JPH03863Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、静圧空気軸受を備えた電動機、更
に詳しくは、ヒステリシスモータを使用し、その
ロータの内外を二重の静圧空気軸受で支持し、ダ
イレクトドライブ精密スピンドルの駆動に使用す
る電動機に関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

スピンドルにバイトや砥石を取付け、これを回
転させて切削や研磨加工を行なう工作機において
は、高速回転が要求され、このため、スピンドル
を駆動する電動機に静圧空気軸受を採用すること
が、例えば特開昭59−213254号によつて提案され
ている。

上記電動機は、回転軸に固定したロータとその
外側に配置したステータとの間にエアギヤツプを
形成し、ロータ又はステータの何れか一方に、エ
アギヤツプへエアを供給する給気孔を設けて静圧
空気軸受を形成した構造になつている。

ところで、前記のような工作機械の電動機に
は、高速回転と同時に、軸受に高い剛性が要求さ
れ、これに対応するため、上記のような構造の電
動機では、回転軸の軸径を太くすると共に、前後
に配置する静圧空気軸受のスパンを広くする必要
がある。

このため、スピンドルの駆動機として大型なも
のになり、しかも軸受の重量が増大し、軸の曲げ
共振の問題により高速回転に向かないものになる
という不都合が発生する。

この考案は、上記のような不都合の発生を解決
するためになされたものであり、軸受の剛性を高
めると同時に高速回転を可能にすることができる
静圧空気軸受を備えた電動機を提供するのが目的
である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような不都合を解消するため、この考案
は、半硬磁鋼を用いてロータを円筒状に形成し、
このロータの外部にステータと内部に固定軸を配
置し、前記ロータとステータの間及びロータと固
定軸の間にエアギヤツプを各々形成し、ステータ
と固定軸に各々のエアギヤツプへエアを供給する
給気孔を設けてロータの内に同軸心の二重静圧空
気軸受を形成したものである。

〔作用〕 ロータは外側がステータとの間に設けた静圧空
気軸受で、また、内側が固定軸との間に設けた静
圧空気軸受で各々支持され、内外二重の静圧空気
軸受により、ロータの軸受剛性がコンパクトな状
態で高まり、同時に高速回転が可能になる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

この考案の電動機は駆動源としてヒステリシス
モータを使用している。このヒステリシスモータ
は、交流同期電動機の一種であり、ロータの材料
に半硬磁鋼を用い、ロータを円筒状に形成した構
造を有し、電源周波数に同期して回転するため、
回転の精度がよく、また、半硬磁鋼の中には機械
加工が容易に行なうことができる材料があるとい
う利点がある。

第１図は上記ヒステリシスモータの特徴を活用
したこの考案の第１の例を示しており、ハウジン
グ１の内側にステータ２を収納し、ステータ２の
内部に挿入したロータ３は半硬磁鋼を用いて円筒
状に形成され、一方の端部に連成した回転軸４が
ハウジング１の一方端板５を貫通して外部に突出
している。

上記ロータ３の内部には、ハウジング１の他方
端板６に突設した固定軸７が嵌入し、ロータ３の
外周面とステータ２の内周面間及び、ロータ３の
内周面と固定軸７の外周面間に各々円筒状のエア
ギヤツプ８，９が形成されている。

前記ステータ２はリング状に形成した多数の磁
性鋼板を積層して構成され、このステータ２に
は、ハウジング１に設けた給気路１０から送り込
まれたエアをエアギヤツプ８に供給する多数の給
気孔１１群とエアギヤツプ８により、ロータ３の
ラジアル荷重を支持する外側静圧空気軸受１２を
形成している。

また、固定軸７には、軸心に沿つて先端が閉鎖
された給気路１３と、第２図のように、この給気
路１３からエアギヤツプ９に向けてエヤを供給す
る放射状配置の給気孔１４とを設け、給気孔１４
群とエアギヤツプ９によつてロータ３のラジアル
に荷重を支持する内側静圧空気軸受１５を形成し
ている。

上記固定軸７に、先端面から軸方向に沿つて延
び、端板６に近い根元部分の外周に達する複数の
排気路１６が設けられ、第３図のように、固定軸
７の外周に周設した環状溝１７と各排気路１６を
通孔１８で接続し、エアギヤツプ９のエアをハウ
ジング１の外部に排出し得るようになつている。

前記ロータ３のスラスト荷重を支持するため、
固定軸７の先端面にギヤツプ１９を介してロータ
３を軸方向に吸引する永久磁石２０を固定し、固
定軸７の根元大径部に、ロータ３の先端面と大径
部間のエアギヤツプにエアを供給する給気孔２１
を設け、永久磁石２０のロータ吸引力と給気孔２
１から噴出するエア圧のバランスによりスラスト
軸受を形成している。

上記のような構成で通気路１０にエアを供給す
ると、エアの流れが分岐し、その一つの流れは、
ステータ２の給気孔１１からエアギヤツプ８に噴
出し、ロータ３のラジアル荷重を外側から支持
し、他の一つの流れは固定軸７の給気孔１４から
エアギヤツプ９に噴出し、ロータ３のラジアル荷
重を内側から支持する。

更に、もう一つの流れは、ロータ３の先端面に
おけるエアギヤツプに給気孔２１から噴出し、永
久磁石２０の吸引力との反発バランスによりロー
タ３のスラスト荷重を支持する。

このように、ロータ３のラジアル方向の荷重を
ロータ３の内外において二段構造で支持すると、
軸受剛性は内外に設けた静圧空気軸受１２と１５
の和になり、ロータ３の長さを伸ばすことなく軸
受剛性を向上させることができる。

次に、第４図に示す第２の例は、スラスト軸受
部分にフランジタイプを採用した例であり、第１
図乃至第３図で示した第１の例と同一部分は同一
符号を付すことによつて説明を省略する。

この第２の例は、ロータ３の回転軸４側端部に
フランジ３１を周設し、このフランジ３１の両面
とハウジング１及び端板５の対向面間にエアギヤ
ツプ３２，３３を形成し、ハウジング１及び端板
５の各々に、エアギヤツプ３２，３３へエアを噴
射する給気孔３４，３５を設けてスラスト軸受を
形成している。

この第２の例のように、フランジタイプのスラ
スト軸受を採用すると、スラスト軸受の剛性は第
１の例よりも大きく取ることができる。

また、第４図のように、ロータ外側の静圧空気
軸受１２が、第１図の例より短かくなつても、ロ
ータ内側の静圧空気軸受１５はロータ３の長さ分
を有効に活用でき、ラジアル方向の軸受剛性を十
分に得ることができる。

なお、スラスト荷重の支持は、図示とは別に、
ロータの内外周面をテーパ状にすると共に、ステ
ータの内周面をロータの外周と同じテーパに、ま
た、固定軸の外周面をロータの内周と同じテーパ
状に形成し、内外の各テーパ面間に静圧空気軸受
を形成し、ラジアル荷重とスラスト荷重を同時に
支持するように構成してもよく、内外の静圧空気
軸受で発生する力はテーパ面と直角方向で力の方
向は逆向きとなつているため、スラスト方向分力
は方向が反対になり、ロータはスラスト方向のバ
ランス状態を保持することができる。

〔効果〕

以上のように、この考案によると、上記のよう
な構成であるので、以下に示す効果がある。

（） ロータを円筒状に形成し、このロータと
外側ステータの間及びロータと内側固定軸の間
に各々静圧空気軸受を形成したので、ロータを
内外二重の静圧空気軸受で支持することがで
き、ダイレクトドライブ精密スピンドル駆動部
の軸受剛性を大幅に向上させ、駆動部のコンパ
クト化が可能になる。

（） ロータの材質に半硬磁鋼を用いてヒステ
リシスモータを構成したので、電源周波数に同
期した精密回転が得られる。

（） 円筒状に形成したロータの内外面を静圧
空気軸受で支持したので、ロータの小型軽量化
が実現でき、高速回転が可能になる。

（） ロータに半硬磁鋼を用いたので、円筒状
の機械加工が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る電動機の第１の例を示
す縦断面図、第２図は同上における固定軸の給気
孔部分の断面図、第３図は同排気孔部の断面図、
第４図は電動機の第２の例を示す縦断面図であ
る。 １……ハウジング、２……ステータ、３……ロ
ータ、４……回転軸、７……固定軸、８，９……
エアギヤツプ、１１，１４……給気孔、１２，１
５……静圧空気軸受。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半硬磁鋼を用いてロータを円筒状に形成し、こ
   のロータの外部にステータと内部に固定軸を配置
   し、前記ロータとステータの間及びロータと固定
   軸の間にエアギヤツプを各々形成し、ステータと
   固定軸に各々のエアギヤツプへエアを供給する給
   気孔を設けてロータの内外に同軸心の二重静圧空
   気軸受を形成した静圧空気軸受を備えた電動機。