JPH047380Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、工作機械用磁気軸受スピンドル装置
等のアキシアル磁気軸受に関するものである。

〔従来の技術〕

磁気軸受は機械的接触部をもたず、転がり軸受
よりもはるかに発熱量は少ない利点がある。しか
しながら、機械的接触がないために、例えば、Ｘ
線管などにおいては電流の伝達が問題となる。ま
た、熱の伝達は真空中では放射のみであり、空気
中ではその他に気体分子による放熱しか望めない
と言う欠点がある。

ところで、磁気軸受スピンドルの場合、発熱源
としては、モータの発熱の他、主としてラジアル
磁気軸受で発生する渦電流損があり、空気中では
その上気体分子との摩擦による風損が挙げられ
る。

これらの発熱昇温は、高速回転スピンドルで
は、運転中のスピンドルの寸法変化の原因ともな
り、高精度スピンドルにはとくに問題となる。こ
のため、従来上記スピンドル等では、冷却水、ヒ
ートパイプ等により主として駆動モータ部を冷却
し、また冷却空気を強制的に導入していた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

アキシアル磁気軸受を有する磁気軸受スピンド
ルにおいては、アキシアル磁気軸受を構成するロ
ータ側デイスク（ロータデイスク）は、通常、ラ
ジアル磁気軸受外径或いはロータシヤフト外径よ
りも径が大きく、また円盤状であるため空気との
接触面積が大きく、外径部の周速も当然大きい。
この点については従来見落とされがちであつた
が、ロータデイスク部の発熱も当然大きなものに
なることは明らかである。

例えば、第４図に示すように、従来のアキシア
ル磁気軸受は、一般に、ロータシヤフト１に固定
されたロータデイスク４が、２個の電磁石ステー
タ２，２により上下からサンドイツチ状に挾まれ
た構造を備えることにより、軸方向位置を制御さ
れるように構成されている。

このようなサンドイツチ構造のため、ロータデ
イスク４の外周部Ａの空気はロータデイスクの回
転と同時に摩擦によりロータ回転と同方向の回転
流を発生する。

しかしながら、通常軸受ギヤツプδaは0.2〜0.5
mm程度であるため、Ａ部の空気はほとんど外へ出
ることがなく、またδaが小さいために強制冷却
するにしても他の領域からＡ部への空気の流入は
当然少なく、他の換気を受ける面を備えた部分よ
り放熱性が悪い欠点を避けられなかつた。

本考案は、他の部分に比較して、風損による昇
温が大きいロータデイスクに対して、放熱性を改
善し、冷却効果を高めることのできるアキシアル
磁気軸受冷却装置を提供することを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案によれば、アキシアル磁気軸受におい
て、軸受ハウジング内にロータデイスクと同心に
かつ着脱可能に非磁性体の環状部材を該ロータデ
イスクの外周部に設置し、前記環状部材に複数個
の通路を設けることにより、前記通路を通してロ
ータの外周にロータの回転方向と同じ方向に外部
から冷却空気が流れるようにしたことにより、ロ
ータデイスク周辺を強制的に或いは自動的に換気
して、ロータデイスクを冷却することができる。

〔実施例〕

以下本考案の実施例について説明する。

まず本考案の第１の実施例を示す第１図および
第２図を参照する。

本考案によるアキシアル磁気軸受は、従来のも
のと同様に、ロータシヤフト１に固定されたロー
タデイスク４が、２個の電磁石ステータ２，２に
より上下からサンドイツチ状に挾まれた構造を備
えている。

ステータ２，２はそれらの間に環状部材６を介
して軸受ハウジング３内に設置される。環状部材
６はロータデイスク４と同心であり、その外周部
分を僅かな間隙を隔てて包囲することにより、ロ
ータデイスクとの間に空気通路を形成している。

環状部材６には数対の通孔６′が穿孔されてい
る。一方ハウジング３には、通孔６′の数に対応
する数の空気通路５が縦方向に穿設され、その下
端は環状部材６の通孔６′に対向するようになつ
ている。空気通路５の一つから入つた空気はロー
タデイスク４の周囲を通つて別の空気通路５から
外部に排出される。通孔６′の位置および方向は、
一方の空気通路５から入つてくる空気がロータデ
イスクの回転によつて発生する空気流に乗つてス
ムースに別の空気通路５から排出できるような、
たとえば第２図のような位置および方向である。

なお、環状部材６は、ステータ２，２の間隔を
規制するスペーサとしても作用することができ
る。また通孔６′の入口は幾分拡大しておく方が
空気流が通孔６′にスムースに流れ込むのに有利
である。さらに、環状部材６は、ステータ２，２
の磁気回路に影響を及ぼさないために、非磁性体
（たとえばアルミニウム、SUS304等）で作り、
かつメンテナンスの便のため容易にハウジング３
の内部から除去し得るような嵌合状態にしておく
のが好ましい。

つぎに、第３図は本考案の別の実施例を示す。

この実施例においては、環状部材６は第１図の
ものよりも大径で、ハウジング３に穿設した空気
通路５は直接通孔６′の入口拡大部６″に連通して
いる点を除いて、上記実施例と変わるところはな
い。

〔考案の効果〕

本考案においては、通常換気面より放熱の悪い
ロータデイスク部分に空気通路が連通しているた
め、冷却効果がいちじるしく改善される。さら
に、ロータデイスク外周部は周速が高いためロー
タの回転方向に外周部空気の回転流を形成する
が、本考案においては、この効果を積極的に利用
し、環状部材の空気通路をロータデイスクに対し
て適当な方向に設けることにより、自然発生した
空気流により空気の出入を自動的に行うことも可
能である。

この自然通風は、これを有効に利用すれば、ロ
ータデイスクの径が比較的小さいときや回転速度
が小さいとき等の、回転数の２乗に比例して効い
てくる風損が比較的少なく、上記の自然換気だけ
で十分冷却効果が期待できるような場合には、必
ずしも強制通風する必要性が無いというメリツト
を生ずる。冷却空気を強制的に送り込む場合に
は、冷却空気の流れが自然発生する空気流と同じ
方向であるため損失を生ずることがなく、冷却効
果をさらに改善することができる。

以上のように、本考案は、アキシアル磁気軸受
のロータデイスク部の放熱を改善し、冷却効果を
いちじるしく向上することができる。

また、冷却空気の供給、排出装置を円筒形部材
としてユニツト化してあるので、ロータデイスク
の厚みが小さく、空気通路の径を十分に大きく取
れないような場合でも、ごみやドレン等の詰まり
が生じたとき、環状部材を取り外して簡単に清掃
することができるので、メンテナンス上も有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の縦断側面図。第２図
は同じく横断平面図。第３図は別の実施例の縦断
側面図。第４図は従来技術を示す縦断側面図。 １……ロータシヤフト、２……ステータ、３…
…ハウジング、４……ロータデイスク、５……空
気通路、６……環状部材、６′……空気通孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ロータデイスクの軸方向両側に配置した少な
   くとも２個のステータによりロータデイスクの
   軸方向変位を制御するアキシアル磁気軸受にお
   いて、軸受ハウジング内に前記ロータデイスク
   と同心にかつ着脱自在に非磁性体の環状部材を
   該ロータデイスクの外周部に設置し、前記環状
   部材に複数個の通路を設け、前記通路を通して
   ロータの外周にロータの回転方向と同じ方向に
   外部から冷却空気が流れるようにしたことを特
   徴とする、アキシアル磁気軸受冷却装置。 ２ 前記軸受が、前記ロータデイスクの回転時、
   ロータデイスク外周に自然発生する空気流動に
   より内部空間を自動的に換気できるように配置
   されている、実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の装置。