JP3611414B2

JP3611414B2 - Motor bearing structure

Info

Publication number: JP3611414B2
Application number: JP30068396A
Authority: JP
Inventors: 渉武田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH10146013A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の軸受構造に係り、特に、ベアリングをロータの回転軸方向や円周方向に変位可能に構成し、高速運転される電動機の振動を抑制する電動機の軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機は、一般に、電流を通ずることによって回転磁界を形成する固定子巻線を備えたステータと、固定子巻線によって形成された回転磁界により回転するロータ軸を備えたロータとから構成されている。ロータは、その回転軸の両端部付近で、モータケーシング内に支持されたベアリングによって回転自在に支承されている。
【０００３】
ところで、従来、電動機は、強度、振動、熱、その他種々の制約により、その回転速度に限界があった。そのため、軸の回転数を上げるために、ギヤによる増速が主に行われていたが、インバータ等の技術の発達により、直接モータを増速することが可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動機が高速化されるに従って振動が大きくなり、これに伴って騒音の発生が問題となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高速回転する電動機の振動を抑制することができる電動機の軸受構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、ステータと、ロータと、ベアリングハウジングによって支持されロータの回転軸を支承するベアリングとを備えた電動機において、ベアリングをロータの回転軸方向に変位可能に構成することを特徴とする電動機の軸受構造を提供する。
【０００７】
この軸受構造において、ベアリングをベアリングハウジングに対して線接触するよう構成することにより、ロータの回転軸方向に変位可能にすることができる。具体的には、ベアリングの外レースの外周部に、例えば、弧状のメタルパッド等を固着して、ベアリングをベアリングハウジングの内周に線接触させる。
【０００８】
さらに、本発明は、ステータと、ロータと、ベアリングハウジングによって支持されロータの回転軸を支承するベアリングとを備えた電動機において、ベアリングをロータの円周方向に変位可能に構成することを特徴とする電動機の軸受構造を提供する。
【０００９】
この軸受構造においては、ベアリングをベアリングハウジングに対して点接触で支持されるように構成することにより、ロータの円周方向に変位可能にすることができる。具体的には、ベアリングの外レースの外周部に、例えば、円錐状メタルパッドや尖った頂部を有するメタルパッド等を設けることにより、ベアリングハウジングの内周に点接触させる。
【００１０】
軸方向に強い力がかかれば、弾性ボールベアリングハウジングが変形し、メタルパッドがベアリングハウジングと線接触もしくは点接触している円周線を中心に回転可能となっているので、ベアリングおよび軸が、軸方向に変位可能となり、軸方向の振動を吸収できる。また、メタルパッドのベアリングハウジング側を円弧状に形成したときはこの回転により接触線自身も軸方向に変位するので、振動の吸収の度合はさらに大きくなる。
【００１１】
また、半径方向の力がかかれば、軸方向の際と同様、弾性ボールベアリングハウジングの変形により、ベアリングと軸がベアリングハウジングの中心線から変位可能となるので、この半径方向の振動も吸収できる。また、点接触しているメタルパッドを円周方向に分割したときは、各パッドの自由度がさらに高まり、独立に接触点を中心として回転可能となるので、軸の半径方向の力に応じても変形でき、その成分の振動も吸収可能となる。ここで用いられる弾性ボールベアリングハウジングは圧縮や伸張の変形が可能な材質、例えば、硬質ゴムで形成することが可能である。ゴムの硬度があまりに小さいと安定性を欠くため好ましくない。なお、設けられる円錐状のパッドの数は問わない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電動機の軸受構造の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る軸受構造が適用する電動機の断面図であり、一般に、モータケーシング１０と固定子巻線１４を備えたステータ１２と、ロータ１６のロータ鉄心部１８及びロータ鉄心部１８を支持するロータ軸２０と、ロータ軸２０を支承するベアリング２２、２４とから構成される。
【００１４】
ベアリング２２、２４は、それぞれ回転軸２０に固着された内レース３４と外レース３６とこれらの内外レース間に介装されるボールベアリング３８とからなり、前記外レース３６に弾性ボールベアリングハウジング４０を取り付け、この弾性ボールベアリングハウジング４０の外側にメタルパッド４２を固着して、このメタルパッド４２の外側面を弧状に形成することによりベアリングハウジング２６、２８に対して線接触するように構成する。このように構成することにより、ベアリング２２、２４は、ロータ１６の回転軸方向に変位可能となる（図２および図３参照）。
【００１５】
また、メタルパッド４２の外側面を尖頭状に形成することにより、ベアリングハウジング２６、２８に対して点接触で支持されるようにベアリングを構成する。このように構成することにより、ベアリング２２、２４は、ロータ１６の円周方向に変位可能となる（図４および図５参照）。
【００１６】
さらに、メタルパッド４２の外側面を尖頭状に形成することにより、ベアリングハウジング２６、２８に対して線接触で支持されるようにベアリングを構成する。このように構成することにより、ベアリング２２、２４は、ロータ１６の回転軸方向に変位可能となる（図６および図７参照）。
【００１７】
【実施例１】
図２は、本発明に係る電動機の軸受構造の第１実施例を示す正面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１８】
この実施例において、ベアリング２２、２４は、回転軸２０に固着された内レース３４と外レース３６とこれらの内外レース間に介装されるボールベアリング３８とからなり、前記外レース３６に弾性ボールベアリングハウジング４０を取り付け、この弾性ボールベアリングハウジング４０の外側にメタルパッド４２を固着して、このメタルパッド４２の外側面をベアリングハウジング２６、２８の内周に線接触するよう外側面を弧状に形成することにより、前記ロータ１６の回転軸方向に変位可能に構成される。
【００１９】
【実施例２】
図４は、本発明に係る電動機の軸受構造の第２実施例を示す正面図であり、図５は図４のＹ−Ｙ線断面図である。
【００２０】
この実施例において、ベアリング２２、２４は、それぞれ回転軸２０に固着された内レース３４と外レース３６とこれらの内外レース間に介装されるボールベアリング３８とからなり、前記外レース３６に弾性ボールベアリングハウジング４０を取り付け、この弾性ボールベアリングハウジング４０の外側にメタルパッド４２を固着して、このメタルパッド４２の外側面をベアリングハウジング２６、２８の内周に点接触するよう尖頭状に形成することにより、前記ロータ１６の円周方向に変位可能に構成される。
【００２１】
【実施例３】
図６は、本発明に係る電動機の軸受構造の第３実施例を示す正面図であり、図７は図６のＺ−Ｚ線断面図である。
【００２２】
この実施例において、ベアリング２２、２４は、それぞれ回転軸２０に固着された内レース３４と外レース３６とこれらの内外レース間に介装されるボールベアリング３８とからなり、前記外レース３６に弾性ボールベアリングハウジング４０を取り付け、この弾性ボールベアリングハウジング４０の外側にメタルパッド４２を固着して、このメタルパッド４２の外側面をベアリングハウジング２６、２８の内周に線接触するよう尖頭状に形成することにより、前記ロータ１６の回転軸方向に変位可能に構成される。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ベアリングをベアリングハウジングに対して線接触ないしは点接触するよう構成することにより、ロータの回転軸のアキシャル方向ないしはスラスト方向の変位を吸収することができ、その結果、高速回転する電動機の振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受構造を適用する電動機の概略断面図である。
【図２】本発明に係る電動機の軸受構造の第１実施例を示す概略正面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明に係る電動機の軸受構造の第２実施例を示す概略正面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】本発明に係る電動機の軸受構造の第３実施例を示す概略正面図である。
【図７】図６のＺ−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
１０モータケーシング
１２ステータ
１４固定子巻線
１６ロータ
２０回転軸
２２、２４ベアリング
２６、２８ベアリングハウジング
３４内レース
３６外レース
３８ボールベアリング
４０弾性ボールベアリングハウジング
４２メタルパッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing structure of an electric motor, and more particularly to an electric motor bearing structure in which the bearing is configured to be displaceable in the direction of the rotation axis of a rotor or in the circumferential direction, thereby suppressing vibration of the electric motor operated at high speed.
[0002]
[Prior art]
An electric motor is generally composed of a stator having a stator winding that forms a rotating magnetic field by passing an electric current, and a rotor having a rotor shaft that rotates by the rotating magnetic field formed by the stator winding. . The rotor is rotatably supported by bearings supported in the motor casing in the vicinity of both ends of the rotating shaft.
[0003]
By the way, conventionally, the rotation speed of an electric motor is limited due to strength, vibration, heat, and other various restrictions. Therefore, in order to increase the number of rotations of the shaft, gear speed increase was mainly performed. However, with the development of technology such as an inverter, it is possible to directly increase the speed of the motor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the vibration increases as the speed of the motor is increased, and the generation of noise becomes a problem.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor bearing structure capable of suppressing vibration of a motor rotating at high speed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a motor including a stator, a rotor, and a bearing that is supported by a bearing housing and supports the rotating shaft of the rotor, and the bearing is configured to be displaceable in the direction of the rotating shaft of the rotor. An electric motor bearing structure is provided.
[0007]
In this bearing structure, it is possible to make the bearing displaceable in the direction of the rotation axis of the rotor by configuring the bearing so as to be in line contact with the bearing housing. Specifically, for example, an arc-shaped metal pad or the like is fixed to the outer peripheral portion of the outer race of the bearing, and the bearing is brought into line contact with the inner periphery of the bearing housing.
[0008]
Furthermore, the present invention is characterized in that in a motor including a stator, a rotor, and a bearing supported by a bearing housing and supporting a rotating shaft of the rotor, the bearing is configured to be displaceable in a circumferential direction of the rotor. A motor bearing structure is provided.
[0009]
In this bearing structure, the bearing can be displaced in the circumferential direction of the rotor by being configured to be supported by point contact with the bearing housing. Specifically, for example, a conical metal pad or a metal pad having a sharp apex is provided on the outer peripheral portion of the outer race of the bearing to make point contact with the inner periphery of the bearing housing.
[0010]
If a strong force is applied in the axial direction, the elastic ball bearing housing is deformed, and the metal pad can be rotated around a circumferential line that is in line contact or point contact with the bearing housing. It can be displaced in the axial direction and can absorb axial vibration. Further, when the bearing housing side of the metal pad is formed in an arc shape, the contact line itself is also displaced in the axial direction by this rotation, so that the degree of vibration absorption is further increased.
[0011]
In addition, if a radial force is applied, the elastic ball bearing housing can be displaced from the center line of the bearing housing due to deformation of the elastic ball bearing housing, so that this radial vibration can be absorbed. Also, when the metal pads that are in point contact are divided in the circumferential direction, the degree of freedom of each pad is further increased, and it is possible to rotate independently about the contact point, so depending on the radial force of the shaft Can also be deformed, and the vibration of the component can be absorbed. The elastic ball bearing housing used here can be made of a material that can be deformed by compression or expansion, for example, hard rubber. If the hardness of the rubber is too small, it is not preferable because it lacks stability. The number of conical pads provided is not limited.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a motor bearing structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric motor to which a bearing structure according to the present invention is applied. In general, a stator 12 having a motor casing 10 and a stator winding 14, a rotor core portion 18 of a rotor 16, and a rotor core portion 18. And the bearings 22 and 24 that support the rotor shaft 20.
[0014]
Each of the bearings 22 and 24 includes an inner race 34 and an outer race 36 fixed to the rotary shaft 20, and a ball bearing 38 interposed between the inner and outer races. An elastic ball bearing housing 40 is attached to the outer race 36. The metal pad 42 is fixed to the outside of the elastic ball bearing housing 40, and the outer surface of the metal pad 42 is formed in an arc shape so as to be in line contact with the bearing housings 26 and 28. With this configuration, the bearings 22 and 24 can be displaced in the direction of the rotation axis of the rotor 16 (see FIGS. 2 and 3).
[0015]
Further, by forming the outer surface of the metal pad 42 in a pointed shape, the bearing is configured to be supported by point contact with the bearing housings 26 and 28. With this configuration, the bearings 22 and 24 can be displaced in the circumferential direction of the rotor 16 (see FIGS. 4 and 5).
[0016]
Further, by forming the outer surface of the metal pad 42 in a pointed shape, the bearing is configured to be supported in line contact with the bearing housings 26 and 28. With this configuration, the bearings 22 and 24 can be displaced in the direction of the rotation axis of the rotor 16 (see FIGS. 6 and 7).
[0017]
[Example 1]
FIG. 2 is a front view showing a first embodiment of the bearing structure of the electric motor according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG.
[0018]
In this embodiment, the bearings 22 and 24 include an inner race 34 fixed to the rotary shaft 20, an outer race 36, and a ball bearing 38 interposed between these inner and outer races. A bearing housing 40 is attached, and a metal pad 42 is fixed to the outer side of the elastic ball bearing housing 40. The outer surface of the metal pad 42 is formed in an arc shape so that the outer surface of the metal pad 42 is in line contact with the inner periphery of the bearing housings 26 and 28. By doing so, the rotor 16 is configured to be displaceable in the rotation axis direction.
[0019]
[Example 2]
FIG. 4 is a front view showing a second embodiment of the bearing structure of the electric motor according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
[0020]
In this embodiment, each of the bearings 22 and 24 includes an inner race 34 and an outer race 36 fixed to the rotary shaft 20, and a ball bearing 38 interposed between the inner and outer races. A ball bearing housing 40 is attached, and a metal pad 42 is fixed to the outside of the elastic ball bearing housing 40, and the outer surface of the metal pad 42 is formed in a pointed shape so as to make point contact with the inner periphery of the bearing housings 26 and 28. By doing so, the rotor 16 can be displaced in the circumferential direction.
[0021]
[Example 3]
FIG. 6 is a front view showing a third embodiment of the motor bearing structure according to the present invention, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line ZZ of FIG.
[0022]
In this embodiment, each of the bearings 22 and 24 includes an inner race 34 and an outer race 36 fixed to the rotary shaft 20, and a ball bearing 38 interposed between the inner and outer races. A ball bearing housing 40 is attached, and a metal pad 42 is fixed to the outside of the elastic ball bearing housing 40, and the outer surface of the metal pad 42 is formed in a pointed shape so as to be in line contact with the inner periphery of the bearing housings 26 and 28. By doing so, the rotor 16 is configured to be displaceable in the rotation axis direction.
[0023]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. .
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by configuring the bearing to be in line contact or point contact with the bearing housing, it is possible to absorb displacement in the axial direction or thrust direction of the rotating shaft of the rotor, As a result, it is possible to effectively suppress vibration of the electric motor that rotates at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electric motor to which a bearing structure according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic front view showing a first embodiment of the motor bearing structure according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 4 is a schematic front view showing a second embodiment of the motor bearing structure according to the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
FIG. 6 is a schematic front view showing a third embodiment of the motor bearing structure according to the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the line ZZ of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor casing 12 Stator 14 Stator winding 16 Rotor 20 Rotating shafts 22 and 24 Bearings 26 and 28 Bearing housing 34 Inner race 36 Outer race 38 Ball bearing 40 Elastic ball bearing housing 42 Metal pad

Claims

In an electric motor comprising a stator 12, a rotor 16, and bearings 22 and 24 supported by bearing housings 26 and 28 and supporting a rotating shaft 20 of the rotor 16,
Each of the bearings 22 and 24 includes an inner race 34 and an outer race 36 fixed to the rotary shaft 20, and a ball bearing 38 interposed between the inner and outer races. The metal pad 42 is fixed to the outside of the elastic ball bearing housing 40, and the outer surface of the metal pad 42 is configured to be in line contact or point contact with the inner periphery of the bearing housing 26, 28. An electric motor bearing structure characterized by being configured to be displaceable in the rotation axis direction or circumferential direction of the motor.

The motor bearing structure according to claim 1, wherein the outer surface of the metal pad is formed in an arc shape.

The bearing structure for an electric motor according to claim 1, wherein the outer surface of the metal pad is formed in a pointed shape.