JP2003324889A - 予圧バネ及び電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転がり軸受けの電食を防止する予圧バネ及び
それを用いた電動機を提供する。 【解決手段】 回転軸１を支持する内輪３ａと、ブラケ
ット４に保持される外輪３ｂと、内輪３ａと外輪３ｂと
の間に配設される多数のボール３ｃとを有する転がり軸
受け３と、転がり軸受け３に予圧を付与する予圧バネ８
とを備え、予圧バネ８が内輪３ａとブラケット４を導通
するブラシ８ｃを有した電動機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予圧バネ及びそれ
を用いた電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の誘導型電動機を示す概略
構造図である。内部構造を示すため、中心軸より上部の
筐体を半裁して示した。又、後述する絶縁体の配設位置
を示すため、図面上に複数の絶縁体を示した。

【０００３】図２に示すように、従来の誘導型電動機
は、回転軸１と、回転軸１に固定され、導体からなるロ
ータ２（回転子）と、回転軸１を支持する転がり軸受３
と、転がり軸受３を保持し、電動機の端面側の筐体とな
るブラケット４と、ブラケット４を保持し、電動機の側
面側の筐体となるフレーム５と、フレーム５に保持さ
れ、ロータ２の周囲に円筒状に配設されたステータ６
（固定子）と、ステータ６内部に配設されたコイル７を
有している。

【０００４】上記誘導型電動機は、ステータ６の形成す
る回転磁界によって、導体等からなるロータ２に電磁誘
導作用による電流が流れ、この電流により発生するロー
タ２の磁界と、ステータ６の回転磁界との相互作用によ
り、ロータ２が回転し、ロータ２が固定された回転軸１
が回転する。

【０００５】図３は、従来の誘電型電動機の転がり軸受
部分を示す図であり、（ａ）は転がり軸受部分を示す概
略構成図、（ｂ）は予圧バネの正面図である。

【０００６】図３（ａ）に示すように、転がり軸受３
は、回転軸１を支持する内輪３ａと、ブラケット４に保
持される外輪３ｂと、内輪３ａと外輪３ｂとの間に配設
される多数のボール３ｃとからなり、ブラケット４に保
持される外輪３ｂに対して、ボール３ｃが回転すること
で、内輪３ａが回転軸１を支持する構造である。ボール
３ｃ等の回転がスムーズに行われるように、ボール３ｃ
の周りには、潤滑材となるグリース等が封入されてお
り、グリースの飛散防止と外部からの異物の侵入防止の
ため、内輪３ａと外輪３ｂの側面部にはシール３ｄが配
設されている。又、多数のボール３ｃは、ボール３ｃを
回転自在に支持するホルダ３ｅに保持されている。

【０００７】上記構造の転がり軸受３を備えた誘電型電
動機は、通常、転がり軸受３のバックラッシュを抑える
ため、転がり軸受３に予圧を付与するリング状の予圧バ
ネ９が、転がり軸受３とブラケット４との間隙に設けら
れている。図３（ｂ）に示すように、予圧バネ９は、複
数の凸部９ａ及び凹部９ｂを有し、その凹凸部９ａ、９
ｂが、転がり軸受３及びブラケット４に接触し、凹凸部
９ａ、９ｂの変形による付勢力により、転がり軸受３に
予圧を与えている。

【０００８】上記構造の誘導型電動機を、一般的な商用
電源である正弦波で駆動する場合、コイル７の中性電位
が零電位であり、変動が無いため、ロータ２に発生する
電荷による電食はなく、転がり軸受３等に電食対策が取
られていないことが多い。

【０００９】ところが、上記構造の誘導型電動機では、
ステータ６のコイル７の各相に印加される電源電圧に不
平衡が生じたり、各相の巻線に不平衡が生じたりするこ
とによる磁気的不平衡や静電誘導等により、ロータ２に
電荷が蓄積される。ロータ２に蓄積された電荷は、回転
軸１、転がり軸受３を経由して、ブラケット４側へ軸電
流となって流れる。これは、ブラケット４と接する転が
り軸受３のボール３ｃの部分で潤滑剤を介して放電を起
すことにより軸電流が流れることとなり、この放電によ
り、ボール３ｃで電食が発生することとなる。この電食
により、ボール３ｃが損傷した場合、異音が発生した
り、ボール３ｃが焼き付いたりするおそれがある。

【００１０】特に、可変速運転をするためインバータ装
置を用いて誘導型電動機を駆動する場合、ステータ６に
対してロータ２は、電気的に浮いた状態であるため、イ
ンバータ装置が発生する高調波と、ロータ２とステータ
６間の静電容量により電荷が発生し蓄積されやすくな
り、ロータ２に蓄積された電荷が、転がり軸受３を通じ
て流れ、転がり軸受３のボール３ｃ等が電食されやすく
なる。

【００１１】上記電食の対策としては、大きく分けると
２つの方法がある。一つ目は、回転軸１に流れる軸電流
の回路を遮断して電流を流さない方法である。例えば、
回転軸１とブラケット４間を絶縁することが一般的であ
る。

【００１２】具体的には、以下の方法がある。 （１−１）転がり軸受３のボール３ｃにセラミックボー
ルを採用する（図３（ａ）参照）。 （１−２）転がり軸受３の内輪３ａの内径面又は外輪３
ｂの外径面に、セラミックを溶射する（図３（ａ）参
照）。 （１−３）ロータ２の鉄心と回転軸１の嵌め合い部に、
セラミックを溶射またはセラミックスリーブをはめ込む
（図２の絶縁体１０ａ参照）。 （１−４）転がり軸受３とブラケット４の間に絶縁体１
０ｂを挿入する（図２の絶縁体１０ｂ参照）。 （１−５）電動機の筐体の端面側のブラケット４を２分
割して、その間に絶縁体１０ｃをいれる（図２の絶縁体
１０ｃ参照）。 （１−６）電動機の筐体の側面側のフレーム５と端面側
のブラケット４の間に絶縁体１０ｄを入れる（図２の絶
縁体１０ｄ参照）。

【００１３】二つ目の方法として、回転軸１からの電流
のバイパス回路を作る方法がある。

【００１４】具体的には以下の方法がある。 （２−１）回転軸１に導体のブラシをつけ、ブラシを電
流の経路とする。 （２−２）回転軸１が接続された負荷側の軸に電流を逃
がし、電流の経路とする。 （２−３）ボール３ｃの潤滑材に導電性のものを使用
し、潤滑剤自体を電流の経路とする。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法でも、各々以下の問題がある。 （１）セラミックボールを使用する場合、鋼球に比較し
て２０〜３０倍高価である。又、セラミックの溶射、セ
ラミックスリーブもセラミックボール以上に高価である
（上述１−１、１−２、１−３参照）。 （２）転がり軸受等にセラミック以外の絶縁体を用いる
場合、絶縁体は金属に比べ著しく熱伝導率が低く、転が
り軸受の発熱を拡散できず、温度が著しく上昇して焼損
の原因となる（上述１−４参照）。 （３）２分割されたブラケットの間やフレームとブラケ
ットとの間に絶縁体のスペーサを入れる場合、小型の電
動機（枠番号１００枠程度以下）では、価格的に厳しい
（上述１−５、１−６参照）。 （４）ブラシを付ける場合、ブラシの設置スペースが必
要となり、電動機の寸法が大きくなる（上述２−１参
照）。 （５）負荷側の機器に電流を逃がす部分がない場合があ
る（上述２−２参照）。 （６）導電性の潤滑剤（グリース）は長期間効果を持続
出来ない（上述２−３参照）。

【００１６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、転がり軸受の電食を防止する予圧バネ及びそれを用
いた電動機を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る予圧バネは、転がり軸受の内輪と導通する導通
手段を有することを特徴とする。

【００１８】上記課題を解決する本発明に係る予圧バネ
は、前記導通手段を前記内輪に接するブラシとしたこと
を特徴とする。

【００１９】上記課題を解決する本発明に係る電動機
は、回転軸を支持する内輪と、筐体に保持される外輪
と、前記内輪と前記外輪との間に配設される多数の転動
体とを有する転がり軸受と、前記転がり軸受に予圧を付
与する予圧バネとを備え、前記予圧バネが前記内輪と前
記筐体を導通する導通手段を有することを特徴とする。

【００２０】上記課題を解決する本発明に係る電動機
は、前記導通手段を前記内輪に接するブラシとしたこと
を特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係る誘電型電動機の基本
的な構造は、図２に示す従来の誘電型電動機と同等のも
のでよい。即ち、回転軸１と、回転軸１に固定され、導
体からなるロータ２と、回転軸１を支持する転がり軸受
３と、転がり軸受３を保持し、電動機の端面側の筐体と
なるブラケット４と、ブラケット４を保持し、電動機の
側面側の筐体となるフレーム５と、フレーム５に保持さ
れ、ロータ２の周囲に円筒状に配設されたステータ６
と、ステータ６内部に配設されるコイル７を有するもの
でよい。転がり軸受３の構成については後述するが、こ
れも従来と同等のものでよい。しかし、本発明では、転
がり軸受３に予圧を付与する予圧バネの構成が異なり、
予圧バネに回転軸１（転がり軸受３の内輪）との導通手
段を持たせたことが特徴である。

【００２２】図１は、本発明に係る実施形態の一例を示
す誘電型電動機の転がり軸受部分の図であり、（ａ）は
転がり軸受部分の概略構成図、（ｂ）は予圧バネの正面
図である。

【００２３】図１（ａ）に示すように、転がり軸受３の
構成も従来と同等であり、回転軸１を支持する内輪３ａ
と、筐体となるブラケット４に保持される外輪３ｂと、
内輪３ａと外輪３ｂとの間に配設される多数の転動体と
なるボール３ｃとを有している。ボール３ｃの周りに
は、潤滑油となるグリース等が封入されており、グリー
スの飛散防止と外部からの異物の侵入防止のため、内輪
３ａと外輪３ｂの側面部にはシール３ｄが配設され、ボ
ール３ｃは、ボール３ｃを回転自在に支持するホルダ３
ｅに支持されている。又、転がり軸受３のバックラッシ
ュを抑えるため、転がり軸受３に予圧を付与するリング
状の予圧バネ８が、転がり軸受３とブラケット４の間隙
に設けられている。

【００２４】本発明では予圧バネ８の構成が従来と異な
っており、予圧バネ８が、回転軸１に接する内輪３ａと
筐体となるブラケット４の間を導通する導通手段となる
ブラシ８ｃを有している。その予圧バネ８の構成を図１
（ｂ）に示す。

【００２５】図１（ｂ）に示すように、本発明に係る予
圧バネ８は、複数の凸部８ａ及び凹部８ｂを有し、その
凹凸部８ａ、８ｂが、転がり軸受３及びブラケット４に
接触し、凹凸部８ａ、８ｂの変形による付勢力により、
転がり軸受３に予圧を与えている。予圧バネ８は常にブ
ラケット４と接するように配設してあり、更に、予圧バ
ネ８の内径側に、転がり軸受３の内輪３ａと接するよう
に突設された導通手段となるブラシ８ｃが２つ設けられ
ている。ブラシ８ｃの、内輪３ａと接する部分には、点
接触とならないように孔が設けられており、又、ブラシ
８ｃの側面の形状を円弧状とすることで、常に内輪３ａ
と接するような板バネの機能を有する形状としている。
なお、本発明は、導通手段となるブラシ８ｃの数を２つ
に限定するものではなく、１つ以上であればよい。

【００２６】本発明では、予圧バネ８のブラシ８ｃを内
輪３ａに接するような形状とし、かつ、予圧バネ８を電
動機のブラケット４に接する構造としたので、回転軸１
とブラケット４との間を、予圧バネ８を介して導通状態
（短絡状態）とすることができ、ロータ２に発生した電
荷を、ブラシ８ｃ付きの予圧バネ８を経由してブラケッ
ト４へ流すことで、ボール３ｃに流れる電流を回避（バ
イパス）することができる。そのため、ボール３ｃでの
放電をなくし、ボール３ｃの電食を防止することができ
る。

【００２７】本発明は、ボール３ｃの電食の防止を、予
圧バネ８にブラシ８ｃを設けることで行えるため、別途
ブラシ等の導通手段を設けるものと比較して、簡単な構
造で、かつ、安価で対処することができる。又、ブラシ
８ｃ付きの予圧バネ８を設けるだけで電食対策ができる
ので、電動機の外形寸法を変えることなく同一のままで
行うことができる。更に、既存の電動機に対しての改造
も、予圧バネの変更のみで対処できるため、容易に電食
対策を行うことができる。

【００２８】転がり軸受３の内輪３ａと予圧バネ８のブ
ラシ８ｃの接触部分は、互いに摺動しながら接触する構
成であるが、共に熱処理を行って製造している部品であ
り、共にもともと硬度が高く、摩耗が少ないため、摺動
部分として用いても問題なく、他の方法と比較して電動
機の部品寿命をより長くすることができる。

【００２９】なお、本発明は、実施例において示した図
に限定されるものではなく、予圧バネに導通手段を持た
せる形状のものであれば、他の形状のものでもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、予圧バネ
が転がり軸受の内輪と導通する導通手段を有するので、
転がり軸受に流れる電流を回避して、導通手段にバイパ
スすることができるため、転がり軸受の電食を防止する
ことができる。

【００３１】請求項２に係る発明によれば、前記導通手
段を前記内輪に接するブラシとしたので、転がり軸受に
流れる電流を回避して、ブラシにバイパスすることがで
きるため、転がり軸受の電食を防止することができる。
又、安価、かつ、簡単な構造で電食対策ができ、電動機
の外形寸法を変えることもなく、既存の電動機に対して
の改造も容易である。更に、予圧バネは、もともと硬度
が高く、摩耗が少ないため、部品寿命をより長くするこ
とができる。

【００３２】請求項３に係る発明によれば、回転軸を支
持する内輪と、筐体に保持される外輪と、前記内輪と前
記外輪との間に配設される多数の転動体とを有する転が
り軸受と、前記転がり軸受に予圧を付与する予圧バネと
を備え、前記予圧バネが前記内輪と前記筐体を導通する
導通手段を有したので、転がり軸受に流れる電流を回避
して、導通手段にバイパスすることができるため、転が
り軸受の電食を防止することができる。

【００３３】請求項４に係る発明によれば、前記導通手
段を前記内輪に接するブラシとしたので、転がり軸受に
流れる電流を回避して、ブラシにバイパスすることがで
きるため、転がり軸受の電食を防止することができる。
又、安価、かつ、簡単な構造で電食対策ができ、電動機
の外形寸法を変えることもなく、既存の電動機に対して
の改造も容易である。更に、予圧バネと転がり軸受は、
もともと硬度が高く、摩耗が少ないため、部品寿命をよ
り長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の一例を示す誘電型電動
機の転がり軸受部分の図であり、（ａ）は転がり軸受部
分を示す概略構成図、（ｂ）は予圧バネの正面図であ
る。

【図２】従来の誘導型電動機を示す概略構造図である。

【図３】従来の誘電型電動機の転がり軸受部分を示す図
であり、（ａ）は転がり軸受部分を示す概略構成図、
（ｂ）は予圧バネの正面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ３ 転がり軸受 ３ａ 内輪 ３ｂ 外輪 ３ｃ ボール ３ｄ シール ３ｅ ホルダ ４ ブラケット ８ 予圧バネ ８ａ 凸部 ８ｂ 凹部 ８ｃ ブラシ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転がり軸受の内輪と導通する導通手段
   を有することを特徴とする予圧バネ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の予圧バネにおいて、 前記導通手段を前記内輪に接するブラシとしたことを特
   徴とする予圧バネ。
3. 【請求項３】 回転軸を支持する内輪と、筐体に保持
   される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配設される
   多数の転動体とを有する転がり軸受と、前記転がり軸受
   に予圧を付与する予圧バネとを備えた電動機において、 前記予圧バネが前記内輪と前記筐体を導通する導通手段
   を有することを特徴とする電動機。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電動機において、 前記導通手段を前記内輪に接するブラシとしたことを特
   徴とする電動機。