JP5529719B2

JP5529719B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5529719B2
Application number: JP2010277925A
Authority: JP
Inventors: 健一青木; 尚剛吉澤; 学原田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: JP2011217592A

Description

本発明は、回転電機に関する。

ＡＣサーボモータ等の回転電機は、オイルが飛散等する環境下で使用される場合がある。このオイルは、ギアの磨耗を抑えるために減速機内部に充填された潤滑油等である。このような環境下で使用される回転電機では、その負荷側端部にオイルが付着し易いため、負荷側端部および回転シャフト間にオイルシールを設け、回転電機内部にオイルが侵入するのを防いでいる。

ここで、オイルには、異物(固形物)が含まれている場合がある。例えば、オイルが減速機内部に充填された潤滑油である場合、潤滑油には、ギアの磨耗による金属粉等の磨耗粉が混入してしまう。このような固形物が、回転シャフトと当接するオイルシールのリップ部に侵入すると、リップ部の摩耗が進み、オイルシールの寿命が低下してしまう。

これを抑える一つの手法として、従来において、オイルシールの負荷側に補助リップを設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。補助リップを設けることで、固形物がオイルシールのリップ部に侵入するのを抑え、オイルシールの寿命の低下を抑えることができる。

実開平３−５４３４９号公報

しかしながら、上記従来技術における補助リップは、微小部品であり、かつ回転シャフトに当接させる必要がある。このため、補助リップには高い取付精度ならびに高い製作精度が求められ、結果、コストが高くなるという課題があった。

それ故、本発明は、コストを抑えつつオイルシールの寿命の低下を抑えることが可能な回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、負荷側端部に開口部が形成されたハウジングと、同一外径を有する第１丸軸部、及び、この第１丸軸部の反負荷側に位置し当該第１丸軸部よりも大きな同一外径を有する第２丸軸部、を含む段付き構造を備え、前記開口部を通って前記ハウジングの内部から外部へ突出した回転シャフトと、前記ハウジングに設けられ、前記回転シャフトの負荷側部分を回転可能に支持する負荷側軸受と、前記回転シャフトの、前記第１丸軸部に径方向に対向する部分でオイルへのシールを行うシール手段と、を有し、前記シール手段は、径方向における前記回転シャフト側の第１端部が、当該回転シャフトの前記第１丸軸部に対して所定の間隙寸法を介して対向する第１対向部材と、径方向における前記回転シャフト側の第２端部が前記第１端部よりも反負荷側に位置し、当該回転シャフトの前記第１丸軸部に対して当接して対向する第２対向部材と、を有し、前記第１対向部材を前記ハウジングの負荷側に取り付けるとともに、前記第２対向部材を前記第１対向部材の径方向内側に保持することにより、軸方向に沿った前記第２対向部材と前記第１対向部材との間にグリース溜まりを形成するとともに、前記第２対向部材の反負荷側に空間部を形成し、前記負荷側軸受は、前記シール手段よりも反負荷側において、前記回転シャフトの前記第２丸軸部を支持し、前記第２丸軸部は、前記負荷側軸受により支持される部位よりも負荷側に位置する負荷側端部近傍に、前記負荷側軸受に支持されない状態で前記空間部に臨む、非支持領域を備えていることを特徴とする回転電機が適用される。

本発明によれば、コストを抑えつつオイルシールの寿命の低下を抑えることが可能な回転電機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機全体の側断面図図１のオイルシール保持部材付近を拡大した側断面図オイルの流れを示す図オイルの流れを示す図本発明の第２実施形態に係る回転電機のオイルシール保持部材付近を拡大した側断面図

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る回転電機の全体構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る回転電機全体の側断面図である。本実施形態では、一例として、回転電機であるＡＣサーボモータについて説明する。

図１において、本実施形態に係る回転電機は、オイルシール保持部材１、オイルシール２、回転シャフト３、負荷側ブラケット４、反負荷側ブラケット５、負荷側ベアリング６、反負荷側ベアリング７、フレーム８、ステータコア９、ボビン１０、コイル１１、基板１２、樹脂１３、マグネット１４、ウェーブワッシャ１５、エンコーダ１６、およびエンコーダカバー１７を備える。図１に示すＯは、回転シャフト３の回転軸である。

ボビン１０に巻回されたコイル１１は、ステータコア９に組み付けられ、基板１２にて結線される。ステータコア９、ボビン１０、コイル１１、基板１２は、樹脂１３にてモールドされ、固定子が形成される。この固定子の外周には、フレーム８が取り付けられている。このフレーム８の負荷側には、負荷側ブラケット４が取り付けられ、反負荷側には、ウェーブワッシャ１５を内部に組み込んだ反負荷側ブラケット５が取り付けられる。

回転シャフト３の外周面には、マグネット１４が取付けられる。回転シャフト３は、負荷側ベアリング６及び反負荷側ベアリング７を介して負荷側ブラケット４及び反負荷側ブラケット５に取り付けられ、回転可能に支持される。回転シャフト３及びマグネット１４は、回転子を形成する。回転シャフト３の反負荷側端であって反負荷側ブラケット５の反負荷側には、エンコーダ１６が取付けられる。このエンコーダ１６を保護するために、エンコーダカバー１７が反負荷側ブラケット５に取り付けられる。

なお、以上に説明した、負荷側ブラケット４、反負荷側ブラケット５、フレーム８、およびエンコーダカバー１７は、回転電機のハウジングを構成するものである。

オイルシール保持部材１は、回転シャフト３の外周を囲むように負荷側ブラケット４の負荷側端面に設けられる。オイルシール２は、負荷側ブラケット４の負荷側であって、回転シャフト３の外周面に設けられる。また、オイルシール２は、オイルシール保持部材１と回転シャフト３との間の隙間に設けられる。オイルシール２は、オイルが当該隙間を通ってオイルシール保持部材１の負荷側から反負荷側へ侵入するのを防いでいる。

なお、オイルシール保持部材１は、その内部に後述のグリース（リップ部用の潤滑油）が充填され、その充填部分にオイルシール２が取り付けられた後、負荷側ブラケット４の負荷側端面に取り付けられる。オイルシール保持部材１付近の詳細構成は、後述する。

次に、図２を用いて、オイルシール保持部材１付近の構成詳細を説明する。図２は、図１に示したオイルシール保持部材付近を拡大した側断面図である。

図２に示すように、負荷側ブラケット４と回転シャフト３の間には、負荷側ベアリング６が設けられる。負荷側ブラケット４には、負荷側ベアリング６の負荷側に開口部４０が形成される。オイルシール２は、負荷側ブラケット４の負荷側であって回転シャフト３の外周面に設けられる。オイルシール保持部材１は、オイルシール２の外周を覆っており、負荷側ブラケット４の負荷側端面に設けられる。オイルシール保持部材１の反負荷側には、凸部２０が形成される。凸部２０は、開口部４０と係合している。オイルシール保持部材１の内周側かつ反負荷側には、回転シャフト３の全外周を囲む穴２１が形成されている。オイルシール２は、穴２１の内周面と回転シャフト３の外周面との間の隙間１８に設けられる。オイルシール２のリップ部２ａは、回転シャフト３の外周面と当接している。これにより、オイルシール２は、オイルが隙間１８を通ってオイルシール保持部材１の負荷側から反負荷側（回転電機の内部）へ侵入するのを防いでいる。

オイルシール保持部材１の負荷側には、平面部２２、周面部２３、および傾斜部２４が形成される。平面部２２は、回転軸Ｏ方向に対して垂直な面であり、回転シャフト３の全外周を囲むようにオイルシール保持部材１に形成されている。周面部２３は、回転軸Ｏ方向に対し平行な面からなり、平面部２２よりも負荷側かつ回転シャフト３側に形成されている。また、周面部２３は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。傾斜部２４は、回転軸Ｏ方向に対して垂直な面に対し外周側端部が反負荷側に傾斜している。つまり、傾斜部２４の外周側端部が内周側端部よりも反負荷側に位置している。傾斜部２４は、周面部２３よりも負荷側かつ回転シャフト３側に形成されている。また、傾斜部２４は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。

周面部２３には、径方向外側に開口した溝部２５が形成される。溝部２５は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。

傾斜部２４には、オイルシール２の負荷側を覆うカバー部２６が形成される。カバー部２６の回転シャフト側端部２７は、間隙Ｇを介して回転シャフト３の外周面と対向している。間隙Ｇの寸法は、オイルに含まれる金属粉等の固形物が間隙Ｇを通過するのを防ぐ寸法に設定されている。例えば、間隙Ｇの寸法は、固形物の外形よりも狭い寸法に設定されている。このように構成されたカバー部２６により、オイルに含まれる固形物がオイルシール保持部材１の負荷側からオイルシール２の負荷側に侵入するのを防ぐことができる。

カバー部２６の反負荷側であってオイルシール２の負荷側と対向する部位には、反負荷側に開口した凹部２８が形成される。凹部２８は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。オイルシール２の負荷側とカバー部２６の反負荷側との間には、グリース１９が充填されている。

以上のように本実施形態によれば、補助リップよりも大きく、回転シャフト３の外周面と当接しないオイルシール保持部材１を用いて、オイルに含まれる固形物がオイルシール２の負荷側からオイルシール２に侵入するのを防いでいる。図３の例でいえば、固形物を含むオイル３０ａが回転シャフト側端部２７付近に付着したとしても、オイルシール保持部材１が、固形物をオイルシール２のリップ部２ａに到達させないようにしている。このように、本実施形態によれば、補助リップよりも大きく、回転シャフト３の外周面と当接しないオイルシール保持部材１を用いているので、補助リップほど高い取付精度ならびに高い製作精度が求められない。このため、本実施形態によれば、コストを抑えつつオイルシールの寿命の低下を抑えることが可能な回転電機を提供することができる。

また本実施形態によれば、オイルシール２は、負荷側ブラケット４内かつ負荷側ベアリング６の負荷側ではなく、オイルシール保持部材１に設けられている。オイルシール２が負荷側ブラケット４内かつ負荷側ベアリング６の負荷側に設けられた場合、シール性が低下したオイルシール２を交換する際には、負荷側ブラケット４を取り外し、さらに、負荷側ベアリング６も取り外す必要がある。一方、本実施形態によれば、オイルシール保持部材１をネジ締結等によって負荷側ブラケット４に対し着脱可能な構造にしておけば、シール性が低下したオイルシール２を交換する際、オイルシール保持部材１を取り外せばよいこととなる。このように、オイルシール２をオイルシール保持部材１に設けることで、オイルシール２の交換が格段に容易になる。さらには、回転電機にオイルシール２が必要でない場合、オイルシール保持部材１を負荷側ブラケット４から取り外すだけでオイルシール２を取り外すこともできる。

また本実施形態によれば、オイルシール保持部材１の周面部２３には溝部２５が形成される。例えば、回転電機を、図３に示すように回転シャフト３が水平方向を向くように設置したとする。このとき、固形物を含んだオイル３０ｂが平面部２２に付着すると、オイル３０ｂは平面部２２をつたって回転シャフト３側に流れる。しかしながら、オイル３０ｂは、溝部２５に溜まるので、回転シャフト側端部２７付近まで流れ難くなる。これにより、オイルに含まれる固形物がオイルシール２の負荷側に侵入するのをさらに抑えることができるので、オイルシールの寿命の低下をさらに抑えることができる。

また本実施形態によれば、溝部２５は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。これにより、図３で示した溝部２５に溜まったオイル３０ｂは、溝部２５をその周方向に向かって流れ、回転電機の下方に滴り落ちることになる。つまり、平面部２２に付着したオイル３０ｂに含まれる固形物は、回転シャフト側端部２７付近までは流れない。これにより、オイルに含まれる固形物がオイルシール２の負荷側に侵入するのをさらに抑えることができるので、オイルシールの寿命の低下をさらに抑えることができる。

また本実施形態によれば、オイルシール保持部材１に傾斜部２４が形成され、傾斜部２４の外周側端部は内周側端部よりも反負荷側に位置している。例えば、回転電機を、図４に示すように回転シャフト３が垂直方向を向くように設置したとする。このとき、固形物を含んだオイル３０が傾斜部２４に付着すると、オイル３０は傾斜部２４をつたって回転シャフト３とは反対側へ流れる。つまり、傾斜部２４に付着したオイル３０に含まれる固形物は、回転シャフト側端部２７には流れ込まない。これにより、オイルに含まれる固形物がオイルシール２の負荷側に侵入するのをさらに抑えることができるので、オイルシールの寿命の低下をさらに抑えることができる。

また本実施形態によれば、傾斜部２４は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。このため、図４に示したオイル３０がどの方向から飛散してきても、傾斜部２４に付着しさえすれば、付着したオイル３０を回転シャフト側端部２７に流れ込まないようにすることができる。

また本実施形態によれば、カバー部２６の反負荷側であってオイルシール２の負荷側と対向する部位には、反負荷側に開口した凹部２８が形成される。これにより、オイルシール保持部材１にオイルシール２を組み込む際の（初期の）グリース１９の充填作業を容易にすることができ、充填作業による潤滑不具合を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る回転電機の構成を説明する。図５は、オイルシール保持部材付近を拡大した側断面図である。本実施形態に係る回転電機は、オイルシール保持部材１がオイルシール保持部材１ａに代わった点で第１実施形態と大きく異なる。以下、異なる点を中心に説明する。なお、図５においては、第１実施形態で示した構成と同一のものには、同一の符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、オイルシール保持部材１ａのカバー部２６には、その回転シャフト側端部２７から回転シャフト３に沿って負荷側に延びた延設部２９が形成される。延設部２９には、径方向外側に開口した溝部３１が形成される。溝部３１は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。

以上のように本実施形態によれば、カバー部２６に延設部２９が形成される。これにより、間隙Ｇの回転軸Ｏ方向の長さが長くなる。その結果、オイルに含まれる固形物がオイルシール２の負荷側に侵入するのをさらに抑えることができる。

また本実施形態によれば、延設部２９に溝部３１が形成される。例えば、回転電機を、図５に示すように回転シャフト３が水平方向を向くように設置したとする。このとき、固形物を含んだオイルが平面部２２や周面部２３、傾斜部２４に付着すると、オイルはこれらをつたって回転シャフト３側に流れる。しかしながら、オイルは、溝部３１に溜まるので、間隙Ｇまで流れ難くなる。このように、オイルシール保持部材１の広範囲に付着したオイルに含まれる固形物に対し、間隙Ｇまで流れるのを抑えることができる。

また本実施形態によれば、溝部３１は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されている。これにより、回転電機を図５に示すように設置したとき、溝部３１に溜まったオイルは、溝部３１をその周方向に向かって流れ、回転電機の下方に滴り落ちることになる。つまり、平面部２２や周面部２３、傾斜部２４に付着したオイルに含まれる固形物を、間隙Ｇまでは流れないようにすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、このような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

例えば、上述した第１および第２実施形態では、傾斜部２４、溝部２５、３１、および凹部２８は、回転シャフト３の全外周を囲むように形成されているとしたが、回転シャフト３の一部の外周を囲むように形成されていてもよい。

また、上述した第１および第２実施形態では、オイルシール保持部材１に平面部２２を形成したが、これに代えて、回転軸Ｏ方向に対して垂直な面に対し外周側端部が反負荷側に傾斜した傾斜部を形成してもよい。

また、上述した第２実施形態では、周面部２３に特に何も形成していなかったが、図２に示した溝部２５をさらに形成してもよい。

１オイルシール保持部材
２オイルシール
２ａリップ部
３回転シャフト
４負荷側ブラケット
６負荷側ベアリング
１８隙間
１９グリース
２０凸部
２１穴
２２平面部
２３周面部
２４傾斜部
２５、３１溝部
２６カバー部
２７回転シャフト側端部
２８凹部
２９延設部
４０開口部

Claims

負荷側端部に開口部が形成されたハウジングと、
同一外径を有する第１丸軸部、及び、この第１丸軸部の反負荷側に位置し当該第１丸軸部よりも大きな同一外径を有する第２丸軸部、を含む段付き構造を備え、前記開口部を通って前記ハウジングの内部から外部へ突出した回転シャフトと、
前記ハウジングに設けられ、前記回転シャフトの負荷側部分を回転可能に支持する負荷側軸受と、
前記回転シャフトの、前記第１丸軸部に径方向に対向する部分でオイルへのシールを行うシール手段と、
を有し、
前記シール手段は、
径方向における前記回転シャフト側の第１端部が、当該回転シャフトの前記第１丸軸部に対して所定の間隙寸法を介して対向する第１対向部材と、
径方向における前記回転シャフト側の第２端部が前記第１端部よりも反負荷側に位置し、当該回転シャフトの前記第１丸軸部に対して当接して対向する第２対向部材と、
を有し、
前記第１対向部材を前記ハウジングの負荷側に取り付けるとともに、前記第２対向部材を前記第１対向部材の径方向内側に保持することにより、軸方向に沿った前記第２対向部材と前記第１対向部材との間にグリース溜まりを形成するとともに、前記第２対向部材の反負荷側に空間部を形成し、
前記負荷側軸受は、前記シール手段よりも反負荷側において、前記回転シャフトの前記第２丸軸部を支持し、
前記第２丸軸部は、
前記負荷側軸受により支持される部位よりも負荷側に位置する負荷側端部近傍に、前記負荷側軸受に支持されない状態で前記空間部に臨む、非支持領域を備えている
ことを特徴とする回転電機。
前記第１対向部材には、径方向外側に開口した溝部が形成される、請求項１に記載の回転電機。
前記溝部は、前記回転シャフトの前記第１丸軸部の全外周を囲むように形成される、請求項２に記載の回転電機。
前記第１対向部材には、前記第１端部から前記回転シャフトに沿って負荷側に延びた延設部が形成され、
前記溝部は、前記延設部に形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
前記第１対向部材のうち、前記グリース溜まりに臨む部位には、反負荷側に開口する凹部が形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
前記第１対向部材には、径方向外側端部が径方向内側端部よりも反負荷側に位置する傾斜部が形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
前記傾斜部は、前記回転シャフトの前記第１丸軸部の全外周を囲むように形成される、請求項６に記載の回転電機。