abschnitt 41b ist so gebildet, dass er das Ringelement 28 umgibt. Der gegenüberliegende Abschnitt 41b ist in einem vorab festgelegten Abstand von der Fläche 28c des Ringelements 28 angeordnet.
Das äußere Element 41 weist einen ersten Abdeckabschnitt 41c auf, der der ersten Fläche 28a des Ringelements 28 gegenüberliegt. Der erste Abdeckabschnitt 41c ist plattenförmig ausgeführt. Der erste Abdeckabschnitt 41c ist kreisringförmig ausgeführt. Die erste Fläche 28a und die Fläche des ersten Abdeckabschnitts 41c sind so gebildet, dass sie zueinander parallel verlaufen. Der erste Abdeckabschnitt 41c ist in einem Abstand DA von der ersten Fläche 28a angeordnet.
Das innere Element 42 bei der vorliegenden Ausführungsform ist plattenförmig ausgeführt. Das innere Element 42 ist so ringförmig ausgeführt, dass es das Ringelement 28 umgibt. Das innere Element 42 weist einen Verbindungsabschnitt 42a auf, der an dem röhrenförmigen Element 21 des vorderen Gehäuses 51 fixiert ist. Das innere Element 42 wird an dem röhrenförmigen Element 21 gehalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das innere Element 42 durch einen Klebstoff an dem röhrenförmigen Element 21 fixiert. Das Verfahren zur Fixierung des inneren Elements 42 ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann zum Beispiel auch durch Befestigungsmittel wie etwa Schrauben oder dergleichen an dem röhrenförmigen Element 21 fixiert sein.
Das innere Element 42 weist einen gegenüberliegenden Abschnitt 42b auf, der der in der Umfangsrichtung verlaufenden Fläche 28c des Ringelements 28 gegenüberliegt. Der gegenüberliegende Abschnitt 42b ist plattenförmig ausgeführt. Der gegenüberliegende Abschnitt 42b ist so ausgeführt, dass er sich entlang der Fläche 28c, die die äußere Umfangsfläche des Ringelements 28 darstellt, erstreckt. Das gegenüberliegende Element 42b ist so gebildet, dass es parallel zu der Fläche 28c des Ringelements 28 verläuft. Der gegenüberliegende Abschnitt 42b ist so gebildet, dass er das Ringelement 28 umgibt. Der gegenüberliegende Abschnitt 42b ist in einem vorab festgelegten Abstand von der Fläche 28c des Ringelements 28 angeordnet.
Das innere Element 42 weist einen zweiten Abdeckabschnitt 42c auf, der der zweiten Fläche 28b des Ringelements 28 gegenüberliegt. Der zweite Abdeckabschnitt 42c ist plattenförmig ausgeführt. Der zweite Abdeckabschnitt 42c ist kreisringförmig ausgeführt. Die zweite Fläche 28b und die Fläche des zweiten Abdeckabschnitts 42c sind so gebildet, dass sie zueinander parallel verlaufen. Der zweite Abdeckabschnitt 42c ist in einem Abstand DB von der zweiten Fläche 28b angeordnet.
Der gegenüberliegende Abschnitt 41b des äußeren Elements 41 und der gegenüberliegende Abschnitt 42b des inneren Elements 42 sind so ausgeführt, dass sie eine gleiche planare Form bilden. Durch den gegenüberliegenden Abschnitt 41b des äußeren Elements 41 und den gegenüberliegenden Abschnitt 42b des inneren Elements 42 werden die gegenüberliegenden Abschnitte 41b, 42b des ringförmigen Elements 40 gebildet. Zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten 41b, 42b des ringförmigen Elements 40 und der Fläche 28c in der Umfangsrichtung des Ringelements 28 ist ein Zwischenraumbereich 46 gebildet. Der Zwischenraumbereich 46 ist ein kleiner Zwischenraum und bildet einen Labyrinthfließweg. Der Zwischenraumbereich 46 bei der vorliegenden Ausführungsform ist so gebildet, dass seine Dicke in der Achsenrichtung konstant wird.
Bei dem ersten Elektromotor 1 ist die Länge LA in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts 41c so ausgeführt, dass sie der Länge LB in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts 42c gleich wird. Außerdem ist der Abstand DA zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a so ausgeführt, dass er dem Abstand DB zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b gleich wird. Ferner ist die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a so ausgeführt, dass sie der Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b gleich wird.
4 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements bei dem Elektromotor eines Vergleichsbeispiels. Bei dem Elektromotor des Vergleichsbeispiels wird durch das innere Element 42 ein ringförmiges Element 71 gebildet. Das ringförmige Element 71 umfasst einen gegenüberliegenden Abschnitt 42b, der der in der Umfangsrichtung verlaufenden Fläche 28c des Ringelements 28 gegenüberliegt. Das ringförmige Element 71 umfasst den zweiten Abdeckabschnitt 42c, der der zweiten Fläche 28b des Ringelements 28 gegenüberliegt. Der Innenraum 48 und der äußere Raum des Elektromotors sind über den Zwischenraumbereich 46 verbunden.
Wenn der Elektromotor angetrieben wird, dreht sich die Drehwelle 13, die das Ringelement 28 umfasst, um die Drehachse. Der Zwischenraumbereich 46 wirkt als Fließweg einer Labyrinthdichtung. Durch die Drehung der Drehwelle 13 dreht sich auch das Ringelement 28 um die Drehachse. Fremdkörper, die sich in der Nähe der ersten Fläche 28a des Ringelements 28 befinden, werden durch die Zentrifugalkraft wie durch den Pfeil 85 gezeigt in der radialen Richtung nach außen geschleudert. Und wenn sich das Ringelement 28 dreht, wirkt die Zentrifugalkraft auf die Luft um das Ringelement 28. Daher strömt beim Antrieb des Elektromotors Luft wie durch den Pfeil 92 gezeigt von dem Innenraum 48 durch den Zwischenraumbereich 46 aus. Der Innenraum 48 des Elektromotors erreicht einen Unterdruck. Daher wird das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere des Elektromotors unterdrückt.
Wenn der Elektromotor angehalten hat, hält die Drehung der Drehwelle 13 an. Da sich der Innenraum 48 bei einem Unterdruck befindet, dringt Luft von außen durch den Zwischenraumbereich 46 in das Innere ein. Dabei dringen zusammen mit der Luft Fremdkörper in den Innenraum 48 ein. Daher kommt es bei dem Elektromotor des Vergleichsbeispiels vor, dass Fremdkörper in das Innere eindringen, wenn der Elektromotor angehalten hat.
Im Gegensatz dazu weist das ringförmige Element 40 bei dem ersten Elektromotor 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 zusätzlich zu dem zweiten Abdeckabschnitt 42c den ersten Abdeckabschnitt 41c auf. Wenn der Elektromotor 1 angetrieben wird, dreht sich die Drehwelle 13, die das Ringelement 28 umfasst. In dem Raum zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a wirkt die in der radialen Richtung nach außen verlaufende Kraft wie durch den Pfeil 83 gezeigt auf die Luft. Außerdem wirkt in dem Raum zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b die in der radialen Richtung nach außen verlaufende Kraft wie durch den Pfeil 84 gezeigt auf die Luft. Die auf die Luft wirkende Kraft, die durch den Pfeil 83 gezeigt ist, und die auf die Luft wirkende Kraft, die durch den Pfeil 84 gezeigt ist, heben einander in dem Zwischenraumbereich 46 auf. Der Druck in dem Raum zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a und der Druck in dem Raum zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b werden einander gleich. In dem Zwischenraumbereich 46 kann ein Zustand, in dem keine Luftströmung erzeugt wird, beibehalten werden.
Wenn die Drehzahl des Elektromotors 1 groß wird, werden die mit dem Pfeil 83 gezeigte Kraft und die mit dem Pfeil 84 gezeigte Kraft groß. Wenn die Drehzahl des Elektromotors 1 gering wird, werden die mit dem Pfeil 83 gezeigte Kraft und die mit dem Pfeil 84 gezeigte Kraft gering. Daher kann eine Luftströmung in dem Zwischenraumbereich 46 bei beliebigen Drehzahlen unterdrückt werden.
Auf diese Weise kann bei dem Elektromotor 1 der vorliegenden Ausführungsform der Druck des Innenraums 48 bei ungefähr dem gleichen Druck wie jenem des äußeren Raums behalten werden. Als Folge kann während des Antriebs des Elektromotors 1 das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere des Elektromotors 1 unterdrückt werden. Das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere des Elektromotors 1 kann auch unterdrückt werden, während die Drehzahl des Elektromotors 1 verringert wird. Und das Eindringen von Fremdkörpern in das Innere des Elektromotors 1 kann auch unterdrückt werden, wenn der Elektromotor 1 angehalten wurde.
Der Elektromotor 1 nach der vorliegenden Ausführungsform kann das Eindringen von Fremdkörpern auch ohne eine Zufuhr von Luft in den Bereich, der den Fließweg einer Labyrinthdichtung bildet, unterdrücken. Das heißt, es ist nicht nötig, mit Druck beaufschlagte Luft in den Zwischenraumbereich 46 zu liefern, weshalb die Vorrichtung zur Zufuhr der Luft weggelassen werden kann. Daher kann der Elektromotor 1 der vorliegenden Ausführungsform das Eindringen von Fremdkörpern durch einen einfachen Aufbau unterdrücken.
Als ringförmiges Element 40 kann ein beliebiger Aufbau eingesetzt werden, bei dem der Druck in dem Raum zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a und der Druck in dem Raum zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b gleich werden. Als nächstes werden mit anderen ringförmigen Elementen versehene Elektromotoren nach vorliegenden Ausführungsformen erklärt werden.
5 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines zweiten Elektromotors nach einer vorliegenden Ausführungsform. Bei dem Ringelement 28 des zweiten Elektromotors 2 unterscheiden sich die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a und die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b des Ringelements 28 voneinander. Bei dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, ist die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b so ausgeführt, dass sie größer als die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a wird.
Die Länge LA in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts 41c ist so ausgeführt, dass sie der Länge LB in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts 42c gleich wird. Da die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b größer ist, wird die Kraft, die wie durch den Pfeil 84 gezeigt durch die zweite Fläche 28b in die Richtung zu dem Zwischenraumbereich 46 auf die Luft wirkt, größer als die Kraft, die wie durch den Pfeil 83 gezeigt durch die erste Fläche 28a in die Richtung zu dem Zwischenraumbereich 46 auf die Luft wirkt.
Bei dem zweiten Elektromotor 2 ist der Abstand DB zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b so ausgeführt, dass er größer als der Abstand DA zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a wird. Durch den Einsatz eines solchen Aufbaus kann das Volumen des Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b größer als das Volumen des Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a gestaltet werden. Als Folge können der Druck in dem Raum zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a und der Druck in dem Raum zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b gleich gestaltet werden. In dem Zwischenraumbereich 46 wird eine Luftströmung unterdrückt, so dass das Eindringen von Fremdkörpern unterdrückt werden kann.
Als anderes Beispiel für die in 5 gezeigte unterschiedliche Oberflächenrauheit kann dann, wenn die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a größer als die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b ist, ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem der Abstand DA größer als der Abstand DB ausgeführt wird. Auch in diesem Fall können die Abstände DA und DB so eingerichtet werden, dass der Druck in dem Raum zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a und der Druck in dem Raum zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b gleich werden.
Somit liegt bei einer Ausführung, bei der die Oberflächenrauheit einer aus der ersten Fläche 28a und der zweiten Fläche 28b größer als jene der anderen Fläche wird, ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt 41c und dem zweiten Abdeckabschnitt 42c einer Fläche gegenüber und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüber. Dann kann der Abstand zwischen einer Fläche und einem Abdeckabschnitt so gestaltet werden, dass er größer als der Abstand zwischen der anderen Fläche und dem anderen Abdeckabschnitt wird. Durch Regulieren der Abstände zwischen dem Ringelement 28 und den Abdeckabschnitten wie bei dem zweiten Elektromotor 2 können der Druck des Raums an der Vorderseite des Ringelements 28 und der Druck des Raums an der Hinterseite des Ringelements 28 so gestaltet werden, dass sie gleich werden.
6 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines dritten Elektromotors nach einer vorliegenden Ausführungsform. Bei dem Ringelement 28 des dritten Elektromotors 3 ist die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b größer als die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a. Der Abstand DA zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a ist so ausgeführt, dass er dem Abstand DB zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b gleich ist.
Bei dem dritten Elektromotor 3 ist die Länge LB in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts 42c so ausgeführt, dass sie kürzer als die Länge LA in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts 41c wird. Durch diesen Aufbau kann die Länge in der radialen Richtung des Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b kürzer als die Länge in der radialen Richtung des Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a gestaltet werden. Als Folge kann der Druck des Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt 42c und der zweiten Fläche 28b so gestaltet werden, dass er dem Druck des Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt 41c und der ersten Fläche 28a gleich wird. In dem Zwischenraumbereich 46 wird eine Luftströmung unterdrückt, so dass das Eindringen von Fremdkörpern unterdrückt werden kann.
Als anderes Beispiel für die in 6 gezeigte unterschiedliche Oberflächenrauheit kann die Oberflächenrauheit der ersten Fläche 28a größer als die Oberflächenrauheit der zweiten Fläche 28b sein. In diesem Fall kann ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem die Länge LA in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts 41c kürzer als die Länge LB in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts 42c gestaltet wird.
Somit liegt bei einer Ausführung, bei der die Oberflächenrauheit einer aus der ersten Fläche 28a und der zweiten Fläche 28b größer als jene der anderen Fläche wird, ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt 41c und dem zweiten Abdeckabschnitt 42c einer Fläche gegenüber und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüber. Dann kann die Länge in der radialen Richtung eines Abdeckabschnitts kürzer als die Länge in der radialen Richtung des anderen Abdeckabschnitts gestaltet werden. Durch das Regulieren der Längen der Abdeckabschnitte wie bei dem dritten Elektromotor 3 können der Druck des Raums an der Vorderseite des Ringelements 28 und der Druck des Raums an der Hinterseite des Ringelements 28 so gestaltet werden, dass sie gleich werden.
7 zeigt eine Teilschnittansicht des Bereichs des ringförmigen Elements und des Ringelements eines vierten Elektromotors nach einer vorliegenden Ausführungsform. Bei dem Ringelement 28 des vierten Elektromotors 4 ist in den gegenüberliegenden Abschnitten 41b, 42b des ringförmigen Elements 40 eine radial auswärts einsinkende Vertiefung 47 gebildet. An dem inneren Element 42 ist ein gebogener Abschnitt 42d gebildet. Die Vertiefung 47 wird durch den von dem gebogenen Abschnitt 42d und dem äußeren Element 41 umgebenen Raum gebildet. Die Vertiefung 47 ist entlang der Fläche 28c in der Umfangsrichtung des Ringelements 28 gebildet. Die Vertiefung 47 ist so kreisringförmig ausgeführt, dass sie das Ringelement 28 umgibt.
Es kann vorkommen, dass an der ersten Fläche 28a und der zweiten Fläche 28b des Ringelements 28 Fremdkörper anhaften. Zum Beispiel kommt es während des Zeitraums, in dem der Elektromotor angehalten ist, vor, dass Fremdkörper an der ersten Fläche 28a anhaften. Durch die Drehung der Drehwelle 13 wirkt in der Umgebung des Ringelements 28 eine Kraft, die sich durch die Zentrifugalkraft radial auswärts bewegt, auf die Luft. Die Zentrifugalkraft wirkt auch auf Fremdkörper, die an der ersten Fläche 28a oder an der zweiten Fläche 28b haften. Die Fremdkörper bewegen sich entlang der ersten Fläche 28a oder der zweiten Fläche 28b radial nach außen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist in dem Bereich, in dem der Zwischenraumbereich 46 gebildet ist, die Vertiefung 47 gebildet. Die Fremdkörper, die sich zu der Außenseite in der radialen Richtung bewegen, sammeln sich in der Vertiefung 47. Das heißt, die Vertiefung 47 wirkt als Fremdkörpersammler. Daher kann verhindert werden, dass Fremdkörper in dem Zwischenraumbereich zurückbleiben. Daher kann eine Beeinträchtigung der Drehung der Drehwelle 13 durch Fremdkörper, die in dem Zwischenraumbereich 46 zurückbleiben, unterdrückt werden.
Bei dem vierten Elektromotor 4 ist das äußere Element von dem inneren Element 42 abnehmbar ausgeführt. Das äußere Element 41 ist durch Schrauben 44 als Befestigungsmittel an dem inneren Element 42 fixiert. Die Schrauben 44 sind in der Umfangsrichtung in vorab festgelegten Abständen angeordnet. Durch Entfernen der Schrauben 44 kann das äußere Element 41 von dem inneren Element 42 abgenommen werden. Durch das Abnehmen des äußeren Elements 41 können in der Vertiefung 47 angesammelte Fremdkörper beseitigt werden.
Bei dem vierten Elektromotor 4 ist das äußere Element 41 durch Befestigungsmittel an dem inneren Element 42 fixiert, doch besteht keine Beschränkung darauf und kann ein beliebiger Aufbau eingesetzt werden, wodurch das äußere Element 41 von dem inneren Element 42 abgenommen werden kann. Beispielsweise kann das äußere Element auch durch Passen an das innere Element an dem inneren Element fixiert werden.
Das äußere Element kann auch so ausgeführt sein, dass es nicht von dem inneren Element abgenommen werden kann. Beispielsweise kann das äußere Element durch einen Klebstoff an dem inneren Element fixiert sein.
Die Elektromotoren nach den vorliegenden Ausführungsformen sind Elektromotoren, die die Hauptachse einer Werkzeugmaschine drehen, doch besteht keine Beschränkung auf eine derartige Ausführung und kann die vorliegende Erfindung auf beliebige Elektromotoren, die in Umgebungen angeordnet werden, in denen die Gefahr eines Eindringens von Fremdkörpern besteht, angewendet werden.
Nach der vorliegenden Erfindung kann ein Elektromotor bereitgestellt werden, bei dem das Eindringen von Fremdkörpern durch einen einfachen Aufbau unterdrückt werden kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können passend kombiniert werden. In den einzelnen oben beschriebenen Zeichnungen sind gleiche oder identische Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und beschränken die Erfindung nicht. Die Ausführungsformen beinhalten Änderungen der in den Ansprüchen angegebenen Ausführungsformen.

Claims

Elektromotor (1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass er einen Rotor (11), der eine Drehwelle (13) aufweist, ein Gehäuse (51), das die Drehwelle hält und an einer Seite angeordnet ist, an der die Drehwelle mit einem anderen Element gekoppelt wird, und ein ringförmiges Element (40), das an dem Gehäuse gehalten wird, umfasst, wobei die Drehwelle einen kreisringförmigen Vorsprungsabschnitt (28) umfasst, der in der radialen Richtung vorspringt, wobei das ringförmige Element gegenüberliegende Abschnitte (41b, 42b), die in einem vorab festgelegten Abstand von einer in der Umfangsrichtung verlaufenden Fläche des Vorsprungsabschnitts angeordnet sind, einen ersten Abdeckabschnitt (41c), der einer ersten Fläche (28a) an einer Seite des Vorsprungsabschnitts gegenüberliegt, und einen zweiten Abdeckabschnitt (42c), der einer zweiten Fläche (28b) an der anderen Seite des Vorsprungsabschnitts gegenüberliegt, umfasst, wobei der erste Abdeckabschnitt so plattenförmig gebildet ist, dass er parallel zu der ersten Fläche verläuft, wobei der zweite Abdeckabschnitt so plattenförmig gebildet ist, dass er parallel zu der zweiten Fläche verläuft, wobei der erste Abdeckabschnitt und der zweite Abdeckabschnitt so von dem Vorsprungsabschnitt beabstandet sind, dass ein Druck eines Raums zwischen dem ersten Abdeckabschnitt und der ersten Fläche einem Druck eines Raums zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt und der zweiten Fläche gleich wird.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauheit der ersten Fläche so ausgeführt ist, dass sie der Oberflächenrauheit der zweiten Fläche gleich ist, wobei der Abstand zwischen dem ersten Abdeckabschnitt und der ersten Fläche so ausgeführt ist, dass er dem Abstand zwischen dem zweiten Abdeckabschnitt und der zweiten Fläche gleich ist, und wobei die Länge in der radialen Richtung des ersten Abdeckabschnitts so ausgeführt ist, dass sie der Länge in der radialen Richtung des zweiten Abdeckabschnitts gleich ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauheit einer Fläche aus der ersten Fläche und der zweiten Fläche so ausgeführt ist, dass sie größer als die Oberflächenrauheit der anderen Fläche ist, wobei ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt und dem zweiten Abdeckabschnitt der einen Fläche gegenüberliegt, und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüberliegt, und wobei der Abstand zwischen dem einen Abdeckabschnitt und der einen Fläche größer als der Abstand zwischen dem anderen Abdeckabschnitt und der anderen Fläche ausgeführt ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauheit einer Fläche aus der ersten Fläche und der zweiten Fläche so ausgeführt ist, dass sie größer als die Oberflächenrauheit der anderen Fläche ist, wobei ein Abdeckabschnitt aus dem ersten Abdeckabschnitt und dem zweiten Abdeckabschnitt der einen Fläche gegenüberliegt, und der andere Abdeckabschnitt der anderen Fläche gegenüberliegt, und wobei die Länge in der radialen Richtung des einen Abdeckabschnitts kürzer als die Länge in der radialen Richtung des anderen Abdeckabschnitts ausgeführt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die gegenüberliegenden Abschnitte eine radial einwärts eingesunkene Vertiefung (47) aufweisen.
Elektromotor nach Anspruch 5, wobei das ringförmige Element ein äußeres Element (41), das den ersten Abdeckabschnitt aufweist, und ein inneres Element (42), das den zweiten Abdeckabschnitt aufweist, umfasst, wobei das äußere Element so an dem inneren Element fixiert ist, dass es von dem inneren Element abgenommen werden kann.