JP2562456B2 - Air bearing electric motor - Google Patents
Air bearing electric motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気軸受に依ってステータ要素とロータ要
素間の回転支持手段を形成した空気軸受電動モータに関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air bearing electric motor in which a rotation supporting means between a stator element and a rotor element is formed by an air bearing.
電動モータにおけるロータ要素とステータ要素との間
に回転支持手段としては、ころがり軸受が一般的に用い
られる。この場合、ころがり軸受は回転軸の軸方向に隔
たった２位置に、例えば、エンドベル形またはエンドプ
レート形の１対の軸受箱を設け、この軸受箱に組み込ん
で保持する構造が採られる。そして軸受箱自体は、静止
要素であるステータ要素の両端に同心に取付けられる構
造に成っている。A rolling bearing is generally used as a rotation supporting means between a rotor element and a stator element in an electric motor. In this case, the rolling bearing has a structure in which, for example, a pair of end bell type or end plate type bearing boxes are provided at two positions separated from each other in the axial direction of the rotating shaft, and the bearing boxes are assembled and held. The bearing box itself has a structure in which it is concentrically attached to both ends of a stator element which is a stationary element.
然しながら、ころがり軸受を用いた回転支持構造によ
ると、特に電動モータがサーボ機構等のアクチュエータ
として用いられるサーボモータであるときには、回転振
動を除去する上には限界が有り、摩擦トルクによる起動
特性にも精度上で問題となることが有る。また、回転軸
の両端にころがり軸受を設ける構造によると、モータの
軸方向の寸法は、ロータ要素及びステータ要素の軸方向
寸法と一対の軸受の軸方向の厚み分との和の寸法とな
り、故にサーボ機構内に組み込まれるとき等でコンパク
ト性が要請されるときには、必然的にころがり軸受の厚
み分が邪魔になると言う欠点がある。依って、本発明
は、モータにおける回転支持手段としての軸受要素とし
てころがり軸受を除去した新規な回転支持手段をモータ
機体内部に内蔵して構造で具備した電動モータを開発、
提供せんとするものである。However, according to the rotation support structure using the rolling bearing, there is a limit in removing the rotational vibration, especially in the case where the electric motor is a servo motor used as an actuator for a servo mechanism or the like, and the starting characteristic due to the friction torque is also limited. There may be a problem in terms of accuracy. Further, according to the structure in which the rolling bearings are provided at both ends of the rotary shaft, the axial dimension of the motor is the sum of the axial dimension of the rotor element and the stator element and the axial thickness of the pair of bearings. When compactness is required, such as when incorporated in a servo mechanism, the thickness of the rolling bearing inevitably becomes an obstacle. Therefore, the present invention has developed an electric motor having a structure in which a new rotation supporting means, which removes a rolling bearing as a bearing element as a rotation supporting means in a motor, is built in a motor body,
It is intended to be provided.
上述の問題点に鑑みて、本発明は、ころがり軸受に替
わる手段として空気軸受手段を採用し、しかも、モータ
の軸方向の長さを可及的に短縮すべく、従来のころがり
軸受の配設位置と異なり、ロータ要素とステータ要素と
の対向面を利用して空気軸受を配設するよにうしたもの
である。In view of the above-mentioned problems, the present invention adopts an air bearing means as a means to replace the rolling bearing, and further, in order to shorten the axial length of the motor as much as possible, a conventional rolling bearing arrangement is used. Unlike the position, the air bearing is arranged by utilizing the facing surfaces of the rotor element and the stator element.
本発明によれば、回転軸上に取付けられた、円筒外面
を有するロータ要素と、該ロータ要素の円筒外面と空隙
を介して対設される円筒内面を有したステータ要素とを
具備して成る電動モータにおいて、 前記ロータ要素の円筒外面と前記ステータ要素の円筒
内面との対向面問に第１の圧力空気流路を設けてラジア
ル空気軸受を形成し、 前記ロータ要素に設けられ、前記回転軸の軸心に略垂
直に形成された一対の円形面と該一対の円形面に対して
微小空隙を介して対設されるように前記ステータ要素に
形成された１対の円形面との間に第２の圧力空気流路を
設けてスラスト空気軸受を形成し、かつ 前記ステータ要素に設けられ、外部圧力空気源からの
圧力空気を導入する空気入口及び該空気入口から該ステ
ータ要素の内部を通って前記第１、第２の両圧力空気流
路に共通に連通した圧力空気配管路を形成して、 成り、モータ機体に空気軸受を内蔵した構成を有するも
ので、生産ラインや工場現場では、一般的に10Kg/cm2よ
り低圧力の圧力空気源が常設されているから、その圧力
空気源を利用して電動モータの上記空気圧軸受に供給す
ればよい。以下、本発明を、実施例に基づいて詳細に説
明する。According to the present invention, there is provided a rotor element having a cylindrical outer surface, mounted on a rotating shaft, and a stator element having a cylindrical inner surface opposed to the cylindrical outer surface of the rotor element via a gap. In the electric motor, a first pressure air flow path is provided at an opposing surface between an outer cylindrical surface of the rotor element and an inner cylindrical surface of the stator element to form a radial air bearing. Between a pair of circular surfaces formed substantially perpendicular to the axis of and a pair of circular surfaces formed on the stator element so as to be opposed to the pair of circular surfaces through a minute gap. A second pressure air flow path is provided to form a thrust air bearing, and an air inlet is provided in the stator element for introducing pressure air from an external pressure air source and an air inlet through the interior of the stator element. The first, the first To form a pressure air pipe passage communicating with the common to both the pressure air flow path comprises, one having a structure with a built-in air bearing motor body, the production line or factory floor, generally 10 Kg / cm 2 Since a lower pressure air source is permanently installed, the pressure air source may be used to supply the air pressure bearing of the electric motor. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
第１図は、本発明による空気軸受電動モータの１実施
例の要部構造を示した断面図、第２図は、同第１図のII
−II線による断面図、第３図は、本発明の他の実施例の
要部構造を示した第１図と同様の断面図、第４図は、同
他の実施例による電動モータのステータ要素に形成した
ラジアル空気軸受用の圧力空気流路を示した展開図、第
５図は、ラジアル空気軸受用の圧力空気流路をロータ要
素の外周面に形成した実施例を示した正面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the main part of one embodiment of an air bearing electric motor according to the present invention, and FIG. 2 is a II of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line II, FIG. 3 is a sectional view similar to FIG. 1 showing a main part structure of another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a stator of an electric motor according to the other embodiment. FIG. 5 is a development view showing the pressure air flow passage for the radial air bearing formed in the element, and FIG. 5 is a front view showing an embodiment in which the pressure air flow passage for the radial air bearing is formed on the outer peripheral surface of the rotor element. is there.
第１図及び第２図を参照すると、この実施例による空
気軸受電動モータは10は、例えば、サーボモータとして
形成され、中心部に回転軸12を有し、この回転軸12の前
端12aが他の被回転体との結合端を成している。この回
転軸12上にはロータ要素14が楔着法等の適宜の固定方法
で取付けられており、回転軸12と一体の回転体を形成す
ると共に磁場を形成する永久磁石が固着されるか又は励
磁コイルが装入されている。このロータ要素14は円筒形
の外形形状を有し、故に円筒外周面14aを備えている。
一方、このロータ要素14の円筒外周面14aの周囲には空
隙を介してステータ要素16が設けられている。このステ
ータ要素16には主巻線と制御巻線とが装着さているが、
本実施例では、発明の要部に関連を有しないために図示
を省略してある。また、ステータ要素16の前端と後端に
は夫々エンドプレート状の薄板部材18a、18bが接着法等
の適宜の固定方法で取付けられており、前端側の薄板部
材18aには本空気軸受電動モータ10を他の機器に装着す
るための取付け孔20が外周に適数個、形成されている。Referring to FIGS. 1 and 2, an air bearing electric motor 10 according to this embodiment is formed, for example, as a servomotor, and has a rotary shaft 12 at its center, and a front end 12a of the rotary shaft 12 is the other end. It forms the coupling end with the rotating body. A rotor element 14 is mounted on the rotary shaft 12 by an appropriate fixing method such as a wedge method, and a permanent magnet that forms a rotating body integral with the rotary shaft 12 and forms a magnetic field is fixed or Excitation coil is installed. The rotor element 14 has a cylindrical outer shape and therefore has a cylindrical outer peripheral surface 14a.
On the other hand, a stator element 16 is provided around the cylindrical outer peripheral surface 14a of the rotor element 14 with a gap. The main winding and the control winding are attached to this stator element 16,
In this embodiment, the illustration is omitted because it is not related to the main part of the invention. Further, end plate-shaped thin plate members 18a and 18b are attached to the front end and the rear end of the stator element 16 by an appropriate fixing method such as an adhesive method, and the air bearing electric motor is attached to the front end side thin plate member 18a. An appropriate number of mounting holes 20 for mounting the device 10 on another device are formed on the outer periphery.
さて、このステータ要素16と、上記エンドプレート状
の薄板部材18a、18bとの３者には空気軸受を構成する圧
力空気流路が形成されている。即ち、外部から圧力空気
を導入する空気入口22が薄板部材18bの外周部の適所に
形成され、この空気入口22はステータ要素16のコア内に
形成された空気流路24と該薄板部材18bの内面に穿設さ
れた空気流路26とに流入する。空気流路24に流入した圧
力空気は更に薄板部材18aに形成された空気流路28を経
て、同じく薄板部材18aに形成された環状の深溝30に流
入する。他方、薄板部材18bの空気流路26に流入した圧
力空気は同じく薄板部材18bに穿設された環状の深溝32
に流入する。こうして、前後両方の深溝30、32に流入し
た圧力空気は、一方ではロータ要素14の外周面14aとス
テータ要素16の円筒形内周面16aとの間の環状空隙34に
流入し、このとき、圧力空気は、静圧的に軸受圧力を上
記ロータ要素14の外周面14aとステータ要素16の円筒形
内周面16aとの間に発生し、これにより、ロータ要素14
は、ステータ要素16に対して回転可能に維持される。Now, the stator element 16 and the end plate-shaped thin plate members 18a and 18b are provided with a pressure air flow passage forming an air bearing. That is, an air inlet 22 for introducing pressure air from the outside is formed at a proper position on the outer peripheral portion of the thin plate member 18b, and the air inlet 22 is formed between the air flow path 24 formed in the core of the stator element 16 and the thin plate member 18b. It flows into the air flow path 26 formed on the inner surface. The compressed air flowing into the air flow path 24 further flows through the air flow path 28 formed in the thin plate member 18a and then into the annular deep groove 30 also formed in the thin plate member 18a. On the other hand, the compressed air that has flowed into the air flow path 26 of the thin plate member 18b has an annular deep groove 32 also formed in the thin plate member 18b.
Flows into. Thus, the compressed air flowing into both the front and rear deep grooves 30, 32 flows into the annular gap 34 between the outer peripheral surface 14a of the rotor element 14 and the cylindrical inner peripheral surface 16a of the stator element 16, and at this time, The pressurized air statically generates bearing pressure between the outer peripheral surface 14a of the rotor element 14 and the cylindrical inner peripheral surface 16a of the stator element 16, whereby the rotor element 14
Are rotatably maintained with respect to the stator element 16.
ロータ要素14の外周面14aとステータ要素16の円筒形
内周面16aとの間の環状空隙34に流入した圧力空気は、
ステータ要素16の適所に前記環状空隙34と連通するよう
に形成された空気流路36を経て、モータ外部に放出され
る。The pressurized air flowing into the annular gap 34 between the outer peripheral surface 14a of the rotor element 14 and the cylindrical inner peripheral surface 16a of the stator element 16 is
The air is discharged to the outside of the motor through an air flow path 36 formed at a proper position of the stator element 16 so as to communicate with the annular space 34.
他方、前記深溝30、32に流入した圧力空気の一部は、
前後の薄板部材18a、18bにおけるロータ要素14の両端面
と対向した各内面に放射状に穿設され、且つ上記深溝30
又は32に連通した複数の空気流路38と40とに流入する。
これらの放射状の空気流路38又は40は円周方向全域に渡
って好ましくは等間隔で、しかも深溝より浅い溝路とし
て形成され、深溝30又は32内の圧力空気を該放射状に導
入して、ロータ要素14の両端面との間で圧力空気の流動
層を形成してスラスト軸受力を発生する。つまり、スラ
スト空気軸受を構成しているのである。こうして、１つ
の空気入口22から導入した圧力空気を利用してラジアル
空気軸受及びスラスト空気軸受の両者を形成しているの
である。上述の説明において、ロータ要素14とスラスト
要素16との間に形成された空隙34、空気流路36が第１の
圧力空気流路を成し、他方、放射状の複数の空気流路3
8、40が第２の空気流路を成し、空気入口22から厚力空
気を導入する空気流路24、26、28及び深溝30、32が圧力
空気配管路を成しているものである。なお、ラジアル空
気軸受を形成するための空気流路34の空隙は一般的には
約20ミクロン程度の空隙量であれば良く、同様に複数の
放射状の空気流路38、40が形成された薄板部材18a、18b
の内面と、これに対向したロータ要素14の両端面との間
に空隙量も略20ミクロン程度に維持すれば良く、これら
の空隙量はモータの回転速度、軸受剛性、軸受負荷能力
等の設計条件に応じて適正に増減調節すれば良い。な
お、空気軸受の構成のために供給される圧力空気の実際
の圧力は、既述のように、常設される10Kg/cm2を越えな
い既述の圧力空気源から空気配管路を介して導入すれば
良いが、高圧の圧力空気源が得られるときは、それを利
用して軸受圧力を一層、向上させることもできる。な
お、空気軸受の構成に使用された圧力空気は、電動モー
タ10の外部に排気すれば良く、また、このように圧力空
気を排気することから、モータ内部に発生した熱を搬
出、放熱する作用も併せて期待することができる。On the other hand, a part of the compressed air flowing into the deep grooves 30 and 32 is
The inner and outer surfaces of the front and rear thin plate members 18a and 18b, which are opposed to both end surfaces of the rotor element 14, are radially formed, and the deep groove 30 is formed.
Alternatively, the air flows into a plurality of air flow paths 38 and 40 communicating with 32.
These radial air passages 38 or 40 are preferably formed at equal intervals over the entire circumferential direction, and are formed as groove channels shallower than the deep groove, and the pressure air in the deep groove 30 or 32 is introduced radially, A fluidized bed of compressed air is formed between both end surfaces of the rotor element 14 to generate thrust bearing force. That is, it constitutes a thrust air bearing. In this way, both the radial air bearing and the thrust air bearing are formed by using the pressure air introduced from one air inlet 22. In the above description, the air gap 34 and the air passage 36 formed between the rotor element 14 and the thrust element 16 form a first pressure air passage, while the plurality of radial air passages 3
8, 40 form a second air flow path, and the air flow paths 24, 26, 28 for introducing thick air from the air inlet 22 and the deep grooves 30, 32 form a pressure air piping path. . It should be noted that the gap of the air passage 34 for forming the radial air bearing may generally have a gap amount of about 20 microns, and similarly, a thin plate having a plurality of radial air passages 38, 40 formed therein. Members 18a, 18b
It is sufficient to maintain the amount of air gap between the inner surface of the rotor and the opposite end surfaces of the rotor element 14 which is approximately 20 microns, and these amount of air gap are designed for the rotational speed of the motor, bearing rigidity, bearing load capacity, etc. It suffices to appropriately adjust the increase or decrease according to the conditions. The actual pressure of the compressed air supplied for the construction of the air bearing is, as already mentioned, introduced from the previously mentioned pressure air source which does not exceed 10 kg / cm 2 through the air pipe line. However, when a high pressure air source is obtained, it can be utilized to further improve the bearing pressure. The pressure air used for the construction of the air bearing may be exhausted to the outside of the electric motor 10, and since the pressure air is exhausted in this manner, the heat generated inside the motor is carried out and released. Can be expected together.
上述の説明から明らかなように、空気軸受を電動モー
タの回転支持手段として設ければ、従来のころがり軸受
のように軸受部に対する潤滑油の補給、一定寿命経過後
の交換等の煩わしい作業を必要としないから、電動モー
タ自体の耐用寿命が、軸受寿命に依って左右されると言
う不都合が回避できるのである。また、空気軸受が回転
軸12の軸端領域に形成されずに、ロータ要素とステータ
要素との間に形成されるから、従来のころがり軸受を保
持する大きなエンドブラケット手段を要さず、薄板部材
の適用で良いことから、電動モータ10の軸方向長さの短
縮によるコンパクト化対策を達成することもできるので
ある。更に、ロータ要素14の外周面14a及びステータ要
素16の内周面16aは元々モータの構成上で、真円度、相
互同心度が要求されるから、空気軸受の構成による加工
の困難化が生ずることはないのである。しかも、ロータ
要素14とステータ要素16との両者間の空隙は、空気軸受
作用によってモータの作動中に必然的に常に略一定した
間隙条件となるから、モータの電気的機能の面からも空
隙を小さく形成すれば、モータを磁界の強度も増加して
高トルクを得ることができる。As is clear from the above description, if the air bearing is provided as the rotation supporting means of the electric motor, it is necessary to carry out troublesome work such as replenishment of lubricating oil to the bearing portion and replacement after a certain life has passed, like a conventional rolling bearing. Therefore, it is possible to avoid the inconvenience that the useful life of the electric motor itself depends on the bearing life. Further, since the air bearing is not formed in the shaft end region of the rotating shaft 12 but is formed between the rotor element and the stator element, a large end bracket means for holding the conventional rolling bearing is not required, and the thin plate member is not required. Therefore, it is possible to achieve a compact measure by shortening the axial length of the electric motor 10. Further, since the outer peripheral surface 14a of the rotor element 14 and the inner peripheral surface 16a of the stator element 16 are originally required to have roundness and mutual concentricity in the structure of the motor, it becomes difficult to process due to the structure of the air bearing. There is no such thing. Moreover, the air gap between the rotor element 14 and the stator element 16 inevitably results in a substantially constant air gap condition during the operation of the motor due to the air bearing action. If the motor is made small, the strength of the magnetic field of the motor is increased and high torque can be obtained.
第１図に示した実施例では、ステータ要素16の両側に
エンドプレート状の薄板部材18a、18bを設けたが、この
ような薄板部材を設けることなく、ステータ要素16のコ
ア部材を作製する段階に予めこれら薄板部材を含めた形
状のコア部材を形成すれば、ステータ要素16のコア部材
内に圧力空気配管路を形成し、両端の薄板部材を省除す
ることもでき、それに依って電動モータの軸方向長さを
更に短縮することができる。In the embodiment shown in FIG. 1, end plate-shaped thin plate members 18a and 18b are provided on both sides of the stator element 16. However, the core member of the stator element 16 can be manufactured without providing such thin plate members. If a core member having a shape including these thin plate members is formed in advance, a pressure air pipe line can be formed in the core member of the stator element 16 and the thin plate members at both ends can be omitted. The axial length of can be further shortened.
次に第３図から第５図を参照すると、本発明の他の実
施例による空気軸受電動モータ110が示されている。こ
の実施例では、回転軸112上に固着されたロータ要素114
が、中央部に全周にわたって凸部形状をした円形環状部
114bを形成具備し、この円形環状部114bの両側に円筒外
周面114aが分離して形成されている。そして上記円形環
状部114bは、回転軸112の中心に対して垂直に設けられ
た１対の立面114cを備えている。他方、このロータ要素
114の外周にはステータ要素116が設けられるが、このス
テータ要素116の円筒状のコア部材117には、円筒形の内
周面116aが空隙134を介して設けられ、この空隙が後述
のように、ラジアル空気軸受を形成するための第１の圧
力空気流路を形成している。このロータ要素116の内周
面116aの中央部には前記ロータ要素114の凸形の円形環
状部114bと相補形の凹形状の深溝116bが穿設されてお
り、この深溝116bは、ステータ要素116のコア部材117の
外周面の略中央部に開口した空気入口122と空気流路124
を介して連通している。従って、外部から導入される圧
力空気は、空気入口122から空気流路124を経て、深溝11
6bに導入され、ここから１つの空気流れは、ロータ要素
114の円形環状部114bの両側の立面114c、11cに沿って流
動し、空気流路124と略反対の位置においてステータ要
素116のコア部材117に穿設された空気通路136から外部
に放出される。そして、この流動の間にロータ要素114
の円形環状部114bの立面114cの位置でスラスト空気軸受
を構成するのである。3-5, an air bearing electric motor 110 according to another embodiment of the present invention is shown. In this embodiment, the rotor element 114 fixed on the rotating shaft 112.
Is a circular annular part with a convex shape all around the center
114b is formed and provided, and a cylindrical outer peripheral surface 114a is separately formed on both sides of the circular annular portion 114b. The circular annular portion 114b has a pair of upright surfaces 114c provided perpendicularly to the center of the rotating shaft 112. On the other hand, this rotor element
A stator element 116 is provided on the outer periphery of 114, and a cylindrical core member 117 of the stator element 116 is provided with a cylindrical inner peripheral surface 116a via a gap 134, which is described later. , Forming a first pressure air flow path for forming a radial air bearing. A deep groove 116b having a concave shape complementary to the convex circular annular portion 114b of the rotor element 114 is formed in the center of the inner peripheral surface 116a of the rotor element 116, and the deep groove 116b is formed in the stator element 116a. Of the core member 117, the air inlet 122 and the air flow path 124 opened in the substantially central portion of the outer peripheral surface of the core member 117.
Through the. Therefore, the pressurized air introduced from the outside passes through the air inlet 122, the air flow path 124, and the deep groove 11.
6b, from which one air stream is introduced into the rotor element
It flows along the vertical surfaces 114c, 11c on both sides of the circular annular portion 114b of 114, and is discharged to the outside from the air passage 136 formed in the core member 117 of the stator element 116 at a position substantially opposite to the air flow path 124. It And during this flow the rotor element 114
The thrust air bearing is formed at the position of the upright surface 114c of the circular annular portion 114b.
一方、ステータ要素116の深溝116bに導入された圧力
空気の他の一つの空気流れは、ロータ要素114の円形環
状部114bの両側の空隙134に沿って、夫々軸方向の外側
に向けて流れる。このとき、ステータ要素116の内周面1
16aには、第４図に示すように、深溝116bから回転軸112
の軸心と平行に軸方向に延びた複数の放射状の空気流路
140a、140bが形成されており、これらの空気流路140a、
140bが圧力空気をロータ要素114の外周面114の周囲に均
等に導いてラジアル空気軸受を構成するのである。な
お、上記の第４図に示した複数の放射状の空気流路140
a、140bは、ステータ要素116の内周面116aに形成するこ
とに換えて、第５図に略示するようにロータ要素114の
外周面114aに形成しても良い。On the other hand, another one of the compressed air introduced into the deep groove 116b of the stator element 116 flows axially outward along the gaps 134 on both sides of the circular annular portion 114b of the rotor element 114. At this time, the inner peripheral surface 1 of the stator element 116
16a, as shown in FIG. 4, from the deep groove 116b to the rotary shaft 112.
Radial air passages extending axially parallel to the axis of the
140a, 140b are formed, these air flow path 140a,
140b guides the compressed air evenly around the outer peripheral surface 114 of the rotor element 114 to form a radial air bearing. In addition, the plurality of radial air flow paths 140 shown in FIG.
Instead of being formed on the inner peripheral surface 116a of the stator element 116, the a and 140b may be formed on the outer peripheral surface 114a of the rotor element 114 as schematically shown in FIG.
この第２の実施例は、外部から圧力空気をステータ要
素の軸方向における略中央部に在る空気入口122に導
き、ここから、モータ110の軸方向に見た左右両方向に
均等に圧力空気を分配流動させた構成を採っているか
ら、対称性に優れ、安定した剛性度の高い空気軸受を形
成することができるのである。In the second embodiment, pressure air is introduced from the outside to an air inlet 122 located substantially in the center of the stator element in the axial direction, and from there, the pressure air is evenly distributed in both the left and right directions as seen in the axial direction of the motor 110. Since it has a distributed flow structure, it is possible to form an air bearing having excellent symmetry and stable rigidity.
以上、本発明を２つの実施例に就いて説明したが、要
するに、本発明は電動モータの回転軸両端域ではなく、
ロータ要素とステータ要素との対向部分に空気軸受機構
を設けたものであり、この発明思想に基づいて他の実施
例を形成することも可能であることは言うまでもない。The present invention has been described above with reference to two embodiments. In short, the present invention is not limited to both end regions of the rotating shaft of the electric motor,
It is needless to say that the air bearing mechanism is provided in the facing portion between the rotor element and the stator element, and other embodiments can be formed based on the concept of the present invention.
以上の説明から、本発明によれば、従来のころがり軸
受とは異なり、潤滑や交換等の保守作業を一切不要とし
た空気軸受電動モータが提供され、しかも、その空気軸
受が、モータのロータ要素とステータ要素の対向領域に
形成されるから、モータ機体内部に内蔵され、故に、こ
ろがり軸受を配置した従来のモータの領域を排除して軸
方向寸法を短縮したコンパクトな電動モータが得られる
のである。また、空気軸受は圧力空気の静圧的作用と動
圧的作用の両者により、回転するロータ要素をステータ
要素に対して常に安定した位置において回転動作させる
から、従来のころがり軸受に伴う回転振動も除去できる
効果が得られるのである。From the above description, according to the present invention, unlike the conventional rolling bearing, there is provided an air bearing electric motor that requires no maintenance work such as lubrication and replacement, and the air bearing is a rotor element of the motor. Since it is formed in the opposing area of the stator element and the stator element, it is built in the inside of the motor body, and therefore, the area of the conventional motor in which the rolling bearing is arranged is eliminated, and a compact electric motor having a reduced axial dimension can be obtained. . Further, since the air bearing causes the rotating rotor element to rotate at a stable position with respect to the stator element by both the static pressure action and the dynamic pressure action of the compressed air, the rotational vibration associated with the conventional rolling bearing also occurs. The effect that can be removed is obtained.
また、従来形式のようなロータ、ステータ間の隙間が
ロータ、ステータの両端に構成されている形式と異な
り、本案ではロータ、ステータ間の空隙そのものが軸受
となっているため、その隙間を従来形よりも小さな隙間
に安定的につめることが出来るので、モータ駆動に有効
な磁束密度をより安全に高めることができる。Also, unlike the conventional type in which the gap between the rotor and the stator is configured at both ends of the rotor and the stator, in this proposal, the gap between the rotor and the stator itself is the bearing, so that gap is Since a smaller gap can be stably filled, the magnetic flux density effective for driving the motor can be increased more safely.
第１図は、本発明による空気軸受電動モータの１実施例
の要部構造を示した断面図、第２図は、同第１図のII−
II線による断面図、第３図は、本発明の他の実施例の要
部構造を示した第１図と同様の断面図、第４図は、同他
の実施例による電動モータのステータ要素に形成したラ
ジアル空気軸受用の圧力空気流路を示した展開図、第５
図は、ラジアル空気軸受用の圧力空気流路をロータ要素
の外周面に形成した実施例を示した正面図。 10、110……電動モータ、 12、112……回転軸、 14、114……ロータ要素、 14a、114a……外周面、 16、116……ステータ要素、 16a、116a……内周面、 22、122……空気入口、 24、26、28……空気流路、 30、32……深溝、34……空隙、 38・40……放射状空気流路、 114b……円形環状部、 114c……立面、116b……深溝、 134……空隙、 140a、140b……放射状空気流路。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the essential part of an embodiment of an air bearing electric motor according to the present invention, and FIG.
A sectional view taken along line II, FIG. 3 is a sectional view similar to FIG. 1 showing a main part structure of another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a stator element of an electric motor according to the other embodiment. 5 is a development view showing a pressure air flow path for a radial air bearing formed in FIG.
The figure is a front view showing an embodiment in which a pressure air passage for a radial air bearing is formed on an outer peripheral surface of a rotor element. 10, 110 ... Electric motor, 12, 112 ... Rotating shaft, 14, 114 ... Rotor element, 14a, 114a ... Outer peripheral surface, 16, 116 ... Stator element, 16a, 116a ... Inner peripheral surface, 22 , 122 …… air inlet, 24, 26, 28 …… air passage, 30, 32 …… deep groove, 34 …… void, 38 ・ 40 …… radial air passage, 114b …… circular annular part, 114c …… Elevation, 116b ... Deep groove, 134 ... Void, 140a, 140b ... Radial air flow path.
Claims (3)
るロータ要素と、該ロータ要素の円筒外面と空隙を介し
て対設される円筒内面を有したステータ要素とを具備し
て成る電動モータにおいて、 前記ロータ要素の円筒外面と前記ステータ要素の円筒内
面との対向面間に第１の圧力空気流路を設けてラジアル
空気軸受を形成し、 前記ロータ要素に設けられ、前記回転軸の軸心に垂直に
形成された一対の円形面と該一対の円形面に対して微小
空隙を介して対設されるように前記ステータ要素に形成
された１対の円形面との間に第２の圧力空気流路を設け
てスラスト空気軸受を形成し、かつ 前記ステータ要素に設けられ、外部圧力空気源からの圧
力空気を導入する空気入口及び該空気入口から該ステー
タ要素の内部を通って前記第１、第２の両圧力空気流路
に共通に連通した圧力空気配管路を形成して、 成り、モータ機体に空気軸受を内蔵した構成を特徴とす
る空気軸受電動モータ。1. An electric motor comprising a rotor element mounted on a rotating shaft and having a cylindrical outer surface, and a stator element having a cylindrical inner surface opposed to the cylindrical outer surface of the rotor element through a gap. In the motor, a radial air bearing is formed by providing a first pressure air flow passage between the opposing surfaces of the cylindrical outer surface of the rotor element and the cylindrical inner surface of the stator element, the radial air bearing is formed, and the radial air bearing is provided on the rotor element. A second member is provided between a pair of circular surfaces formed perpendicular to the axis and a pair of circular surfaces formed on the stator element so as to be opposed to the pair of circular surfaces through a minute gap. A pressure air flow path is provided to form a thrust air bearing, and the stator element is provided with an air inlet for introducing pressure air from an external pressure air source and the air inlet through the interior of the stator element to Both first and second To form a pressure air pipe passage communicating with the common force air flow path comprises an air bearing motor, characterized in configuration with a built-in air bearing motor body.
軸心に垂直に形成された前記一対の円形面は、該ロータ
要素の軸方向における両端面から成り、かつ、該ロータ
要素の該一対の円形面と微小空隙を介して対設された前
記ステータ要素の一対の円形面は、該ステータ要素の両
端にそれぞれ具備された薄板部材の各内面から成る特許
請求の範囲1.に記載の空気軸受電動モータ。2. The pair of circular surfaces provided on the rotor element and formed perpendicularly to the axis of the rotating shaft comprises both end surfaces in the axial direction of the rotor element, and The pair of circular surfaces of the stator element, which are opposed to each other through a pair of circular surfaces and a minute gap, are the inner surfaces of thin plate members respectively provided at both ends of the stator element. Air bearing electric motor.
軸心に垂直に形成された前記一対の円形面は、該ロータ
要素の外周面における軸方向の略中央位置に突出させた
円形環状部の両立面から成り、かつ、該ロータ要素の該
一対の円形面と微小空隙を介して対設された前記ステー
タ要素の一対の円形面は、該ステータ要素の前記円筒内
周面に凹設された各内壁面から成る特許請求の範囲1.に
記載の空気軸受電動モータ。3. A pair of circular surfaces, which are provided on the rotor element and are formed perpendicularly to the axis of the rotary shaft, are circular annular rings projecting to a substantially central position in the axial direction on the outer peripheral surface of the rotor element. And the pair of circular surfaces of the stator element, which are opposed to the pair of circular surfaces of the rotor element via a minute gap, are recessed in the cylindrical inner peripheral surface of the stator element. The air-bearing electric motor according to claim 1, which comprises the respective inner wall surfaces.
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1987
- 1987-07-16 JP JP62175945A patent/JP2562456B2/en not_active Expired - Fee Related
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