專利名稱：旋轉電機的制作方法
技術領域：
公開的實施方式涉及旋轉電機。
背景技術：
以往，作為旋轉電機一例的電動機包括主軸、徑向軸承、推力軸承和機架。徑向軸承在徑向方向支承主軸。推力軸承在推力方向支承主軸。機架借助于徑向軸承和推力軸承對主軸進行支承。并且，作為這樣的電動機的一例，已知有具有空氣靜壓軸承的主軸電動機。該空氣靜壓軸承通過向軸承間隙供給壓縮空氣而在徑向方向和推力方向非接觸地支承主軸(例如，參照日本特開2001 — 304259號公報)。該主軸電動機，例如作為用于使工作機械的主軸高速旋轉的電動機而被使用。上述主軸電動機以相當高的速度旋轉。盡管如此，在軸承冷卻方面還有改進余地。例如,推力軸承的發熱量容易變大。若該發熱量變大，則有可能產生推力軸承的摩擦力變大等由于熱量引起的弊端。其結果，有時主軸電動機的壽命無法滿足所要求的值。
發明內容
實施方式的一方式的目的在于提供具有能夠冷卻的推力軸承的旋轉電機。實施方式的一方式涉及的旋轉電機，包含:主軸；在徑向方向對所述主軸進行支承的徑向軸承；在推力方向對所述主軸進行支承的推力軸承；借助于所述徑向軸承和推力軸承對所述主軸進行支承的機架；和用于使冷卻液流動的推力軸承用冷卻液通路，該冷卻液用于對所述推力軸承進行冷卻。根據實施方式的一方式，能夠有效地對推力軸承進行冷卻。由此，能夠將由于發熱引起的弊端防患于未然，以及能夠抑制由于熱量引起的壽命降低。
圖1是表示實施方式涉及的旋轉電機的縱截面的說明圖。圖2是表示該旋轉電機的被放大后的主要部分的縱截面的說明圖。
具體實施例方式在以下的詳細說明中，出于說明的目的，下面記載了許多特定的細節以充分理解所公開的具體實施方式
。顯而易見，沒有這些特定的細節的一個或更多的實施方式也能夠實施。在其他實例中，公知的結構和裝置被示意性地顯示以簡化視圖。以下，參照附圖對本申請公開的旋轉電機的實施方式詳細地進行說明。以下，將旋轉電機設為主軸電動機進行說明。但是，本公開不限于以下的實施方式中的示例。圖1是表示作為本實施方式涉及的旋轉電機的一例的主軸電動機10的縱截面的說明圖。圖2是表示主軸電動機10的被放大的主要部分的縱截面的說明圖。此外，主軸電動機10是具有空氣靜壓軸承構造的高速主軸電動機。即，在主軸電動機10中，在主軸(Spindle)和軸承之間設置有微小的軸承間隙(未圖示)。向該軸承間隙供給壓縮空氣。由此，主軸被非接觸支承。如圖1和圖2所示，主軸電動機10包括主軸1、徑向軸承(4及41)及推力軸承(5及6)。徑向軸承在徑向方向支承主軸I。推力軸承在推力方向支承主軸I。并且，主軸電動機10包括筒狀的機架2。該機架2，借助于徑向軸承和推力軸承對主軸I進行支承。而且，如圖1所示，在機架2的前端側設置有軸承蓋21。另一方面，在機架2的基端側設置有托座22。如圖2所示，在軸承蓋21的軸承蓋中央部分，形成有使主軸I插通的插通孔27。該軸承蓋中央部分的壁厚比其他部分薄。軸承蓋21的截面具有與主軸I的前端的縱截面形狀相應的階梯。如圖1所示，在機架2內的主軸I的基端側設置有旋轉驅動部3。該旋轉驅動部3包括定子31和轉子32。定子31包括由疊層鐵心形成的定子主體31a和模壓線圈部31b。該模壓線圈部31b，具有在定子主體31a纏繞而成的線圈和對線圈進行模壓的樹脂材料。此外，如圖1所示，在旋轉驅動部3的定子31和機架2之間，設置有用于對定子31進行冷卻的冷卻套33。主軸電動機10具有，導通到該冷卻套33的、水冷用或空氣冷卻用的未圖示的冷卻介質通路。另一方面，轉子32具有:形成為圓筒狀的轉子主體；和設置于其外周面的磁鐵。轉子32以與主軸I同心的方式安裝于主軸I。轉子32被配置成，與定子31之間設有微小的間隙，并且，與定子31相對置。此外，轉子主體包含疊層鐵心或將鐵等金屬切削而形成的部件。 對于具有上述那樣的構成的主軸電動機10,若向定子31的模壓線圈部3Ib供給電流，則定子31的磁極發生變化。由此，轉子32被賦予旋轉力，其結果，主軸I進行旋轉。主軸電動機10的主軸1，在其負載側具有推力法蘭部11和縮徑部13。推力法蘭部11具有以主軸I的軸為法線的面。另外,推力法蘭部11的直徑比主軸I的主體(主軸I的、比推力法蘭部11靠近基端側的部分)的直徑大。縮徑部13的直徑比主軸I的主體的直徑小。縮徑部13，在主軸I的比推力法蘭部11靠近負載的一側，以與推力法蘭部11相接的方式被設置。推力法蘭部11和縮徑部13，以與主軸I同心的方式被配置，并且與主軸I 一起旋轉。對于主軸電動機10的軸承，如果根據其配置位置進行區分，則具有支承基端側的基端側軸承和支承前端側的前端側軸承。在主軸I的基端側，設置有使主軸I旋轉的旋轉驅動部3。在主軸I的前端側安裝工具等。因此，主軸I的前端側成為主軸I的負載側。如圖1所示，主軸電動機10的基端側軸承是基端側徑向軸承4。另一方面，主軸電動機10的前端側軸承包括負載側徑向軸承41、第I推力軸承5和第2推力軸承6。
對于主軸電動機10的軸承，如果根據其功能進行區分，則具有徑向軸承和推力軸承。徑向軸承在徑向方向支承主軸I。推力軸承在推力方向支承主軸I。如圖1所示，主軸電動機10的徑向軸承包括基端側徑向軸承4和負載側徑向軸承41。另一方面，主軸電動機10的推力軸承，如圖1及圖2所示，包括夾持推力法蘭部11的第I推力軸承5及第2推力軸承6。然而,第I推力軸承5和負載側徑向軸承41形成為一體,作為共用軸承7。即，在共用軸承7中，第I推力軸承5具有與推力法蘭部11抵接的法蘭部。負載側徑向軸承41從該第I推力軸承5向主軸I的基端側延伸。該負載側徑向軸承41具有規定長度的筒狀。這樣，主軸I的軸承具體地具有3個部件。這些部件是基端側徑向軸承4、第2推力軸承6及共用軸承7。共用軸承7包含一體形成的負載側徑向軸承41和第I推力軸承5。如圖2所示,在第I推力軸承5的端面設置有第I推力軸承座51。第I推力軸承座51與主軸I的推力法蘭部11的、朝向旋轉驅動部3側的面抵接。另一方面，在第2推力軸承6的端面設置有第2推力軸承座61。第2推力軸承座61與主軸I的推力法蘭部11的、朝向負載側的面抵接。此外，如圖2所示，主軸電動機10具有隔板12。隔板12的厚度與推力法蘭部11的厚度相應。隔板12被設置在第I推力軸承5和第2推力軸承6之間。在第2推力軸承6設置有推力軸承用冷卻液通路81。推力軸承用冷卻液通路81是用于使冷卻液流動的流路，該冷卻液用于冷卻第2推力軸承6。S卩，如圖1所示,冷卻液通路(主冷卻液通路)8具有冷卻液注入口 83。冷卻液通路8，以包圍主軸I的大半部分的方式被設置于機架2。另外，在基端側徑向軸承4及共用軸承7設置有環狀冷卻液通路(徑向軸承用冷卻液通路)81a。該環狀冷卻液通路81a與冷卻液通路8連通。此外，在主軸I進行了高速旋轉的情況下，推力軸承的發熱量變多。因此，對于主軸電動機10的高速化來說，希望對推力軸承進行冷卻。但是，將上述冷卻液通路8延長到推力軸承是困難的。因此，在主軸電動機10中，主軸I具有縮徑部13，該縮徑部13具有較小的直徑。而且，第2推力軸承6被配置在推力法蘭部11的縮徑部13側。該第2推力軸承6被加寬與主軸I和縮徑部13之間的直徑差(主軸I的直徑縮小量)相應的量。即，第2推力軸承6具有與直徑較小的縮徑部13相接的加寬部分(第2推力軸承6與縮徑部13相接)。而且，如圖2所示，在該第2推力軸承6的加寬部分設置有冷卻液通路形成區域62。在該冷卻液通路形成區域62形成有推力軸承用冷卻液通路81。即，第2推力軸承6與以往的推力軸承相比，被加寬了與主軸I的直徑縮小量相應的量。該直徑縮小量，與作為第2推力軸承6的加寬部分的、冷卻液通路形成區域62的體積相應。利用該加寬部分，能夠容易地使冷卻液通路8延長到第2推力軸承6。S卩，如圖2所示，以與形成于機架2的冷卻液通路8連通的方式設置有延長冷卻液通路80。該延長冷卻液通路80將第I推力軸承5、隔板12及第2推力軸承6貫通。在延長冷卻液通路80的終端部設置有環狀的推力軸承用冷卻液通路81。S卩，延長冷卻液通路80的終端部及其附近部分，以幾乎與冷卻液通路8垂直的方式向主軸I延伸規定長度。而且，在該延長冷卻液通路80的終端部，以包圍主軸I的周圍的方式設置有推力軸承用冷卻液通路81。這樣，與冷卻液通路8連通的推力軸承用冷卻液通路81被設置于冷卻液通路形成區域62。由此，能夠將第2推力軸承6冷卻到希望的溫度。其結果，能夠對包括第I推力軸承5的推力軸承進行冷卻。因此，能夠進一步將主軸電動機10高速化。此外，主軸電動機10具有用于抑制冷卻液從推力軸承用冷卻液通路81漏出的密封部件。即，如圖2所示，在軸承蓋21的與第2推力軸承6的冷卻液通路形成區域62抵接的面形成有2條密封安裝槽25。這些密封安裝槽25以夾著冷卻液通路形成區域62中的推力軸承用冷卻液通路81的方式，且以向推力軸承的圓周方向延伸的方式，形成為環狀。而且，在這些密封安裝槽25安裝有作為密封部件的O型圈26。這樣，主軸電動機10，為了抑制冷卻液漏出使用作為密封部件的O型圈26。由此，能夠抑制在推力軸承用冷卻液通路81中流動的冷卻液從第2推力軸承6和軸承蓋21之間漏出的情況。因此，能夠安心地使用主軸電動機10。并且，使用O型圈26作為密封部件。因此，能夠以低成本實現密封部件。這樣，主軸電動機10能夠以低成本實現充分的密封狀態。因此，能夠以低成本對容易發熱的推力軸承進行冷卻。另外，在主軸電動機10中，在第2推力軸承6的端面設置有第2推力軸承座61。而且，該第2推力軸承座61的前端部(縮徑部13側的部分)與冷卻液通路形成區域62的前端部一起，盡可能地與主軸I的縮徑部13接近。由此，能夠抑制異物從外部進入主軸電動機10內部等。例如，也有時將主軸電動機10應用于切削工具等。在這種情況下，也有時在主軸I的負載側安裝切削刀具等。在這種情況下，切削作業過程中飛出的切削屑或切削油等異物有可能進入軸承蓋21的插通孔27的內周邊與主軸I的前端部之間的間隙。但是，在主軸電動機10中，第2推力軸承座61的前端盡可能地與主軸I接近。因此，能夠抑制這些異物進入。并且，第2推力軸承座61的軸承面的寬度幾乎與第I推力軸承座51的軸承面的寬度相同。即，第2推力軸承座61和推力法蘭部11之間的抵接面的面積幾乎與第I推力軸承座51和推力法蘭部11之間的抵接面的面積相等。由此，與第2推力軸承座61之間的、針對推力法蘭部11的按壓力，幾乎和與第I推力軸承座51之間的、針對推力法蘭部11的按壓力相等。因此，第I推力軸承座51及第2推力軸承座61能夠很均衡地對主軸I進行軸支承。另外，第2推力軸承座61的包含與推力法蘭部11側相反側的面的部分，被加寬與主軸I的直徑縮小量相應的量。因此,第2推力軸承座61形成為，隨著接近縮徑部13 (主軸I)逐漸地變薄。利用這樣的構成，如圖2所示，在第2推力軸承座61的、與推力法蘭部11抵接的面的面積被保持在規定值的狀態下，抑制了在主軸I的縮徑部13的周圍(階梯部)產生不需要的空間這一情況。由此，抑制了無用的空氣滯留的形成。另外，在能夠將第2推力軸承座61的與推力法蘭部11抵接的面的面積保持在規定值的范圍，第2推力軸承座61的前端部盡可能多的部分，與主軸I的縮徑部13的周面盡可能地接近。從而，在第2推力軸承座61中，與主軸I的縮徑部13的周面盡可能地接近的部分變長。因此，有效地抑制了異物從外部進入主軸電動機10內部。另外，本公開的旋轉電機，也可以是以下的第I 第4旋轉電機。即，第I旋轉電機包括:主軸；對所述主軸的徑向方向進行軸支承的徑向軸承；對所述主軸的推力方向進行軸支承的推力軸承；和借助于所述徑向軸承及推力軸承對所述主軸進行支承的機架，在所述推力軸承形成有使冷卻液流動的冷卻液通路，該冷卻液用于對該推力軸承進行冷卻。第2旋轉電機在第I旋轉電機的基礎上，所述推力軸承包括夾持設置在所述主軸徑向的推力法蘭部的第I推力軸承及第2推力軸承，在所述主軸形成有，將相對于所述推力法蘭部的負載側縮小直徑而形成的縮徑部，在配置于所述縮徑部側的所述第2推力軸承形成有與所述主軸的直徑縮小量相應的加寬部分，在該加寬部分形成有用于形成所述冷卻液通路的冷卻液通路形成區域。第3旋轉電機在第2旋轉電機的基礎上，以夾著所述冷卻液通路形成區域中的所述冷卻液通路的方式在所述推力軸承的徑向設置有密封部件。第4旋轉電機在第2或第3旋轉電機的基礎上，所述第I推力軸承及所述第2推力軸承包括分別以與所述推力法蘭部相對置的面為軸承面的第I推力軸承座及第2推力軸承座，所述第2推力軸承座的軸承面形成為與所述第I推力軸承座的軸承面相同寬度，另一方面，與該推力法蘭部側相反側的面被加寬與所述主軸的直徑縮小量相應的量，所述第2推力軸承座形成為向主軸方向逐漸變薄。根據這些旋轉電機，能夠有效地冷卻推力軸承，并將發熱產生的弊端防患于未然，從而能夠防止熱量引起的壽命降低。本領域技術人員能夠容易地導出上述實施方式的進一步的效果和變形例。因此，本公開的更寬范圍的方式，不限于以上表述并且描述的特定的詳細內容及代表性的實施方式。因此，本公開的方式，在不脫離由附加的權利要求及其等同物定義的概括性的發明概念的精神或范圍的情況下，能夠進行各種改變。以上對附圖和說明書進行了詳細的描述。根據以上說明可以進行各種改變和變形。其并非有意進行全面性的描述或將在此描述的主題限定為所公開的明確的形式。盡管在此以結構特征或方法行為的特定用語對主題進行了描述，但是，顯然附加的權利要求中定義的主題沒必要被限定為上述描述的特定的特征或行為。進而上述所描述的特定的特征或行為作為實現附加于此的權利要求的實施例構成而公開。
權利要求
1.一種旋轉電機，包括: 主軸； 在徑向方向對所述主軸進行支承的徑向軸承； 在推力方向對所述主軸進行支承的推力軸承； 借助于所述徑向軸承及推力軸承對所述主軸進行支承的機架；和 用于使冷卻液流動的推力軸承用冷卻液通路，該冷卻液用于冷卻所述推力軸承。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機，其中， 所述主軸具有直徑小的縮徑部， 所述推力軸承具有與該縮徑部接觸的加寬部， 在該加寬部設置有所述推力軸承用冷卻液通路。
3.根據權利要求2所述的旋轉電機，其中， 所述主軸還具有推力法蘭部， 所述縮徑部在比推力法蘭部靠近負載一側以與推力法蘭部相接的方式被設置， 所述推力軸承包括與所述推力法蘭部的基端側相接的第I推力軸承和與所述推力法蘭部的負載側相接的第2推力軸承， 該第2推力軸承具有所述加寬部。
4.根據權利要求3所述的旋轉電機，其中， 還具有在所述第2推力軸承的負載側設置的軸承蓋， 該軸承蓋具有用于抑制液體從所述推力軸承用冷卻液通路漏出的密封部件。
5.根據權利要求4所述的旋轉電機，其中， 所述密封部件是O型圈。
6.根據權利要求3 5中任意一項所述的旋轉電機，其中， 所述第I推力軸承包括與所述推力法蘭部抵接的第I推力軸承座， 所述第2推力軸承包括與所述推力法蘭部抵接的第2推力軸承座，所述第2推力軸承座和所述推力法蘭部之間的抵接面的面積，幾乎與所述第I推力軸承座和所述推力法蘭部之間的抵接面的面積相等。
7.根據權利要求6所述的旋轉電機，其中， 所述第2推力軸承座的包含與推力法蘭部相反一側的面的部分向所述縮徑部延伸， 所述第2推力軸承座形成為，隨著接近所述縮徑部而逐漸變薄。
8.根據權利要求1所述的旋轉電機，其中， 還包括: 設置于所述機架的主冷卻液通路；和 與該主冷卻液通路連通用于對所述徑向軸承進行冷卻的徑向軸承用冷卻液通路， 所述推力軸承用冷卻液通路與所述主冷卻液通路連通。
全文摘要
本發明提供一種旋轉電機，其包含主軸；在徑向方向對所述主軸進行支承的徑向軸承；在推力方向對所述主軸進行支承的推力軸承；借助于所述徑向軸承和推力軸承對所述主軸進行支承的機架；和用于使冷卻液流動的推力軸承用冷卻液通路，該冷卻液用于對所述推力軸承進行冷卻。根據該旋轉電機，能夠有效地對推力軸承進行冷卻。由此，能夠將發熱引起的弊端防患于未然，及能夠抑制熱量引起的壽命降低。
文檔編號H02K9/19GK103095048SQ20121042577
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月30日 優先權日2011年10月31日
發明者豬口雄大 申請人:株式會社安川電機