JP3282131B2 - モ−タの冷却構造 - Google Patents
モ−タの冷却構造Info
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- Japan
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- motor
- peripheral surface
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機等の発熱す
るモ−タ部から伸びる駆動軸を軸受で支承し、このモー
タ部の周囲に冷却媒体を流すモ−タの冷却構造に関し、
例えば、磁気軸受部を用いたモータに用いられるもので
ある。
るモ−タ部から伸びる駆動軸を軸受で支承し、このモー
タ部の周囲に冷却媒体を流すモ−タの冷却構造に関し、
例えば、磁気軸受部を用いたモータに用いられるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】磁気軸受式のスピンドルモ−タを超高速
回転させる場合、発熱源であるモ−タ部の冷却のため
に、モ−タ部よりリヤ側に位置してハウジングに貫設さ
れた送入孔からハウジング内部に冷却空気を送入する。
送入された空気はモ−タ部を軸方向に貫流し、その後、
モ−タ部よりフロント側に位置してハウジングに貫設さ
れた排出孔から外部に排出される。
回転させる場合、発熱源であるモ−タ部の冷却のため
に、モ−タ部よりリヤ側に位置してハウジングに貫設さ
れた送入孔からハウジング内部に冷却空気を送入する。
送入された空気はモ−タ部を軸方向に貫流し、その後、
モ−タ部よりフロント側に位置してハウジングに貫設さ
れた排出孔から外部に排出される。
【０００３】通常の磁気軸受式モ−タでは、駆動軸の軸
方向変位を制御するアキシャル磁気軸受部が冷却空気の
軸方向流れを堰き止めるので、この部分における冷却空
気の滞留を防止するために、アキシャル磁気軸受部のア
キシャルクリアランスカラ−に上記排出孔を貫設してい
る。
方向変位を制御するアキシャル磁気軸受部が冷却空気の
軸方向流れを堰き止めるので、この部分における冷却空
気の滞留を防止するために、アキシャル磁気軸受部のア
キシャルクリアランスカラ−に上記排出孔を貫設してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来で
は、上記排出孔２２ａは、アキシャルクリアランスカラ
−２ａの内周面から放射方向（図４参照）、又は駆動軸
９の回転方向と一致する接線方向（図５参照）に貫設さ
れており、そのために下記の不具合が生じていることが
わかった。
は、上記排出孔２２ａは、アキシャルクリアランスカラ
−２ａの内周面から放射方向（図４参照）、又は駆動軸
９の回転方向と一致する接線方向（図５参照）に貫設さ
れており、そのために下記の不具合が生じていることが
わかった。
【０００５】すなわち、駆動軸９は極めて高速回転を行
っているので駆動軸９との連れ回りにより駆動軸９の周
囲に旋回空気流が生じ（図５、図６、図７参照）、この
旋回空気流が排出孔の入口付近で周壁角部３０ａに当た
って旋回空気流に乱れ、渦や境界層の剥離を発生させ
る。そして、駆動軸９の表面でこのような境界層剥離が
生じると、旋回空気流と駆動軸９との間の摩擦が増大
し、この摩擦の増大により駆動軸９が逆に加熱される場
合も生じる。また、このように旋回空気流に乱れ、渦や
境界層の剥離が生じると、駆動軸９の回転抵抗の増大を
招いてモータの駆動電力を増大させ、それに応じてモー
タの発熱も増大し、これらがモータの冷却効率を低下さ
せる要因となっていた。
っているので駆動軸９との連れ回りにより駆動軸９の周
囲に旋回空気流が生じ（図５、図６、図７参照）、この
旋回空気流が排出孔の入口付近で周壁角部３０ａに当た
って旋回空気流に乱れ、渦や境界層の剥離を発生させ
る。そして、駆動軸９の表面でこのような境界層剥離が
生じると、旋回空気流と駆動軸９との間の摩擦が増大
し、この摩擦の増大により駆動軸９が逆に加熱される場
合も生じる。また、このように旋回空気流に乱れ、渦や
境界層の剥離が生じると、駆動軸９の回転抵抗の増大を
招いてモータの駆動電力を増大させ、それに応じてモー
タの発熱も増大し、これらがモータの冷却効率を低下さ
せる要因となっていた。
【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、上記した排出孔の入付近における冷却媒体流の
乱れによる駆動電力の増大を防止したモータ冷却構造を
提供することをその目的としている。
であり、上記した排出孔の入付近における冷却媒体流の
乱れによる駆動電力の増大を防止したモータ冷却構造を
提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるモ−タの
冷却構造は、円筒状のハウジングと、該ハウジング内に
その軸心に沿って回転自在に挿通される駆動軸と、該ハ
ウジング内に配設され前記駆動軸を回転自在に保持する
ラジアル軸受部と、前記ハウジング内に配設され前記駆
動軸を駆動するモ−タ部と、該モ−タ部の一方側に位置
して前記ハウジングに貫設され該ハウジング内へ冷却媒
体を送入する送入孔と、前記モ−タ部の他方側に位置し
て前記ハウジングに貫設され該ハウジング内の前記冷却
媒体を外部に排出する排出孔とを備えるモ−タの冷却構
造において、前記ハウジング内に送入された冷却媒体
は、前記ハウジングの内周面と前記駆動軸又は前記駆動
軸と一体に回転する回転体の外周面との間のリング状の
径方向隙間に前記送入されて、前記駆動軸の回転によっ
て前記リング状の径方向隙間に前記駆動軸又は前記回転
体の外周面に沿いかつ前記ハウジングの内周面に沿いつ
つ前記駆動軸の回転方向と同じ方向に流れる旋回流を形
成し、前記排出孔は、前記リング状の径方向隙間を挟ん
で前記駆動軸又は前記回転体の前記外周面に対面する前
記ハウジングの前記内周面から前記駆動軸の回転方向と
逆の略接線方向に向けて前記ハウジングに貫設されて、
前記リング状の径方向隙間内の前記冷却媒体を外部に排
出することを特徴としている。
冷却構造は、円筒状のハウジングと、該ハウジング内に
その軸心に沿って回転自在に挿通される駆動軸と、該ハ
ウジング内に配設され前記駆動軸を回転自在に保持する
ラジアル軸受部と、前記ハウジング内に配設され前記駆
動軸を駆動するモ−タ部と、該モ−タ部の一方側に位置
して前記ハウジングに貫設され該ハウジング内へ冷却媒
体を送入する送入孔と、前記モ−タ部の他方側に位置し
て前記ハウジングに貫設され該ハウジング内の前記冷却
媒体を外部に排出する排出孔とを備えるモ−タの冷却構
造において、前記ハウジング内に送入された冷却媒体
は、前記ハウジングの内周面と前記駆動軸又は前記駆動
軸と一体に回転する回転体の外周面との間のリング状の
径方向隙間に前記送入されて、前記駆動軸の回転によっ
て前記リング状の径方向隙間に前記駆動軸又は前記回転
体の外周面に沿いかつ前記ハウジングの内周面に沿いつ
つ前記駆動軸の回転方向と同じ方向に流れる旋回流を形
成し、前記排出孔は、前記リング状の径方向隙間を挟ん
で前記駆動軸又は前記回転体の前記外周面に対面する前
記ハウジングの前記内周面から前記駆動軸の回転方向と
逆の略接線方向に向けて前記ハウジングに貫設されて、
前記リング状の径方向隙間内の前記冷却媒体を外部に排
出することを特徴としている。
【０００８】
【作用】駆動軸は、軸受部に回転自在に保持され、モ−
タ部により駆動される。送入孔からハウジング内部に送
入された冷却媒体は、モ−タ部を軸方向に貫流した後、
排出孔から外部に排出される。排出孔は、駆動軸の回転
方向と逆の略接線方向に貫設されているので、ハウジン
グの周壁内周面に排出孔貫孔のために鋭い周壁角部を形
成する必要がなく、この周壁角部に高速の冷却媒体の旋
回流が衝突して渦が生成したり、境界層が剥離したりす
ることが減る。
タ部により駆動される。送入孔からハウジング内部に送
入された冷却媒体は、モ−タ部を軸方向に貫流した後、
排出孔から外部に排出される。排出孔は、駆動軸の回転
方向と逆の略接線方向に貫設されているので、ハウジン
グの周壁内周面に排出孔貫孔のために鋭い周壁角部を形
成する必要がなく、この周壁角部に高速の冷却媒体の旋
回流が衝突して渦が生成したり、境界層が剥離したりす
ることが減る。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のモ−タの
冷却構造では、ハウジングの内周面から回転方向と逆の
略接線方向に排出孔が貫設されているので、排出孔の入
口付近における冷却媒体流の乱れを低減して駆動動力の
増加を減らすことができる。
冷却構造では、ハウジングの内周面から回転方向と逆の
略接線方向に排出孔が貫設されているので、排出孔の入
口付近における冷却媒体流の乱れを低減して駆動動力の
増加を減らすことができる。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示し、図２にその
要部を拡大して示す。この装置は磁気軸受式スピンドル
モ−タであって、一端開口の円筒状のハウジング１には
その軸心に沿って駆動軸９が回転自在に挿通されてお
り、この駆動軸９はハウジング１に配設された一対のラ
ジアル磁気軸受部５ａ、５ｂにより回転自在に保持され
ている。ハウジング１内には、両ラジアル磁気軸受部５
ａ、５ｂの間のラジアル磁気軸受部５ａに近接してアキ
シャル磁気軸受部６が配設され、このアキシャル磁気軸
受部６とリヤ側の前記ラジアル磁気軸受部との間に位置
してモ−タ部７が配設されている。ここで、３はボール
ベアリングであり、４ａ、４ｂは駆動軸９の径方向変位
を検出するラジアルセンサであり、８は駆動軸９の軸方
向変位を検出するアキシャルセンサである。
要部を拡大して示す。この装置は磁気軸受式スピンドル
モ−タであって、一端開口の円筒状のハウジング１には
その軸心に沿って駆動軸９が回転自在に挿通されてお
り、この駆動軸９はハウジング１に配設された一対のラ
ジアル磁気軸受部５ａ、５ｂにより回転自在に保持され
ている。ハウジング１内には、両ラジアル磁気軸受部５
ａ、５ｂの間のラジアル磁気軸受部５ａに近接してアキ
シャル磁気軸受部６が配設され、このアキシャル磁気軸
受部６とリヤ側の前記ラジアル磁気軸受部との間に位置
してモ−タ部７が配設されている。ここで、３はボール
ベアリングであり、４ａ、４ｂは駆動軸９の径方向変位
を検出するラジアルセンサであり、８は駆動軸９の軸方
向変位を検出するアキシャルセンサである。
【００１１】更に説明すると、モ−タ部７は誘導モ−タ
で構成されており、そのかご型ロ−タは駆動軸９に嵌着
されている。ラジアル磁気軸受部５ａ、５ｂはハウジン
グ１の内周面に配設された複数の電磁石からなり、これ
ら電磁石はそれぞれ駆動軸９を径方向に吸引する。アキ
シャル磁気軸受部６は互いに軸方向に所定間隔を保ちつ
つハウジング１の内周面に嵌入された一対の電磁石６
０、６０と、これら電磁石６０、６０の間に介設されて
両電磁石６０、６０間の軸方向間隔を保証する両端開口
円筒形状のアキシャルクリアランスカラ−２と、電磁石
６０、６０間に位置して駆動軸９に嵌装される磁性輪板
（本発明では駆動軸に包含される）６１とからなる。電
磁石６０、６０はそれぞれ磁性輪板６１を軸方向に吸引
する。
で構成されており、そのかご型ロ−タは駆動軸９に嵌着
されている。ラジアル磁気軸受部５ａ、５ｂはハウジン
グ１の内周面に配設された複数の電磁石からなり、これ
ら電磁石はそれぞれ駆動軸９を径方向に吸引する。アキ
シャル磁気軸受部６は互いに軸方向に所定間隔を保ちつ
つハウジング１の内周面に嵌入された一対の電磁石６
０、６０と、これら電磁石６０、６０の間に介設されて
両電磁石６０、６０間の軸方向間隔を保証する両端開口
円筒形状のアキシャルクリアランスカラ−２と、電磁石
６０、６０間に位置して駆動軸９に嵌装される磁性輪板
（本発明では駆動軸に包含される）６１とからなる。電
磁石６０、６０はそれぞれ磁性輪板６１を軸方向に吸引
する。
【００１２】この磁気軸受の作動を説明すると、ラジア
ルセンサ４ａ、４ｂが検出した駆動軸９の径方向変位に
基づいてラジアル磁気軸受部５ａ、５ｂの電磁石への通
電電流を調節し、駆動軸９を常に軸心位置に保持する。
また、アキシャルセンサ６が検出した駆動軸９の軸方向
変位に基づいてアキシャル磁気軸受部６の電磁石６０、
６０への通電電流を調節し、駆動軸９の軸方向変位を常
に０とする。
ルセンサ４ａ、４ｂが検出した駆動軸９の径方向変位に
基づいてラジアル磁気軸受部５ａ、５ｂの電磁石への通
電電流を調節し、駆動軸９を常に軸心位置に保持する。
また、アキシャルセンサ６が検出した駆動軸９の軸方向
変位に基づいてアキシャル磁気軸受部６の電磁石６０、
６０への通電電流を調節し、駆動軸９の軸方向変位を常
に０とする。
【００１３】次に、このモ−タの空気冷却構造を説明す
る。ハウジング１内に冷却空気流を送入する送入孔２１
は、ハウジング１のリヤ側の端壁に軸方向に貫設されて
おり、一方、排出孔の上流部（以下、単に排出孔とい
う）２２はアキシャルクリアランスカラ−（本発明でい
うハウジングに包含される。）２に貫設され（図２参
照）、排出孔の下流部（以下、単に排出孔という）２３
はこの排出孔の上流部２２に連通してハウジング１に貫
設されている（図１参照）。
る。ハウジング１内に冷却空気流を送入する送入孔２１
は、ハウジング１のリヤ側の端壁に軸方向に貫設されて
おり、一方、排出孔の上流部（以下、単に排出孔とい
う）２２はアキシャルクリアランスカラ−（本発明でい
うハウジングに包含される。）２に貫設され（図２参
照）、排出孔の下流部（以下、単に排出孔という）２３
はこの排出孔の上流部２２に連通してハウジング１に貫
設されている（図１参照）。
【００１４】排出孔２２の詳細を図２に示す。排出孔２
２は、ハウジング１の内周面から駆動軸９の回転方向と
逆の略接線方向に貫設されており、そして排出孔２３を
通じて外部に排気される。排出孔２３も排出孔２２と略
同方向に貫設されている。このようにすれば、排出孔２
２の入口部において、ハウジング１の内周に形成される
周壁角部３０が非常に大きな鈍角（好ましくは１２０度
以上）となり、駆動軸９の高速回転とともに形成される
旋回空気流ａがこの周壁角部３０に衝突して渦を形成し
たり境界層剥離を生じたりすることがなく（図３参
照）、駆動動力の節減が可能となる。また、排出孔２２
の入口付近における空気流の乱れが少なく、円滑に冷却
空気流が排出される。
２は、ハウジング１の内周面から駆動軸９の回転方向と
逆の略接線方向に貫設されており、そして排出孔２３を
通じて外部に排気される。排出孔２３も排出孔２２と略
同方向に貫設されている。このようにすれば、排出孔２
２の入口部において、ハウジング１の内周に形成される
周壁角部３０が非常に大きな鈍角（好ましくは１２０度
以上）となり、駆動軸９の高速回転とともに形成される
旋回空気流ａがこの周壁角部３０に衝突して渦を形成し
たり境界層剥離を生じたりすることがなく（図３参
照）、駆動動力の節減が可能となる。また、排出孔２２
の入口付近における空気流の乱れが少なく、円滑に冷却
空気流が排出される。
【００１５】なお本発明は、冷却媒体に空気を使用した
場合について述べたが、モータ内部を旋回する他の流
体、例えばオイル、冷媒あるいは水素ガスのような他の
冷却媒体を採用することも当然可能である。
場合について述べたが、モータ内部を旋回する他の流
体、例えばオイル、冷媒あるいは水素ガスのような他の
冷却媒体を採用することも当然可能である。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図、
【図２】図１のアキシャルクリアランスカラ−の径方向
断面図、
断面図、
【図３】図２の排出孔付近の一部拡大断面図、
【図４】従来のアキシャルクリアランスカラ−の径方向
断面図、
断面図、
【図５】図４の一部拡大断面図、
【図６】従来のアキシャルクリアランスカラ−の径方向
断面図、
断面図、
【図７】図６の一部拡大断面図、
１はハウジング、２はアキシャルクリアランスカラ−
（本発明で言うハウジング）、５ａ、５ｂはラジアル磁
気軸受部、６はアキシャル磁気軸受部、７はモ−タ部、
９は駆動軸、２１は送入孔、２２は排出孔（の上流
部）、２３は排出孔（の下流部）
（本発明で言うハウジング）、５ａ、５ｂはラジアル磁
気軸受部、６はアキシャル磁気軸受部、７はモ−タ部、
９は駆動軸、２１は送入孔、２２は排出孔（の上流
部）、２３は排出孔（の下流部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−6551（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107554（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−8611（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 7/09 H02K 9/02
Claims (2)
- 【請求項１】円筒状のハウジングと、該ハウジング内に
その軸心に沿って回転自在に挿通される駆動軸と、該ハ
ウジング内に配設され前記駆動軸を回転自在に保持する
ラジアル軸受部と、前記ハウジング内に配設され前記駆
動軸を駆動するモ−タ部と、該モ−タ部の一方側に位置
して前記ハウジングに貫設され該ハウジング内へ冷却媒
体を送入する送入孔と、前記モ−タ部の他方側に位置し
て前記ハウジングに貫設され該ハウジング内の前記冷却
媒体を外部に排出する排出孔とを備えるモ−タの冷却構
造において、 前記ハウジング内に送入された冷却媒体は、前記ハウジ
ングの内周面と前記駆動軸又は前記駆動軸と一体に回転
する回転体の外周面との間のリング状の径方向隙間に前
記送入されて、前記駆動軸の回転によって前記リング状
の径方向隙間に前記駆動軸又は前記回転体の外周面に沿
いかつ前記ハウジングの内周面に沿いつつ前記駆動軸の
回転方向と同じ方向に流れる旋回流を形成し、 前記排出孔は、前記リング状の径方向隙間を挟んで前記
駆動軸又は前記回転体の前記外周面に対面する前記ハウ
ジングの前記内周面から前記駆動軸の回転方向と逆の略
接線方向に向けて前記ハウジングに貫設されて、前記リ
ング状の径方向隙間内の前記冷却媒体を外部に排出する
ことを特徴とするモ−タの冷却構造。 - 【請求項２】請求項１記載のモ−タの冷却構造におい
て、前記回転体は、前記ハウジングに固定された電磁石
に軸方向に回転自在に対面して前記電磁石とともにアキ
シャル磁気軸受部を構成する磁性輪板からなることを特
徴とするモ−タの冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09064491A JP3282131B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | モ−タの冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09064491A JP3282131B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | モ−タの冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322144A JPH04322144A (ja) | 1992-11-12 |
| JP3282131B2 true JP3282131B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=14004219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09064491A Expired - Fee Related JP3282131B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | モ−タの冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3282131B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1522749B1 (en) * | 2002-07-12 | 2008-03-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic bearing spindle |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP09064491A patent/JP3282131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04322144A (ja) | 1992-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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