JPH0710152B2

JPH0710152B2 - スピンドル用モ−タ

Info

Publication number: JPH0710152B2
Application number: JP19475586A
Authority: JP
Inventors: 圭木全; 忠男米田; 昭浩山中
Original assignee: エヌティエヌ株式会社
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS6352650A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はスピンドル用モータに関し、特に、工作機械
に用いられ、スピンドルを超高速で回転させるようなス
ピンドル用モータに関する。

［従来の技術］スピンドルを回転させるためのスピンドル用モータとし
て、ヒステリシスモータが用いられている。このヒステ
リシスモータは、Fe−Cr−Ｃ系の磁性鋼で構成したロー
タを回転軸に圧入し、そのロータの周囲をステータで覆
うように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、工作機械によっては、スピンドルを１分間に
20万回転以上というような超高速で回転させるものがあ
る。このようにスピンドルを超高速で回転させるとき、
回転軸に圧入されたロータの質量が問題となる。すなわ
ち、従来のヒステリシスモータでは、回転軸にロータと
してのヒステリシスリングが圧入されているため、質量
が大きく、20万回転以上での超高速回転では共振してし
まうという問題点があった。しかも、ヒステリシスモー
タの特性上から回転軸の材料は、非磁性体のステンレス
やアルミニウムなどを用いる必要があった。

これは、回転軸を磁性体にすると、回転軸の透磁率がヒ
ステリシスリングの透磁率よりはるかに高いため、磁束
は磁性体の回転軸を通過し、ヒステリシスリングの円周
方向にほとんど通らなくなる。従って、ヒステリシスリ
ングのヒステリシス特性を活用できる部分の体積が非磁
性体を使用した場合よりも小さく、トルク特性も低下す
る。そこで、トルクを上げるために電源電圧を上げて電
流を多く流すことも考えられるが、そうすると、銅損お
よび鉄損が増加する結果につながるという問題点を生じ
る。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ロータを中空に
し、質量を小さくして、共振点をずらせることにより、
スピンドルを超高速で回転できるようなスピンドル用モ
ータを提供することである。

［課題を解決するための手段］請求項１に係る発明は、ロータとステータとを有するス
ピンドル用モータであって、ロータは半硬磁鋼からな
り、中空円筒部を有し、その一方端面に出力軸が、他方
端面に後軸が結合され、軸受によって支持され、ステー
タはロータの周囲に配置されてモータを構成する。

請求項２に係る発明では、軸受は流体軸受であり、請求
項３に係る発明では、軸受はころがり軸受である。

［作用］この発明にかかるスピンドル用モータは、ロータを中空
円筒状に形成し、このロータの端面に回転軸を接合する
ようにしたので、質量を小さくでき、共振点をずらせる
ことができるので、スピンドルを超高速で回転させるこ
とが可能となる。

［発明の実施例］第１図はこの発明の一実施例の静圧空気軸受を用いたス
ピンドル用モータの断面図である。

第１図において、ロータ１は中空円筒状に形成され、中
空円筒部1eの一方端面には出力軸1aが接合され、その他
方端面には後軸1bが接続される。これらの接合部1c,1d
はたとえば溶接または摩擦圧接などの機械的強度が十分
な手段により接合される。ロータ１の周囲にはステータ
２が設けられ、このステータ２には固定子巻線３が巻回
されている。また、ステータ２には、ロータ１に対して
垂直方向に複数の孔41が形成されていて、この孔41には
所定の圧力で空気が圧入され、ロータ１のラジアル静圧
空気軸受４を構成している。また、後軸1b側には、スラ
スト静圧空気軸受５が形成されている。後軸1bの端面に
対向するようにマグネット51が設けられ、このマグネッ
ト51は後軸1bを吸引することにより、後軸1bの中心を保
持している。

上述のごとく、この発明の一実施例では、ロータ１を中
空円筒状に形成し、その端面に出力軸1aと後軸1bを接合
して、ラジアル静圧空気軸受４およびスラスト静圧空気
軸受５によって軸支するようにしたので、回転軸として
の質量を大幅に低減できるので、共振周波数が上昇し、
スピンドルの超高速回転が可能となる。

一例として、ロータ１の最大外径を15mmφとし、中空円
筒部1eの径を11.5mmφとし、長さを87mmに形成すると、
重量が52gとなり、１次共振回転数が63000rpm、２次共
振回転数が88000rpm、３次共振回転数が680000rpmとな
り、従来の同一寸法で中実軸のロータでは重量が103gで
あり、１次共振回転数が49000rpm、２次共振回転数が65
000rpm、３次共振回転数が650000rpmであるのに比べ
て、共振回転数を著しく高めることができた。

第２図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。こ
の第２図に示した実施例は、前述の第１図と同様にし
て、ロータ１を中空円筒状に形成し、中空円筒部1eの一
方端面に接合部1cを介して出力軸1aを接合し、他方端面
に接合部1dを介して後軸1bを接合し、出力軸1aをころが
り軸受６によって軸支し、後軸1bをころがり軸受７によ
って軸支するように構成したものである。

この実施例においても、前述の実施例と同様の効果を得
ることができる。たとえば、ロータ１の最大外径を15mm
φとし、中空円筒部1eの径を10mmφとし、長さを63mmに
形成すると、重量が30gとなり、１次共振回転数が30000
0rpm、２次共振回転数が380000rpm、３次共振回転数が8
50000rpmとなり、従来の同一寸法で中実軸のロータで
は、重量が44gであり、１次共振回転数が250000rpm、２
次共振回転数が340000rpm、３次共振回転数が740000rpm
であるのに比べて、共振回転数を高めることができた。

なお、軸受としては上述の例の他に、スパイラルグルー
プを形成した動圧軸受等の流体軸受を使用することも可
能である。また、第1,第２の実施例において、一方の回
転軸、例えば1bをロータと同じ材質で中空のロータと一
体的に製作し、他端の軸1aをロータの端面に接合するこ
とにより、同じ効果を得ることができ、かつ接合に伴う
費用を削減することが可能である。モータの動力取出し
側の軸1aには、磁性体である焼入れ鋼を使用してもヒス
テリシスモータの特性を悪化させることはない。

また、回転軸に焼入れ鋼を使用しても、ヒステリシスモ
ータの特性上の問題はない。従って、回転軸の耐久性を
上げることも可能となる。動力取出し軸に焼入れ鋼を使
用することにより研削砥石の取付部などの耐久性を増す
ことができる。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、ロータを中空円筒状
に形成し、このロータの端面に回転軸を接合して軸受に
より軸支するように構成したので、回転軸の質量を大幅
に低減することができ、それに伴なって共振回転数が上
昇し、スピンドルの超高速回転を可能にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の静圧空気軸受を用いたス
ピンドル用モータの断面図である。第２図はこの発明の
他の実施例のころがり軸受を用いたスピンドル用モータ
の断面図である。図において、１はロータ、1aは出力軸、1bは後軸、1c,1
dは接合部、1eは中空円筒部、２はステータ、３は固定
子巻線、４はラジアル静圧空気軸受、５はスラスト静圧
空気軸受、6,7はころがり軸受を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータ（１）と、ステータ（２）とを有す
るスピンドル用モータであって、ロータ（１）は、半硬磁鋼からなり、中空円筒部（1e）
を有し、その一方端面に出力軸（1a）が、他方端面に後
軸（1b）が結合され、軸受（4,5,6,7）によって支持さ
れ、ステータ（２）は、ロータ（１）の周囲に配置されてモ
ータを構成するスピンドル用モータ。
【請求項２】軸受（4,5）は、流体軸受である特許請求の範囲第１項記載のスピンドル用モータ。
【請求項３】軸受（6,7）は、ころがり軸受である、特許請求の範囲第１項記載のスピンドル用モータ。