JPH0735682Y2 - モータ内蔵形スピンドル - Google Patents
モータ内蔵形スピンドルInfo
- Publication number
- JPH0735682Y2 JPH0735682Y2 JP1989051123U JP5112389U JPH0735682Y2 JP H0735682 Y2 JPH0735682 Y2 JP H0735682Y2 JP 1989051123 U JP1989051123 U JP 1989051123U JP 5112389 U JP5112389 U JP 5112389U JP H0735682 Y2 JPH0735682 Y2 JP H0735682Y2
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- JP
- Japan
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- rotor
- groove
- rotary shaft
- built
- layer
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はモータ内蔵形スピンドルに関し、特に工作機械
主軸用として有用な内部冷却構造をもつモータ内蔵形ス
ピンドルに関する。
主軸用として有用な内部冷却構造をもつモータ内蔵形ス
ピンドルに関する。
この種のモータ内蔵形スピンドルはケーシング内周に取
り付けたステータに対して回転軸の外周に直接焼ばめ、
または冷しばめ等でロータを遊嵌させた構造が一般的で
あるが、内蔵したモータの発熱により、ロータを保持し
ている回転軸が熱変形を起す。。特にモータ内蔵の精密
スピンドルや高速回転スピンドルでは軸受寿命の低下と
か精度低下につながる。この回転軸の熱変形を防止する
ために、従来、回転軸全体をセラミックで形成し、回転
軸に挿通したスリーブにロータを嵌着させて軸の熱膨張
を低減させるようにしたもの（例えば実開昭64−2565号
公報）、あるいは回転軸の外周に円周方向の溝を形成
し、この円周方向溝を覆うように軸外周にスリーブを固
着し、該スリーブを介してロータを固着するとともに該
ロータの軸方向両端位置で該スリーブに前記円周方向溝
に通じる半径方向の挿油孔を形成し、前記回転軸の中空
部から前記円周方向溝を経て前記通油孔からケーシング
内に冷却媒体を噴出させ、スプレー冷却する構造のもの
が知られている（例えば実開昭61−88467号公報）。ま
た前記円周方向溝をスパイラル溝とし、ケーシング側か
ら導入したオイルミストをスリーブの一方の径方向通気
孔から回転軸のスパイラル溝を経て他方の径方向通気孔
に通し、スリーブを介してロータの冷却を行い、モータ
の熱が軸側に伝わらないようにした構造も提案されてい
る（実開昭61−88468号）。
り付けたステータに対して回転軸の外周に直接焼ばめ、
または冷しばめ等でロータを遊嵌させた構造が一般的で
あるが、内蔵したモータの発熱により、ロータを保持し
ている回転軸が熱変形を起す。。特にモータ内蔵の精密
スピンドルや高速回転スピンドルでは軸受寿命の低下と
か精度低下につながる。この回転軸の熱変形を防止する
ために、従来、回転軸全体をセラミックで形成し、回転
軸に挿通したスリーブにロータを嵌着させて軸の熱膨張
を低減させるようにしたもの（例えば実開昭64−2565号
公報）、あるいは回転軸の外周に円周方向の溝を形成
し、この円周方向溝を覆うように軸外周にスリーブを固
着し、該スリーブを介してロータを固着するとともに該
ロータの軸方向両端位置で該スリーブに前記円周方向溝
に通じる半径方向の挿油孔を形成し、前記回転軸の中空
部から前記円周方向溝を経て前記通油孔からケーシング
内に冷却媒体を噴出させ、スプレー冷却する構造のもの
が知られている（例えば実開昭61−88467号公報）。ま
た前記円周方向溝をスパイラル溝とし、ケーシング側か
ら導入したオイルミストをスリーブの一方の径方向通気
孔から回転軸のスパイラル溝を経て他方の径方向通気孔
に通し、スリーブを介してロータの冷却を行い、モータ
の熱が軸側に伝わらないようにした構造も提案されてい
る（実開昭61−88468号）。
しかしながら、従来のモータ内蔵形スピンドルのうち、
軸全体をセラミックで形成したものは製作がやっかいで
コストも高く、また積極的に冷却する構造でなく、内部
で発生した熱の逃げ場がないので、軸とロータ間に介在
するスリーブが熱変形を受けて伸びを生じ、スリーブが
カラーを介して軸受に予圧を与えているので、軸受予圧
力が変化してしまう欠点がある。また回転軸外周に円周
方向の溝を形成して軸外周のスリーブとの間に空間を形
成し、この部分に流体を流すようにした前記実開昭61−
88467号のものは、スリーブの内周側は部分的に冷却さ
れるものの、スリーブ外周とロータが密着嵌合している
ために外周側は直接冷却されておらず、ロータの発熱が
直接スリーブに伝わり、スリーブの温度を前記例より若
干少なくできるが、スリーブの伸び変形を生じ、前記例
と同様にスリーブの伸びが軸受予圧を変化させる構造で
あるので軸受予圧力の変化をきたすという不具合があ
る。前述の実開昭61−88468号の回転電機の場合はスパ
イラル溝の両端に設けた径方向通気孔部分の圧力差がほ
とんど生じないと考えられるのでスパイラル溝による冷
却はほとんど期待できずスリーブの温度上昇がさけられ
ず、スリーブの伸びが軸受予圧を変化させる構造である
から前記と同様の問題が生じる。
軸全体をセラミックで形成したものは製作がやっかいで
コストも高く、また積極的に冷却する構造でなく、内部
で発生した熱の逃げ場がないので、軸とロータ間に介在
するスリーブが熱変形を受けて伸びを生じ、スリーブが
カラーを介して軸受に予圧を与えているので、軸受予圧
力が変化してしまう欠点がある。また回転軸外周に円周
方向の溝を形成して軸外周のスリーブとの間に空間を形
成し、この部分に流体を流すようにした前記実開昭61−
88467号のものは、スリーブの内周側は部分的に冷却さ
れるものの、スリーブ外周とロータが密着嵌合している
ために外周側は直接冷却されておらず、ロータの発熱が
直接スリーブに伝わり、スリーブの温度を前記例より若
干少なくできるが、スリーブの伸び変形を生じ、前記例
と同様にスリーブの伸びが軸受予圧を変化させる構造で
あるので軸受予圧力の変化をきたすという不具合があ
る。前述の実開昭61−88468号の回転電機の場合はスパ
イラル溝の両端に設けた径方向通気孔部分の圧力差がほ
とんど生じないと考えられるのでスパイラル溝による冷
却はほとんど期待できずスリーブの温度上昇がさけられ
ず、スリーブの伸びが軸受予圧を変化させる構造である
から前記と同様の問題が生じる。
そこで本考案は、回転軸の外周に線膨張係数の小さい断
熱部材の層を設けると共に断熱部材とロータとの間に冷
却空気の流通をもたらし、これによってロータの発熱が
できるだけ軸側に伝わらないようにすると共にロータの
発熱により軸受予圧が変化しにくい構造としたモータ内
蔵形スピンドルを提供することにある。即ち本考案は、
ロータを嵌着した回転軸を、ケーシング内周に取り付け
たステータ内に挿入されたモータ内蔵形スピンドルにお
いて、前記ロータに嵌合する回転軸の外周には線膨張係
数が小さい断熱部材の厚肉の溶着成形層が該ロータの軸
長よりも長く形成され、該溶着成形層の外面には少なく
とも前記ロータの軸長をこえる部分を有する長さで軸方
向にのびる複数本の狭巾の凹溝が形成され、前記凹溝の
深さは前記溶着成形層の肉厚の大略1/2の深さとされ、
前記回転軸には一端閉塞、他端開口した中空穴を形成す
ると共に、該中空穴と前記溶着成形層外周の凹溝とを連
通する連通孔および該各連通孔をつなぐ環状溝を形成し
前記回転軸の中空穴開口から冷却気体を送り込み該冷却
気体を前記溶着成形層の外周に嵌着した前記ロータの内
面に触れさせて前記ロータの両端側へ流出させるように
したものである。
熱部材の層を設けると共に断熱部材とロータとの間に冷
却空気の流通をもたらし、これによってロータの発熱が
できるだけ軸側に伝わらないようにすると共にロータの
発熱により軸受予圧が変化しにくい構造としたモータ内
蔵形スピンドルを提供することにある。即ち本考案は、
ロータを嵌着した回転軸を、ケーシング内周に取り付け
たステータ内に挿入されたモータ内蔵形スピンドルにお
いて、前記ロータに嵌合する回転軸の外周には線膨張係
数が小さい断熱部材の厚肉の溶着成形層が該ロータの軸
長よりも長く形成され、該溶着成形層の外面には少なく
とも前記ロータの軸長をこえる部分を有する長さで軸方
向にのびる複数本の狭巾の凹溝が形成され、前記凹溝の
深さは前記溶着成形層の肉厚の大略1/2の深さとされ、
前記回転軸には一端閉塞、他端開口した中空穴を形成す
ると共に、該中空穴と前記溶着成形層外周の凹溝とを連
通する連通孔および該各連通孔をつなぐ環状溝を形成し
前記回転軸の中空穴開口から冷却気体を送り込み該冷却
気体を前記溶着成形層の外周に嵌着した前記ロータの内
面に触れさせて前記ロータの両端側へ流出させるように
したものである。
本考案においては、ロータと回転軸との間に線膨張係数
が小さく断熱性の高いセラミックなどの材料の実施例図
面に示す程度の厚肉の層を介在せしめ、この断熱材層に
軸方向にのびる多数の凹溝を形成して前記ロータとの接
触面積を減らし、さらに前記回転軸を通して外部から前
記凹溝に冷却気体を流通させて強制気体冷却を行うもの
であるから、回転軸への熱伝達を極めて少なくできると
共にロータが線膨張係数の小さな断熱材層によってのみ
支持されるから軸受予圧の変動が小さい。この考案にあ
っては断熱部材としてセラミックを用い溶着等の手段で
軸外周に被着することができる。
が小さく断熱性の高いセラミックなどの材料の実施例図
面に示す程度の厚肉の層を介在せしめ、この断熱材層に
軸方向にのびる多数の凹溝を形成して前記ロータとの接
触面積を減らし、さらに前記回転軸を通して外部から前
記凹溝に冷却気体を流通させて強制気体冷却を行うもの
であるから、回転軸への熱伝達を極めて少なくできると
共にロータが線膨張係数の小さな断熱材層によってのみ
支持されるから軸受予圧の変動が小さい。この考案にあ
っては断熱部材としてセラミックを用い溶着等の手段で
軸外周に被着することができる。
次に、本考案を実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図を参照すれば、スピンドルケーシング１の内周部
にモータのステータ２が固着され、またケーシング１の
中心を貫通するように回転軸３が該ケーシングに対して
軸受4,5によって軸支されている。ケーシング１内の部
分で回転軸３の外径は所要の長さにわたって小径となっ
ており、この小径部分を埋めるようにセラミックなどの
線膨張係数が小さく断熱性の高い材料が溶射等の手段で
溶着成形されている。溶着成形層６の厚みは図示の如く
或る程度の肉厚をもち、またこの溶着成形層６の長さ
は、この上に嵌合されるモータのロータ７の軸長よりも
長くなっており、また溶着した後、溶着成形層６の外周
に、第２図、第３図に拡大して示されるように複数個の
軸方向にのびる凹溝８が形成される。各凹溝８の深さは
第１図，第２図に示すように溶着成形層６のほぼ1/2と
なっており、また各凹溝８の長さは溶着成形層６の長さ
よりも短かいが少なくともロータ７の軸長をこえる長さ
に形成され、したがってロータ７を溶着成形層６の外周
に固着した状態で各凹溝８の両端はロータ７の両端面か
らケーシング１内に露出している。
にモータのステータ２が固着され、またケーシング１の
中心を貫通するように回転軸３が該ケーシングに対して
軸受4,5によって軸支されている。ケーシング１内の部
分で回転軸３の外径は所要の長さにわたって小径となっ
ており、この小径部分を埋めるようにセラミックなどの
線膨張係数が小さく断熱性の高い材料が溶射等の手段で
溶着成形されている。溶着成形層６の厚みは図示の如く
或る程度の肉厚をもち、またこの溶着成形層６の長さ
は、この上に嵌合されるモータのロータ７の軸長よりも
長くなっており、また溶着した後、溶着成形層６の外周
に、第２図、第３図に拡大して示されるように複数個の
軸方向にのびる凹溝８が形成される。各凹溝８の深さは
第１図，第２図に示すように溶着成形層６のほぼ1/2と
なっており、また各凹溝８の長さは溶着成形層６の長さ
よりも短かいが少なくともロータ７の軸長をこえる長さ
に形成され、したがってロータ７を溶着成形層６の外周
に固着した状態で各凹溝８の両端はロータ７の両端面か
らケーシング１内に露出している。
回転軸３にはその片端から他端の近くまで該回転軸と同
芯の中空穴９が形成され、さらにその中空穴９の略軸方
向中途箇所で、該中空穴９から溶着成形層６の凹溝８に
つながる半径方向の連通孔10が形成されている。連通孔
10の位置で溶着成形層６の外周にはすべての軸方向凹溝
８をつなぐように環状溝11が形成されている。したがっ
て環状溝11を通して各凹溝８が回転軸３の中空穴９に連
通している。第１図のように回転軸３の中空穴開口端に
は軸受押え12に取り付けたノズル部材13が、該回転軸の
回転動作と干渉しないように挿入されている。ノズル部
材13には図示しない冷却空気供給源につながる供給管が
接続されるようになっている。
芯の中空穴９が形成され、さらにその中空穴９の略軸方
向中途箇所で、該中空穴９から溶着成形層６の凹溝８に
つながる半径方向の連通孔10が形成されている。連通孔
10の位置で溶着成形層６の外周にはすべての軸方向凹溝
８をつなぐように環状溝11が形成されている。したがっ
て環状溝11を通して各凹溝８が回転軸３の中空穴９に連
通している。第１図のように回転軸３の中空穴開口端に
は軸受押え12に取り付けたノズル部材13が、該回転軸の
回転動作と干渉しないように挿入されている。ノズル部
材13には図示しない冷却空気供給源につながる供給管が
接続されるようになっている。
ロータ７は、溶着成形層６の凹溝８を包囲するように該
凹溝を画成する凸条部の外周面に密接的に嵌合され、こ
の状態でロータ外周面が所定の隙間をもってステータ２
の内周面に対峙している。ステータ２への電源供給によ
りロータ７および回転軸３が回転するとき、ノズル部材
13を通して回転軸３の中空穴９内に冷却気体、例えばエ
アを送り込む。冷却気体は連通孔10、環状溝11を通って
各凹溝８を軸方向両側へ流れ、その両端からケーシング
１内に流入する。冷却気体が各凹溝８を流通するときに
ロータ７の内周面を直接冷却する。またロータ７と溶着
成形層６は各凹溝８によって接触面積が小さくなってお
り、さらに溶着成形層自体はセラミック等の断熱材であ
るためにロータ７から回転軸３への熱伝達は低減され、
これによって回転軸の温度上昇は防止され、従来のよう
な熱変形による軸受予圧力の変化、スピンドルの精度低
下は防止される。凹溝８からケーシング１内に流入した
冷却気体は軸受4,5およびステータ２の給電線部分を通
って外部に放出され、ケーシング１内に熱が閉じ込めら
れることはない。なお、本実施例では断熱部材の溶着成
形層に形成した凹溝を軸方向溝としたがスパイラル溝と
することができる。また前記成形層を回転軸に設けた小
径部に形成したがこの小径部は設けない構造とすること
もできる。
凹溝を画成する凸条部の外周面に密接的に嵌合され、こ
の状態でロータ外周面が所定の隙間をもってステータ２
の内周面に対峙している。ステータ２への電源供給によ
りロータ７および回転軸３が回転するとき、ノズル部材
13を通して回転軸３の中空穴９内に冷却気体、例えばエ
アを送り込む。冷却気体は連通孔10、環状溝11を通って
各凹溝８を軸方向両側へ流れ、その両端からケーシング
１内に流入する。冷却気体が各凹溝８を流通するときに
ロータ７の内周面を直接冷却する。またロータ７と溶着
成形層６は各凹溝８によって接触面積が小さくなってお
り、さらに溶着成形層自体はセラミック等の断熱材であ
るためにロータ７から回転軸３への熱伝達は低減され、
これによって回転軸の温度上昇は防止され、従来のよう
な熱変形による軸受予圧力の変化、スピンドルの精度低
下は防止される。凹溝８からケーシング１内に流入した
冷却気体は軸受4,5およびステータ２の給電線部分を通
って外部に放出され、ケーシング１内に熱が閉じ込めら
れることはない。なお、本実施例では断熱部材の溶着成
形層に形成した凹溝を軸方向溝としたがスパイラル溝と
することができる。また前記成形層を回転軸に設けた小
径部に形成したがこの小径部は設けない構造とすること
もできる。
以上説明したように本考案によれば、ロータと回転軸と
の間にセラミック溶射等で断熱材の溶着成形層を形成
し、この断熱溶着成形層の外周に凹溝を形成し、その外
面にロータを嵌着するようにし、さらに外部から凹溝内
に冷却気体を流通させて直接ロータを冷却するようにし
たので、ロータが線膨張係数が小さい断熱性の成形層を
介して回転軸に支持され、ロータの嵌合部の接触面積も
減少し、ロータから回転軸への熱伝達が低減し、回転軸
の温度上昇が防止される。回転軸の熱変形が抑えられる
ことからスピンドル精度が向上し、高速性も確保され
る。また断熱層の形成も容易である等、従来にない多く
の利点がもたらされる。
の間にセラミック溶射等で断熱材の溶着成形層を形成
し、この断熱溶着成形層の外周に凹溝を形成し、その外
面にロータを嵌着するようにし、さらに外部から凹溝内
に冷却気体を流通させて直接ロータを冷却するようにし
たので、ロータが線膨張係数が小さい断熱性の成形層を
介して回転軸に支持され、ロータの嵌合部の接触面積も
減少し、ロータから回転軸への熱伝達が低減し、回転軸
の温度上昇が防止される。回転軸の熱変形が抑えられる
ことからスピンドル精度が向上し、高速性も確保され
る。また断熱層の形成も容易である等、従来にない多く
の利点がもたらされる。
第１図は本考案の実施例によるモータ内蔵形スピンドル
の縦断面図、第２図は第１図に示す実施例のロータ嵌合
部の部分的な拡大縦断面図、第３図は第２図のIII−III
線に沿った部分的な横断面図、第４図は第２図のIV−IV
線に沿った部分的な横断面図である。 １…ケーシング、２…ステータ、３…回転軸、4,5…軸
受、６…溶着成形層、７…ロータ、８…凹溝、９…中空
穴、10…連通孔、11…環状溝、12…軸受押え、13…ノズ
ル部材。
の縦断面図、第２図は第１図に示す実施例のロータ嵌合
部の部分的な拡大縦断面図、第３図は第２図のIII−III
線に沿った部分的な横断面図、第４図は第２図のIV−IV
線に沿った部分的な横断面図である。 １…ケーシング、２…ステータ、３…回転軸、4,5…軸
受、６…溶着成形層、７…ロータ、８…凹溝、９…中空
穴、10…連通孔、11…環状溝、12…軸受押え、13…ノズ
ル部材。
Claims (2)
- 【請求項１】ロータを嵌着した回転軸を、ケーシング内
周に取り付けたステータ内に挿入されたモータ内蔵形ス
ピンドルにおいて、前記ロータに嵌合する回転軸の外周
には線膨張係数が小さい断熱部材の厚肉の溶着成形層が
該ロータの軸長よりも長く形成され、該溶着成形層の外
面には少なくとも前記ロータの軸長をこえる部分を有す
る長さで軸方向にのびる複数本の狭巾の凹溝が形成さ
れ、前記凹溝の深さは前記溶着成形層の肉厚の大略1/2
の深さとされ、前記回転軸には一端閉塞、他端開口した
中空穴を形成すると共に、該中空穴と前記溶着成形層外
周の凹溝とを連通する連通孔および該各連通孔をつなぐ
環状溝を形成し前記回転軸の中空穴開口から冷却気体を
送り込み該冷却気体を前記溶着成形層の外周に嵌着した
前記ロータの内面に触れさせて前記ロータの両端側へ流
出させるようにしたことを特徴とするモータ内蔵形スピ
ンドル。 - 【請求項２】前記溶着成形層がセラミックの溶着成形層
である前記請求項第１項記載のモータ内蔵形スピンド
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989051123U JPH0735682Y2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | モータ内蔵形スピンドル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989051123U JPH0735682Y2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | モータ内蔵形スピンドル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02143103U JPH02143103U (ja) | 1990-12-05 |
| JPH0735682Y2 true JPH0735682Y2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=31570275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989051123U Expired - Lifetime JPH0735682Y2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | モータ内蔵形スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735682Y2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2593073Y2 (ja) * | 1991-06-25 | 1999-03-31 | 東芝機械株式会社 | 主軸頭に内蔵されたモータの冷却装置 |
| WO2011118062A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 回転電機用ロータ |
| JP5139562B2 (ja) * | 2011-06-24 | 2013-02-06 | ファナック株式会社 | 回転軸にスリーブを高精度に取り付け可能な電動機 |
| JP5943116B2 (ja) * | 2015-04-07 | 2016-06-29 | 日本精工株式会社 | モータビルトイン方式の主軸装置 |
| JP6210124B2 (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-11 | 日本精工株式会社 | モータビルトイン方式の主軸装置 |
| JP6210123B2 (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-11 | 日本精工株式会社 | モータビルトイン方式の主軸装置 |
| JP7744890B2 (ja) * | 2022-09-05 | 2025-09-26 | 株式会社Tmeic | 励磁機 |
| CN115430849A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-06 | 黄鹄(浙江)精密机床有限公司 | 一种可用于高速电主轴的轴承冷却结构 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52108511U (ja) * | 1976-02-16 | 1977-08-18 | ||
| JPS61121803A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-09 | Koyo Seiko Co Ltd | 工作機械主軸用転がり軸受装置 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1989051123U patent/JPH0735682Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02143103U (ja) | 1990-12-05 |
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