(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、
図1を参照して、本発明の一実施形態に係る電動機10について説明する。なお、以下の説明における軸方向とは、回転シャフト13の回転軸線Oに沿う方向を示し、径方向とは、軸線Oを中心とする円の半径方向を示し、周方向とは、軸線Oを中心とする円の円周方向を示す。また、便宜上、
図1の紙面左方を、軸方向前方として説明する。
【0012】
電動機10は、ロータ12、ステータ16、ハウジング18、第1の軸受20、第2の軸受22、リアカバー24、および端子箱26を備える。ステータ16は、例えば、軸方向に積層された複数の磁性鋼板から作製される。ステータ16には、コイル28が巻回されている。
【0013】
ロータ12は、回転シャフト13と、該回転シャフト13の径方向外側に固定され、複数の磁石(図示せず)を有するロータコア14とを有する。ロータコア14は、ステータ16の軸方向内方に僅かに離隔して配置されている。したがって、ロータコア14の外周面とステータ16の内周面との間には、僅かな隙間30が形成されている。
【0014】
ハウジング18は、ステータ16を支持する。具体的には、ハウジング18は、ステータ16の軸方向前方側に固定された前ハウジング(第1のハウジング部)32と、ステータ16の軸方向後方側に固定された後ハウジング(第2のハウジング部)34とを有する。
【0015】
前ハウジング32は、円環状の本体部36と、該本体部36の軸方向前方の端部から径方向内側へ延出するフランジ部38とを有する。前ハウジング32は、本体部36の軸方向後端部にて、ステータ16の軸方向前方の端面16aに固定されている。
【0016】
後ハウジング34は、ステータ16の軸方向後方の端面16bに固定された円環状の本体部40と、該本体部40の径方向内側に固定された円環状の軸受支持部42とを有する。後ハウジング34の本体部40には、該本体部40を貫通する通気孔44が形成されている。この通気孔44は、内部空間S1と後ハウジング34の外部空間S2とを連通させる。
【0017】
リアカバー24は、後ハウジング34の本体部40の軸方向後方の端部に固定されている。本実施形態においては、ロータ12のロータコア14は、前ハウジング32、後ハウジング34、ステータ16、およびリアカバー24によって画定された内部空間S1に収容されている。
【0018】
第1の軸受20は、前ハウジング32のフランジ部38と回転シャフト13との間に介挿され、該回転シャフト13を回転可能に支持する。なお、第1の軸受20の支持構造については、後述する。
【0019】
一方、第2の軸受22は、後ハウジング34の軸受支持部42と回転シャフト13との間に介挿され、第1の軸受20と同様に、該回転シャフト13を回転可能に支持する。
【0020】
端子箱26は、後ハウジング34の外周面上に固定されている。端子箱26には、コイル28へ電力を供給するための動力ケーブル(図示せず)と、圧縮流体を内部空間S1へ送り込むための流体供給管(図示せず)とが、引き込まれている。
【0021】
流体供給管は、その一端にて、後ハウジング34に形成された通気孔44に接続され、他端にて、電動機10の外部に設置された流体供給装置(図示せず)に接続されている。流体供給装置は、流体供給管および通気孔44を介して、圧縮流体を内部空間S1へ導入する。なお、圧縮流体は、例えば圧縮気体である。
【0022】
次に、
図2〜
図4を参照して、前ハウジング32のフランジ部38および第1の軸受20の構成について説明する。第1の軸受20は、玉軸受であって、内輪46、外輪48、および、内輪46と外輪48との間に配置された複数の玉50を有する。
【0023】
内輪46は、円環状の部材であり、内周面52と、該内周面52とは反対側の外周面54とを有する。回転シャフト13は、内輪46の内周面52と当接するように、内輪46に嵌め込まれている。内輪46の外周面54は、軌道面として機能し、該外周面54上を、玉50が転動する。
【0024】
外輪48は、内輪46よりも大径の円環状の部材であり、内周面56と、該内周面56とは反対側の外周面58とを有する。外輪48の内周面56は、軌道面として機能し、該内周面56上を、玉50が転動する。外輪48の外周面58は、第1の軸受20の外周面を画定しており、後述するように、前ハウジング32のフランジ部38に取り囲まれている。
【0025】
前ハウジング32のフランジ部38は、その径方向内側の端部に、円筒状の軸受支持面60を有する。軸受支持面60は、外輪48の外周面58を径方向外側から取り囲み、該外周面58と当接する。この軸受支持面60によって、第1の軸受20は、フランジ部38の径方向内側に支持されている。
【0026】
フランジ部38には、環状壁66が固定されている。環状壁66は、第1の軸受20の軸方向前方に配置されており、第1の軸受20との間で、空間68と、隙間69を画定している。
【0027】
ここで、本実施形態に係る電動機10は、軸受支持面60に形成された第1の溝62および第2の溝64を備える。第1の溝62は、軸受支持面60から径方向外方に凹むように形成され、且つ、軸受支持面60の軸方向後端から軸方向前端まで、軸方向に直線状に延在している。
【0028】
第1の溝62は、その軸方向後端62aにて内部空間S1に連通する一方、その軸方向前端62bにて、空間68および隙間69を介して、ハウジング18の外部空間S2に連通している。本実施形態においては、計4個の第1の溝62が、互い略等間隔(すなわち、90°)で周方向に配列するように、設けられている。
【0029】
第2の溝64は、軸受支持面60から径方向外方へ凹むように形成され、周方向に延在している。具体的には、第2の溝64は、全ての第1の溝62と交差するように、軸受支持面60の全周に亘って延在している。ここで、第2の溝64は、外輪48の内周面56上の玉50の軌道と同じ軸方向位置、すなわち、外輪48の内周面56と玉50とが当接する位置に、配置されている。
【0030】
本実施形態においては、玉50は、第1の軸受20の軸方向の中央部に配置されており、外輪48の内周面56上の玉50の軌道は、第1の軸受20の軸方向の中央部に配置される。したがって、本実施形態に係る第2の溝64は、軸受支持面60の軸方向中央部に配置されている。
【0031】
次に、本実施形態に係る電動機10の機能について説明する。電動機10の稼働中に内部空間S1へ異物が侵入するのを防止するために、端子箱26内の流体供給管から内部空間S1へ、通気孔44を介して、圧縮流体が導入される。
【0032】
通気孔44から内部空間S1へ導入された圧縮流体は、
図1および
図2の矢印Aに示すように、隙間30を経て、第1の軸受20の軸方向後方側の内部空間S1の部分に流れ込む。
【0033】
そして、圧縮流体は、第1の溝62を通過して、空間68に流れ込む。次いで、空間68に流入した圧縮流体は、隙間69を通過して、回転シャフト13に向かって吹き付けられ、これにより、外部空間S2に吐出される。このように吐出される圧縮流体によって、隙間69から異物が侵入することが防止される。
【0034】
電動機10の稼働中においては、第1の軸受20の軌道面(すなわち、内輪46の外周面54と外輪48の内周面56)上を玉50が転動する。ここで、本実施形態によれば、周方向に延びるように形成された第2の溝64によって、電動機10の稼働中に第1の溝62に起因して発生する、第1の軸受20に掛かる力の変動を低減することができる。
【0035】
この機能について、以下に説明する。ここで、仮に、第2の溝64が形成されていない場合について考える。この場合、外輪48は、第1の溝62の位置においてのみ、軸受支持面60と当接していない。したがって、軸受支持面60のうち、第1の溝62が形成されている位置において、軸受支持面60によって第1の軸受20を径方向外側から押え付ける力が、僅かに弱まることになる。
【0036】
このような状態で玉50が軌道面上を転動した場合、玉50が、軌道面のうち、第1の溝62に相当する位置を通過する毎に、外輪48が僅かに撓むこととなる。その結果、電動機10の稼働中に第1の軸受20に掛かる力にリプルが生じ、これにより、第1の軸受20の強度に影響を与えてしまうことになる。
【0037】
そこで、本実施形態においては、軸受支持面60に、周方向に延びる第2の溝64が形成されている。この第2の溝64によって、外輪48は、第1の溝62の位置のみならず、軸受支持面60の全周に亘って、該軸受支持面60と当接しないことになる。これにより、第1の溝62に起因して発生する、電動機10の稼働中に第1の軸受20に掛かる力の変動を、低減することができる。
【0038】
したがって、圧縮気体の通過用に設けられた第1の溝62が第1の軸受20の強度に与える影響を排除しつつ、第1の溝62を回転シャフト13の近傍に配置することができる。その結果、第1の軸受20からの異音の発生を防止し、且つ、第1の軸受20の長寿命化を実現しつつ、内部空間S1への異物の侵入を効果的に防止できる。
【0039】
また、本実施形態によれば、第1の溝62および第2の溝64を、前ハウジング32のフランジ部38を加工することによって容易に形成できるので、電動機10の製造コストを低減できる。
【0040】
また、本実施形態においては、第2の溝64が、軌道面上を転動する玉50の軌道と同じ軸方向位置に配置されている。この構成によれば、第1の溝62による第1の軸受20に掛かる力の変動をさらに効果的に低減できる。
【0041】
また、本実施形態においては、第1の溝62が軸方向に直線状に形成されているので、第1の溝62を通過する圧縮流体の圧力損失を小さくすることができる。このため、内部空間S1に導入した圧縮流体をより効率的に外部空間S3へと吐出することができる。
【0042】
次に、
図5および
図6を参照して、本発明の他の実施形態に係る電動機70について説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、既に述べた実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0043】
本実施形態に係る電動機70は、上述の電動機10と、以下の点で相違する。すなわち、電動機70においては、第1の溝84および第2の溝86が、前ハウジング72のフランジ部74に設けられた軸受支持面76ではなく、第1の軸受78の外周面上に形成されている。
【0044】
具体的には、電動機70の前ハウジング72は、フランジ部74を有し、該フランジ部74は、その径方向内側の端部に、円筒状の軸受支持面76を有する。この軸受支持面76は、第1の軸受78の外周面と当接し、該第1の軸受78を支持する。
【0045】
第1の軸受78は、玉軸受であって、内輪46、外輪80、および複数の玉50を有する。外輪80は、内周面56と、該内周面56とは反対側の外周面82とを有する。外輪80の外周面82は、第1の軸受78の外周面を画定しており、フランジ部74の軸受支持面76によって取り囲まれて支持されている。
【0046】
ここで、電動機70は、外輪80の外周面82に形成された第1の溝84および第2の溝86を備える。第1の溝84は、外周面82から径方向内方に凹むように形成され、且つ、外輪80の軸方向後端から軸方向前端まで、軸方向に直線状に延在している。
【0047】
上述の第1の溝62と同様に、第1の溝84は、その軸方向後端84aにて内部空間S1に連通する一方、軸方向前端84bにて、上述の空間68および隙間69を介して、外部空間S2に連通している。本実施形態においては、計4個の第1の溝84が、互い略等間隔(すなわち、90°)で周方向に配列するように、設けられている。
【0048】
第2の溝86は、外輪80の外周面82から径方向内方へ凹むように形成され、且つ、周方向に延在している。本実施形態においては、第2の溝86は、外輪80の軸方向中央部に配置され、計4個の第1の溝84と交差するように、外周面82の全周に亘って延在している。
【0049】
本実施形態においては、内部空間S1に導入された圧縮流体は、外輪80の外周面82に形成された第1の溝84を通過して、外部空間S2へと吐き出される。また、外輪80の外周面82には、第1の溝84と交差するように、第2の溝86が形成されている。
【0050】
この構成によれば、圧縮気体の通過用に設けられた第1の溝84が第1の軸受78の強度に与える影響を排除しつつ、第1の溝84を回転シャフト13の近傍に配置することができる。その結果、第1の軸受78からの異音の発生を防止し、且つ、第1の軸受78の長寿命化を実現しつつ、内部空間S1への異物の侵入を効果的に防止できる。
【0051】
また、本実施形態によれば、第1の溝84および第2の溝86を、外輪80の外周面82を加工することによって容易に形成できるので、電動機70の製造コストを低減できる。
【0052】
また、本実施形態においては、第1の溝84が軸方向に直線状に形成されているので、第1の溝84を通過する圧縮流体の圧力損失を小さくすることができる。このため、内部空間S1に導入した圧縮流体をより効率的に外部空間S3へと吐出することができる。
【0053】
次に、
図7および
図8を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る電動機90について説明する。本実施形態に係る電動機90は、上述の電動機10と、以下の点にて相違する。すなわち、電動機90は、前ハウジング92のフランジ部94と、第1の軸受20との間に介装された環状部材100をさらに備える。
【0054】
具体的には、環状部材100は、円環状の部材であって、内周面102、および該内周面102とは反対側の外周面104を有する。内周面102は、外輪48の外周面58を径方向外側から取り囲み、該外周面58と当接する。
【0055】
この内周面102によって、第1の軸受20は、フランジ部94の径方向内側に支持されている。すなわち、本実施形態においては、環状部材100の内周面102は、第1の軸受20を支持するための軸受支持面として機能する。
【0056】
一方、前ハウジング92のフランジ部94は、その径方向内側の端部に、円筒状の内周面96を有しており、該内周面96は、環状部材100の外周面104を径方向外側から取り囲み、該外周面104と当接して支持する。これにより、環状部材100は、前ハウジング92に対して固定され、環状部材100の内周面102は、前ハウジング92に対して移動不能に配置される。
【0057】
ここで、本実施形態に係る電動機90は、環状部材100の内周面102に形成された第1の溝106および第2の溝108を備える。第1の溝106は、内周面102から径方向外方に凹むように形成され、且つ、環状部材100の軸方向後端から軸方向前端まで、軸方向に直線状に延在している。
【0058】
上述の第1の溝62と同様に、第1の溝106は、その軸方向後端106aにて内部空間S1に連通する一方、軸方向前端106bにて、上述の空間68および隙間69を介して、外部空間S2に連通している。本実施形態においては、計4個の第1の溝106が、互い略等間隔(すなわち、90°)で周方向に配列するように、設けられている。
【0059】
第2の溝108は、環状部材100の内周面102から径方向外方へ凹むように形成され、且つ、周方向に延在している。本実施形態においては、第2の溝108は、環状部材100の軸方向中央部に配置され、計4個の第1の溝106と交差するように、内周面102の全周に亘って延在している。
【0060】
本実施形態に係る電動機90においては、内部空間S1に導入された圧縮流体は、環状部材100の内周面102に形成された第1の溝106を通過して、外部空間S2へと吐き出される。また、環状部材100の内周面102には、第1の溝106と交差するように、第2の溝108が形成されている。
【0061】
この構成によれば、圧縮気体の通過用に設けられた第1の溝106が第1の軸受20の強度に与える影響を排除しつつ、第1の溝106を回転シャフト13の近傍に配置することができる。その結果、第1の軸受20からの異音の発生を防止し、且つ、第1の軸受20の長寿命化を実現しつつ、内部空間S1への異物の侵入を効果的に防止できる。
【0062】
また、本実施形態によれば、第1の溝106および第2の溝108を、環状部材100の内周面102を加工することによって容易に形成できるので、電動機90の製造コストを低減できる。
【0063】
また、本実施形態においては、第1の溝106が軸方向に直線状に形成されているので、第1の溝106を通過する圧縮流体の圧力損失を小さくすることができる。このため、内部空間S1に導入した圧縮流体をより効率的に外部空間S3へと吐出することができる。
【0064】
なお、上述の実施形態においては、第1の溝62,84,106および第2の溝64,86,108の双方が、第1の軸受20,78の外周面58,82および軸受支持面60,76,102のいずれか一方に形成されている場合について述べた。
【0065】
しかしながら、これに限らず、第1の溝62,84,106を、第1の軸受20,78の外周面58,82および軸受支持面60,76,102のうちの一方に形成し、第2の溝64,86,108を、第1の軸受20,78の外周面58,82および軸受支持面60,76,102のうちの他方に形成してもよい。
【0066】
具体的には、
図1〜
図4に示す実施形態において、第1の溝62を軸受支持面60に形成する一方で、第2の溝を外輪48の外周面58に形成してもよい。また、
図7および
図8に示す実施形態において、第1の溝106を環状部材100の内周面102に形成する一方で、第2の溝を外輪48の外周面58に形成してもよい。
【0067】
また、上述の実施形態においては、第1の溝62,84,106が軸方向に直線状に延在している場合について述べたが、これに限らず、軸方向後端から軸方向前端まで、湾曲しつつ延在してもよい。
【0068】
また、上述の実施形態においては、第1の軸受20,78の外周面58,82、および軸受支持面60,76,102が、いずれも円筒状である場合について述べたが、これに限らず、例えば多角形または楕円形等、円筒形以外の形状を有していてもよい。
【0069】
また、上述の実施形態においては、1つのみの第2の溝64,86,108が設けられている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、複数の第2の溝が、軸方向に配列するように設けられてもよい。
【0070】
また、上述の実施形態においては、第1の軸受20,78が玉軸受である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、第1の軸受20,78は、例えばころ軸受であってもよい。この場合、第2の溝は、ころと軌道面とが当接する軸方向位置の各々に配置され得る。
【0071】
例えば、ころの軸方向両端がクラウニングされ、ころの軸方向中央部が軌道面と当接する場合は、1つの第2の溝が、該ころの軸方向中央部に相当する軸方向位置に、配置されてもよい。
【0072】
一方、ころの軸方向中央部がクラウニングされ、ころの軸方向両端が軌道面と当接する場合は、計2つの第2の溝が、該ころの軸方向両端部に相当する軸方向位置に、それぞれ配置されてもよい。
【0073】
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。