JP6412089B2

JP6412089B2 - モータ

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Publication number: JP6412089B2
Application number: JP2016234237A
Authority: JP
Inventors: 大原　卓; 卓大原
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: US10385917B2; DE102017010966B4; JP2018093601A; CN108134471A; CN108134471B; US20180156272A1; CN207559735U; DE102017010966A1

Description

本発明は、モータに関する。

従来より、軸受によりロータを支持するモータが広く知られている。通常、軸受は、摩擦及び摩耗の低下や、摩擦熱の排出等の観点から、潤滑剤を用いるように構成される。潤滑剤を用いることにより、軸受の寿命を延ばすことができる。潤滑剤を封入した軸受として、水ポンプの回転軸に中空部を設け、中空部にグリース（潤滑剤）を貯留して、中空部から回転軸の外周へ貫通する連通孔を用いてグリース（潤滑剤）を軸受に圧入する水ポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１０３２８９号公報

ところで、潤滑剤は、酸化や異物の混入等により、使用に従って劣化する。劣化した潤滑剤を使用し続けると、モータの損傷等に繋がるため、劣化した潤滑剤は交換されることが好ましい。特許文献１の水ポンプでは、潤滑剤を交換する機構がないため、潤滑剤を交換することができない。

一方、潤滑剤を交換するにあたり、軸受がハウジング等に組み込まれてしまっている場合、軸部を露出させるべく、モータを全分解する（大掛かりに分解する）必要があった。そのため、潤滑剤の交換が困難である場合があり、より容易に潤滑剤を交換できるモータが望まれている。

本発明は、より容易に潤滑剤を交換可能なモータを提供することを目的とする。

本発明のモータ（例えば、後述するモータ１０）は、出力軸側軸受（例えば、後述する出力軸側軸受１１）と反出力軸側軸受（例えば、後述する反出力軸側軸受１２）とによって支えられたロータ（例えば、後述するロータ２０）と、前記出力軸側軸受を支える前部ハウジング（例えば、後述する前部ハウジング４０）と、前記反出力軸側軸受を支える後部ハウジング（例えば、後述する後部ハウジング６０）と、前記前部ハウジング及び前記後部ハウジングが両端に取り付けられ、前記ロータを囲うステータ（例えば、ステータ３０）と、前記ロータの前記後部ハウジング側の面に開口（例えば、後述する開口１７ａ，１７ｂ）を有し、前記ロータの内部に設けられる一対の管路（例えば、後述する一対の管路１６ａ，１６ｂ）であって、前記出力軸側軸受及び前記反出力軸側軸受の少なくとも一方へ共に連通し、潤滑液を流通可能な一対の管路と、を備える。

また、前記開口は、前記ロータの前記後部ハウジング側の端面に設けられることが好ましい。

また、前記一対の管路は、前記ロータの軸に対して対称となる位置に配置されることが好ましい。

本発明によれば、より容易に潤滑剤を交換可能なモータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るモータを概略的に示す縦断面図である。図１についてモータの出力軸側付近を拡大して示す部分拡大図である。図１についてモータの反出力軸側付近を拡大して示す部分拡大図である。図３のＡ矢示図である。

図１〜図４を参照して、本発明のモータの一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモータを概略的に示す縦断面図である。図２は、図１についてモータの出力軸側付近を拡大して示す部分拡大図である。図３は、図１についてモータの反出力軸側付近を拡大して示す部分拡大図である。図４は、図３のＡ矢示図である。

本実施形態のモータ１０は、主な構成として、ロータ２０（回転子）と、ステータ３０（固定子）と、前部ハウジング４０と、後部ハウジング６０と、出力軸側軸受１１と、反出力軸側軸受１２と、一対の管路１６，１６と、を備える。

ロータ２０は、出力軸側軸受１１と反出力軸側軸受１２とによって支えられている。詳細には、ロータ２０は、回転軸１３を備え、回転軸１３は、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２によって、両端部を支持され、且つ、回転軸線Ｘ回りに回転可能に支持される。ロータ２０は、回転軸線Ｘ軸周りに回転軸１３と一体的に回転する。

回転軸１３は、回転軸１３に対しての出力軸側軸受１１側の方向（以下、「出力軸側」ともいう）の端部に位置する前方端１３ａと、回転軸１３に対しての反出力軸側軸受１２側の方向（以下、「反出力軸側」ともいう）の端部に位置する後方端１３ｂと、を有する。後方端１３ｂには、回転軸１３の回転位置及び回転速度等を検出するエンコーダ１４が取付けられている。

ステータ３０は、ロータ２０を囲う部材である。詳細には、ステータ３０は、ロータ２０を包囲するように回転軸線Ｘに沿って延在する概ね円筒形状の部材である。ステータ３０は、積層された多数の電磁鋼板からなるステータコア３１と、ステータコア３１の内周面に形成される突出部（図示せず）に巻回された巻線３２と、を備えている。

ステータコア３１は、出力軸側軸受１１側の端部に位置する前端面３１ａと、反出力軸側軸受１２側の端部に位置する後端面３１ｂと、を有する。

巻線３２は、樹脂等によってステータコア３１に固定されている。巻線３２は、ステータコア３１の両端から突出するように回転軸線Ｘに沿って延在している。巻線３２には、端子箱１５（後述）から延出されたリード線（図示せず）が接続されている。巻線３２は、リード線を介して供給される電流によって回転磁界を発生させる。ロータ２０は、ステータ３０によって発生される回転磁界に従って、回転軸１３と一体的に回転するようになっている。

前部ハウジング４０は出力軸側軸受１１を支える。後部ハウジング６０は反出力軸側軸受１２を支える。
前部ハウジング４０は、前部ハウジング部品４１と、前方カバー４５とを有する。また、後部ハウジング６０は、後部ハウジング部品４２と、支持環４３と、後方カバー４４と、中間カバー４６と、ファン４７と、を有する。

前部ハウジング部品４１及び後部ハウジング部品４２は、ステータコア３１から突出する巻線３２を包囲している。

前部ハウジング部品４１は、ステータコア３１の前端面３１ａにネジ留めされている。前部ハウジング部品４１は、出力軸側軸受１１を支持している。前部ハウジング部品４１は、ステータコア３１の前端面３１ａから回転軸１３の前方端１３ａに向かって延在しており、回転軸１３の一部及び出力軸側軸受１１を包囲している。また、前部ハウジング部品４１には、概ね円環形状を有する前方カバー４５が取付けられている。

前方カバー４５は、回転軸１３に向かって半径方向内側に突出している。回転軸１３の前方端１３ａは、前部ハウジング部品４１及び前方カバー４５から突出している。
前部ハウジング部品４１及び前方カバー４５から突出した回転軸１３の前方端１３ａは、例えば工作機械の主軸に直接的に又は間接的に連結される出力軸として作用する。

後部ハウジング部品４２は、ステータコア３１の後端面３１ｂにネジ留めされている。後部ハウジング部品４２は、ステータコア３１の後端面３１ｂから回転軸１３の後方端１３ｂに向かって延在しており、回転軸１３の一部及び反出力軸側軸受１２を包囲している。

支持環４３は、後部ハウジング部品４２にネジ留めされている。支持環４３は、反出力軸側軸受１２を支持している。
後方カバー４４は、後部ハウジング部品４２に取付けられている。後方カバー４４は、後部ハウジング部品４２から突出する回転軸１３の後方端１３ｂを包囲している。
端子箱１５は、内部空間を有する部材であり、後部ハウジング部品４２に連結されている。

中間カバー４６は、支持環４３にネジ留めされている。中間カバー４６は、支持環４３と後方カバー４４との間に配置される。
ファン４７は、後方カバー４４の内面側に固定されている。ファン４７は、回転軸１３と軸心を一致させて配置される。

出力軸側軸受１１は、回転軸１３の前方端１３ａの近傍に配置されている。出力軸側軸受１１は、回転軸１３の前方端１３ａを支持する。出力軸側軸受１１は、内部に、粘度の高い潤滑剤を保持する。出力軸側軸受１１は、図２に示すように、出力軸側内環１１１と、出力軸側外環１１２と、出力軸側転動体１１３と、一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂと、を備える。

出力軸側内環１１１は、回転軸１３の前方端１３ａに係止可能な径で環状に形成される。出力軸側内環１１１の内周面は、前方端１３ａの外周面に係止される。出力軸側内環１１１は、周方向に沿って延びる溝を外周面に有する。

出力軸側外環１１２は、出力軸側内環１１１の径よりも大きな内径をもつ環状に形成される。出力軸側外環１１２は、内周面を出力軸側内環１１１の外周面に対向するように配置される。即ち、出力軸側外環１１２は、出力軸側内環１１１と合わせて二重環となるように配置される。出力軸側外環１１２は、周方向に沿って延びる溝を内周面に有する。また、出力軸側外環１１２は、出力軸側内環１１１との間に潤滑剤を保持する。

出力軸側転動体１１３は、球体であり、出力軸側内環１１１及び出力軸側外環１１２に設けられる溝によって自転及び公転可能に支持される。出力軸側転動体１１３は、溝に沿って複数設けられる。出力軸側転動体１１３は、自転及び公転することにより、出力軸側外環１１２に対する出力軸側内環１１１の回転を可能にする。

一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂのそれぞれは、出力軸側内環１１１の内周面から外周面へ貫通する。一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂのそれぞれは、回転軸１３の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称となる位置に配置される。また、一方の貫通孔１１４ａは、出力軸側内環１１１の軸方向中央位置よりも前方端１３ａよりに配置される。そして、他方の貫通孔１１４ｂは、出力軸側内環１１１の軸方向中央位置よりも後方端１３ｂよりに配置される。

反出力軸側軸受１２は、回転軸１３の後方端１３ｂの近傍に配置されている。反出力軸側軸受１２は、回転軸１３の後方端１３ｂを支持する。反出力軸側軸受１２は、内部に、粘度の高い潤滑剤を保持する。出力軸側軸受１１は、図３に示すように、反出力軸側内環１２１と、反出力軸側外環１２２と、反出力軸側転動体１２３と、一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂと、を備える。

反出力軸側内環１２１は、回転軸１３の後方端１３ｂに係止可能な径で環状に形成される。反出力軸側内環１２１の内周面は、後方端１３ｂの外周面に係止される。反出力軸側内環１２１は、周方向に沿って延びる溝を外周面に有する。

反出力軸側外環１２２は、反出力軸側内環１２１の径よりも大きな内径をもつ環状に形成される。反出力軸側外環１２２は、内周面を反出力軸側内環１２１の外周面に対向するように配置される。即ち、反出力軸側外環１２２は、反出力軸側内環１２１と合わせて二重環となるように配置される。反出力軸側外環１２２は、周方向に沿って延びる溝を内周面に有する。また、反出力軸側外環１２２は、反出力軸側内環１２１との間に潤滑剤を保持する。

反出力軸側転動体１２３は、球体であり、反出力軸側内環１２１及び反出力軸側外環１２２に設けられる溝によって自転及び公転可能に支持される。反出力軸側転動体１２３は、溝に沿って複数設けられる。反出力軸側転動体１２３は、自転及び公転することにより、反出力軸側外環１２２に対する反出力軸側内環１２１の回転を可能にする。

一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂのそれぞれは、反出力軸側内環１２１の内周面から外周面へ貫通する。一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂのそれぞれは、回転軸１３の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称となる位置に配置される。また、一方の貫通孔１２４ａは、反出力軸側内環１２１の軸方向中央位置よりも前方端１３ａよりに配置される。そして、他方の貫通孔１２４ｂは、反出力軸側内環１２１の軸方向中央位置よりも後方端１３ｂよりに配置される。

一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、ロータ２０の後部ハウジング６０側の面に開口１７ａ，１７ｂを有し、ロータ２０の内部に設けられる。具体的に、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、回転軸１３の後部ハウジング６０側の面に開口１７ａ，１７ｂを有し、回転軸１３の内部に設けられる。一対の管路１６ａ，１６ｂは、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の少なくとも一方へ共に連通し、潤滑液を流通可能になっている。一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、ロータ２０の軸に対して対称となる位置に配置される。本実施形態において、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、回転軸１３の内部で分岐し、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の両方に連通する。

また、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれの開口１７ａ，１７ｂは、図４に示すように、ロータ２０（回転軸１３）の後部ハウジング６０側の端面Ｓに設けられる。そして、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれの開口１７ａ，１７ｂは、回転軸１３の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称となる位置に配置される。具体的には、一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂのそれぞれは、回転軸１３の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称であり、軸（回転軸線Ｘ）に対して距離Ｔだけ離間して配置される。また、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれの開口１７ａ，１７ｂは、通常時（潤滑剤を交換しない間）には、栓（図示せず）により閉鎖される。

一方の管路１６ａは、回転軸１３の後部ハウジング６０側の端面Ｓに設けられる開口１７ａから、回転軸１３の軸心に沿って直線状に延びる。一方の管路１６ａは、分岐して、出力軸側軸受１１の一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂの一方と、反出力軸側軸受１２の一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂの一方とに連通する。本実施形態では、一方の管路１６ａは、いずれも前方端１３ａ側よりに位置する貫通孔１１４ａ，１２４ａに連通する。これにより、一方の管路１６ａは、例えば、潤滑剤の供給路として機能する。

他方の管路１６ｂは、回転軸１３の後部ハウジング６０側の端面Ｓに設けられる開口１７ｂから、回転軸１３の軸心に沿って直線状に延びる。他方の管路１６ｂは、分岐して、出力軸側軸受１１の一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂの他方と、反出力軸側軸受１２の一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂの他方とに連通する。本実施形態では、他方の管路１６ｂは、いずれも後方端１３ｂよりに位置する貫通孔１１４ｂ，１２４ｂに連通する。これにより、他方の管路１６は、例えば、潤滑剤の排出路として機能する。

以上のようなモータ１０の潤滑剤の交換は、以下のように行われる。
まず、ロータ２０（回転軸１３）の回転が停止される。そして、後方カバー４４及び中間カバー４６が取り外される。これにより、ロータ２０（回転軸１３）の後部ハウジング６０側が、外部に露出する。即ち、ロータ２０（回転軸１３）の後部ハウジング６０側の端面Ｓが、外部に露出する。従って、一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂが、外部に露出する。

次に、一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂのそれぞれから、栓（図示せず）が取り外される。そして、一方の管路１６ａの開口１７ａから、潤滑剤が供給されることにより、一方の貫通孔１１４ａ，１２４ａのそれぞれを介して、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の内部に潤滑剤が注入される。潤滑剤が注入されることにより、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２に既に保持されている潤滑剤（劣化した潤滑剤）が、注入された潤滑剤とほぼ同量分、他方の貫通孔１１４ｂ，１２４ｂのそれぞれを介して排出される。排出された潤滑剤は、他方の管路１６ｂを流通して、開口１７ｂから排出される。

ここで、一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂ及び一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂがロータ２０（回転軸１３）の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称である。また、一方の貫通孔１１４ａ，１２４ａ（供給側）が前方端１３ａよりに位置し、他方の貫通孔１２４ａ，１２４ｂ（排出側）が後方端１３ｂよりに位置する。即ち、一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂについて、一方の貫通孔１１４ａから他方の貫通孔１１４ｂに至る経路が最も遠くなるように配置されている。また、一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂについて、一方の貫通孔１２４ａから他方の貫通孔１２４ｂに至る経路が最も遠くなるように配置されている。これにより、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の内部に既に保持されている潤滑剤が優先的に排出される。

そして、十分な量の潤滑剤が供給されることにより、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２に保持されている潤滑剤の全てが新たな潤滑剤に交換される。潤滑剤の交換が終了した後、一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂは、栓（図示せず）により再び閉鎖される。そして、中間カバー４６及び後方カバー４４が再び取り付けられることにより、ロータ２０（回転軸１３）の後部ハウジング６０側の端面Ｓが露出しなくなる。

本実施形態のモータ１０によれば、例えば以下の効果が奏される。
本実施形態のモータを、出力軸側軸受１１と反出力軸側軸受１２とによって支えられたロータ２０と、出力軸側軸受１１を支える前部ハウジング４０と、反出力軸側軸受１２を支える後部ハウジング６０と、前部ハウジング４０及び後部ハウジング６０が両端に取り付けられ、ロータ２０を囲うステータ３０と、ロータ２０の後部ハウジング６０側の面に開口１７ａ，１７ｂを有し、ロータ２０の内部に設けられる一対の管路１６ａ，１６ｂであって、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の少なくとも一方へ共に連通する一対の管路１６ａ，１６ｂと、により構成した。従って、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２が前部ハウジング４０及び後部ハウジング６０により囲われていたとしても、大掛かりに分解することなく開口１７ａ，１７ｂを露出させることができる。そして、一方の開口１７ａから潤滑剤を供給することにより、一対の管路１６ａ，１６ｂを介して、他方の開口１７ｂから劣化した潤滑剤を排出することができるので、潤滑剤の交換を容易にすることができる。

また、開口１７ａ，１７ｂを、ロータ２０の後部ハウジング６０側の端面に設けた。従って、ロータ２０を露出させるために外す部分をより少なくすることができ、潤滑剤の交換をより容易にすることができる。

また、一対の管路１６ａ，１６ｂを、ロータ２０の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称となる位置に配置した。従って、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の少なくとも一方において、潤滑剤の供給位置と、潤滑剤の排出位置とはロータ２０の軸（回転軸線Ｘ）に対して対称となる位置に配置される。即ち、潤滑剤の供給位置と、潤滑剤の排出位置とが最も遠くなる位置に配置される。これにより、新たな潤滑剤の供給が供給位置から開始されると、供給位置から最も遠い位置の使用済み潤滑剤から排出が開始される。そして、使用済みの全ての潤滑剤が新たな潤滑剤に交換されるまで、使用済み潤滑剤を優先的に排出させることができる。このように、潤滑剤の交換の効率を向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、上記実施形態において、一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂをロータ２０（回転軸１３）の後部ハウジング６０側の端面に設けるとしたが、これに限定されない。一対の管路１６ａ，１６ｂの開口１７ａ，１７ｂは、反出力軸側軸受１２に支持される周面よりも後部ハウジング６０側の周面に設けられてもよい。

また、上記実施形態において、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、分岐して、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２の両方に連通するとしたが、これに限定されない。例えば、一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、出力軸側軸受１１及び反出力軸側軸受１２のいずれか一方に共に連通するようになっていてもよい。また、さらに一対の管路（図示せず）がロータ２０の内部に設けられ、一対の管路１６ａ，１６ｂと併せて、それぞれの管路が出力軸側軸受１１の一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂ、及び、反出力軸側軸受１２の一対の貫通孔１２４ａ，１２４ｂに連通してもよい。このとき、それぞれの管路の開口は、端面Ｓの径方向に並ぶことが好適である。出力軸側軸受１１の供給管としての管路の開口と、排出側としての管路の開口は、端面Ｓにおいて、軸（回転軸線Ｘ）に対して対称であり、軸（回転軸線Ｘ）から等距離であるのが好適である。反出力軸側軸受１２の供給管としての管路の開口と、排出側としての管路の開口は、端面Ｓにおいて、軸（回転軸線Ｘ）に対して対称であり、軸（回転軸線Ｘ）から等距離であるのが好適である。

また、上記実施形態において、一対の貫通孔１１４ａ，１１４ｂのうち、前方端１３ａよりに位置する貫通孔１１４ａを供給側、後方端１３ｂよりに位置する貫通孔１１４ｂを排出側としたが、逆であってもよい。また、例えば、出力軸側軸受１１では、前方端１３ａよりに位置する貫通孔１１４ａが供給側であり、反出力軸側軸受１２では、後方端１３ｂよりに位置する貫通孔１２４ｂが供給側であるように、互い違いになっていてもよい。一対の管路１６ａ，１６ｂのそれぞれは、一方が供給側、他方が排出側となっていれば、上記効果を奏する限り、種々の組み合わせで構成可能である。

１０モータ
１１出力軸側軸受
１２反出力軸側軸受
１６管路
１７開口
２０ロータ
３０ステータ
４０前部ハウジング
６０後部ハウジング
Ｓ端面

Claims

出力軸側軸受と反出力軸側軸受とによって支えられたロータと、
前記出力軸側軸受を支える前部ハウジングと、
前記反出力軸側軸受を支える後部ハウジングと、
前記前部ハウジング及び前記後部ハウジングが両端に取り付けられ、前記ロータを囲うステータと、
前記ロータの前記後部ハウジング側の面に開口を有し、前記ロータの内部に設けられる一対の管路であって、前記ロータの軸に対して対称となる位置に配置され、前記出力軸側軸受及び前記反出力軸側軸受の少なくとも一方へ共に連通し、潤滑液を流通可能な一対の管路と、
を備え、
前記出力軸側軸受は、
前記ロータの前方端に係止可能な出力軸側内環と、
前記出力軸側内環の内周面から外周面に貫通し、一対の前記管路のそれぞれに連通する一対の貫通孔と、
を備え、
一方の貫通孔は、前記出力軸側内環の軸方向中央位置よりも前方端寄りに配置され、
他方の貫通孔は、前記出力軸側内環の軸方向中央位置よりも後方端寄りに配置されることを特徴とするモータ。
前記開口は、前記ロータの前記後部ハウジング側の端面に設けられる請求項１に記載のモータ。
一対の管路のそれぞれの前記開口を閉鎖する栓をさらに備える請求項１又は２に記載のモータ。