(57)【要約】【課題】ステータ巻線の固定に樹脂モールドを採用しつつ、モータボックス内の排気やオイル循環を円滑に行うことができるガスレーザ用オイル潤滑ブロワの提供。【解決手段】ステータ１４の径方向外側に設けられ、モータボックス１２の上部空間３２と排気口２８とを流体的に連通するように形成された第１の連通穴３４をモータボックス１２に設け、モータボックス１２の内部空間全体の排気を可能とした。また、ステータ巻線１６を固定する樹脂３０のうち、モータボックス１２の下部空間内かつオイル溜り２０のオイル液面より上方の部分に第２の連通穴４０を設け、モータボックス１２の下部空間において樹脂３０によって分断された径方向内側空間３６と径方向外側空間３８とを連通するようにした。【選択図】図１
2014192342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ、前記ステータに対して略鉛直方向の軸線回りに回転可能なロータ、及び前記ステータに巻回されかつ樹脂モールドにより前記ステータに固定されたステータ巻線を有するモータと、
前記モータを収容するモータボックスと、を備え、ガスレーザ発振装置においてレーザガスを循環させるために使用されるガスレーザ用オイル循環ブロワであって、
前記ステータ巻線をモールドした樹脂の下端が、前記モータボックスの下部のオイル溜り内のオイルの液面より下方に位置し、
（１）前記ステータの径方向外側に設けられ、前記ステータの軸方向上端面より上方にある前記モータボックスの上部空間と、前記ステータの軸方向下端面より下方にある前記モータボックスの下部空間に設けた排気口とを流体的に連通するように前記モータボックスに形成された第１の連通穴と、（２）前記ステータ巻線を固定する樹脂のうち、前記オイル溜り内のオイルの液面より上方の部分に設けられ、前記モータボックスの下部空間において前記樹脂によって分断された径方向内側空間と径方向外側空間とを連通するように形成された第２の連通穴と、のうちの少なくとも一方を有する、
ガスレーザ用オイル潤滑ブロワ。
【請求項２】
前記第１の連通穴及び前記第２の連通穴の双方を有する、請求項１に記載のガスレーザ用オイル潤滑ブロワ。
【請求項３】
前記樹脂はアルミナ粉を含有する、請求項１又は２に記載のガスレーザ用オイル潤滑ブロワ。
【請求項４】
前記樹脂の主成分はエポキシ系樹脂である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスレーザ用オイル潤滑ブロワ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザ装置において使用される、レーザガスを循環させるオイル潤滑ブロワに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスレーザにおいては、レーザガスを発振器内に導入充填するために、一旦は排気ポンプで排気して該発振器内を真空にする操作を行う。オイル潤滑ブロワを備えるガスレーザにあっては、排気操作時にブロワのモータボックスも真空にすることで、潤滑オイルがレーザガスの循環路に漏洩することを防いでいる。このため、モータボックスにも排気配管を接続し、モータボックス内のガスを排気することが通常は行われる。
【０００３】
例えば特許文献１には、先端に翼を有するシャフト、該シャフトを支持する一対の軸受、該シャフトを回転させるモータ、オイル溜り、該モータが配置されているハウジング、真空排気口を有するハウジング内室から構成され、該ハウジングの壁を貫通するオイル通路を具備するガスレーザ用ブロワが開示されている。特許文献１にはさらに、該オイル通路が直接オイル溜りに接続されて、ハウジング内室とオイル通路とがオイル溜りのオイルによって隔離されているので、オイル及びオイルミストがオイル溜りへ確実に戻り、レーザガスが排気されているハウジング内室へのオイル及びオイルミストの侵入が回避できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２７５２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、従来技術に係るオイル循環ブロワ１００の一構成例を示す図である。ブロワ１００は、先端に翼１０２を有するシャフト１０４と、シャフト１０４を支持する一対の軸受１０６及び１０８と、シャフトを回転させるモータ１１０と、モータ１１０を収容するモータボックス１１２と、を有し、モータ１１０はさらに、モータボックス１１２内に配置されたステータ１１４と、ステータ１１４に巻回されたステータ巻線１１６と、シャフト１０４の外側に固定されかつステータ１１４の径方向内側に配置されたロータ１１８とを有する。モータボックス１１２の下部には、オイル溜り１２０が設けられ、オイル溜り１２０内のオイルは、シャフト１０４の回転に伴う遠心力によって、シャフト１０４の中心軸線に沿って形成されたオイル流路１２２を通って吸い上げられる。吸い上げられたオイルは、上部軸受１０６の潤滑に利用された後、モータボックス１１２内に設けたオイル戻り流路１２４を通ってオイル溜り１２０に戻る。
【０００６】
ここで、一般にシャフト１０４は高速回転（例えば数万ｒｐｍ）するが、オイル流路１２２の先端（下端）はオイル溜り１２０内のオイルの液面より下方に位置しているので、オイル溜り１２０内のオイルが周囲に飛散する。そこで、この飛散したオイルがレーザ発振器内に進入しないように、モータボックス１１２内を真空ポンプ等で常時排気し、レーザ発振器内より低圧になるようにしている。従って従来のオイル循環ブロワでは、モータボックス内の排気とともに、相当量のオイル（オイルミスト）がモータボックス外へ排出されてしまう虞があった。
【０００７】
一方、ステータ１１４にステータ巻線１１６を固定する方法としては、ワニスを使用する方法と樹脂モールドによる方法とがある。ワニスによる固定は、液状のワニスをコイルに含浸させ、コイル同士を固着するものである。しかしワニスによる固定は、単にコイル同士が固められているだけで、冷却されているステータの本体部分とステータ巻線との熱伝達が効率的に行われ難いという問題がある。また一般的に、ワニスには揮発性の高い成分が多く含まれており、ガスレーザ発振中に当該成分が揮発して、レーザの特性を悪化させる虞がある。
【０００８】
これに対し樹脂モールドは、ステータ巻線を覆う型枠を用意して樹脂を充填し、当該樹脂が固まった後に型枠を外して、竹輪状又は略円筒状に固めるものである。樹脂モールドでは、ステータ本体部分と樹脂モールド部とが接しているため、ワニス固定に比べ冷却性（熱伝達性）が優れている。
【０００９】
そこで本発明は、ステータ巻線の固定に樹脂モールドを採用しつつ、モータボックス内の排気やオイル循環を円滑に行うことができるガスレーザ用オイル潤滑ブロワを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、ステータ、前記ステータに対して略鉛直方向の軸線回りに回転可能なロータ、及び前記ステータに巻回されかつ樹脂モールドにより前記ステータに固定されたステータ巻線を有するモータと、前記モータを収容するモータボックスと、を備え、ガスレーザ発振装置においてレーザガスを循環させるために使用されるガスレーザ用オイル循環ブロワであって、前記ステータ巻線をモールドした樹脂の下端が、前記モータボックスの下部のオイル溜り内のオイルの液面より下方に位置し、（１）前記ステータの径方向外側に設けられ、前記ステータの軸方向上端面より上方にある前記モータボックスの上部空間と、前記ステータの軸方向下端面より下方にある前記モータボックスの下部空間に設けた排気口とを流体的に連通するように前記モータボックスに形成された第１の連通穴と、（２）前記ステータ巻線を固定する樹脂のうち、前記オイル溜り内のオイルの液面より上方の部分に設けられ、前記モータボックスの下部空間において前記樹脂によって分断された径方向内側空間と径方向外側空間とを連通するように形成された第２の連通穴と、のうちの少なくとも一方を有する、ガスレーザ用オイル潤滑ブロワガスレーザ用オイル潤滑ブロワを提供する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１の連通穴及び前記第２の連通穴の双方を有する、ガスレーザ用オイル潤滑ブロワを提供する。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記樹脂はアルミナ粉を含有する、ガスレーザ用オイル潤滑ブロワを提供する。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記樹脂の主成分はエポキシ系樹脂である、ガスレーザ用オイル潤滑ブロワを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ブロワのモータステータの巻線を樹脂で固定し、樹脂モールド部を潤滑オイル溜り内のオイルに接するように配置することで、ロータシャフトの回転によるオイル飛散を防止することができるとともに、オイルを介してステータを効率的に冷却することができ、モータの負荷を大きくすることが可能となり、ブロワの小型化が図れる。さらに、モータボックスの排気口とモータボックス内部を連通する連通穴を設けることにより、モータボックス内の各所の圧力差を最小化できるので、排気やオイル循環を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るオイル循環ブロワの構成を示す軸方向断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るオイル循環ブロワの構成を示す軸方向断面図である。
【図３】本発明のオイル循環ブロワが適用可能なガスレーザ装置の概略構成を示す図である。
【図４】従来技術に係るオイル循環ブロワの構成を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るオイル循環ブロワ１の一構成例を示す図である。ブロワ１は、先端に翼２を有し略鉛直方向に延びるシャフト４と、シャフト４を支持する一対の軸受６及び８と、シャフトを回転させるモータ１０と、モータ１０を収容するモータボックス１２と、を有し、モータ１０はさらに、モータボックス１２内に配置されたステータ１４と、ステータ１４に巻回されたステータ巻線１６と、シャフト４の外側に固定されかつステータ１４の径方向内側に配置されたロータ１８とを有する。モータボックス１２は、翼２を収容する部分（図１では上部）１９と協働して、ブロワ１のケーシングを構成する。
【００１７】
モータボックス１２の下部には、オイル溜り２０が設けられ、オイル溜り２０内のオイルは、シャフト４の回転に伴う遠心力によって、シャフト４の外周面に沿って上昇するか、シャフト４の中心軸線に沿って形成されたオイル流路２２を通って吸い上げられる。シャフト４の外周面に沿って上昇したオイルは下部軸受８の潤滑に利用され、オイル流路２２内を吸い上げられたオイルは、上部軸受６の潤滑に利用される。下部軸受８の潤滑に利用されたオイルはオイル溜り２０に戻り、上部軸受６の潤滑に利用されたオイルは、モータボックス１２内でかつステータ１４の径方向外側に設けたオイル戻り流路２４を通ってオイル溜り２０に戻るようになっている（実線矢印参照）。またモータボックス１２は、ステータ１４の径方向外側領域に冷却流路２６を有し、冷却流路２６内に冷却水を流すことによってステータ１４及びオイル戻り流路２４内を流れるオイルを冷却することができる。なおオイル戻り流路２４は、管状の流路として１か所にのみ設けてもよいが、オイルの戻り及び冷却を効率的に行うために、シャフト４を中心とする円周上に所定の間隔で複数設けることが好ましい。
【００１８】
シャフト４（ロータ１８）は略鉛直方向の軸線回りに高速回転（例えば数万ｒｐｍ）可能であり、シャフト４と実質一体のオイル流路２２の先端（下端）はオイル溜り２０内のオイルの液面より下方に位置しているので、オイル溜り２０内のオイルはシャフト４の回転によって周囲に飛散する。そこで、この飛散したオイルがレーザ発振器内に進入しないように、モータボックス１２の下部かつ径方向外側部分に設けた排気口２８からモータボックス１２内を真空ポンプ等で常時排気し、レーザ発振器内より低圧になるようにしている。従って図４に示したような従来のオイル循環ブロワでは、モータボックス内の排気とともに、相当量のオイル（オイルミスト）がモータボックス外へ排出されてしまっていた。
【００１９】
そこで本発明では、ステータ巻線１６を固定するために上述の樹脂モールドを採用し、かつ、ステータ下部において巻線１６を囲繞する樹脂（樹脂モールド部）３０の下端が、オイル溜り２０内のオイル液面よりも下方に延びるように（すなわち樹脂３０がオイルに浸かるように）形成されている。つまり樹脂３０は、モータボックス１２の下部においてオイルの飛散を防止する遮蔽部材として機能するので、シャフト４が高速回転してもオイルがステータ巻線１６より径方向外側には飛散せず、故にオイル（オイルミスト）が排気口２８から不都合に排出されることが防止される。なおこの観点から、樹脂３０は周方向全長に亘ってオイル溜り２０内のオイル液面よりも下方に延びるように形成されることが好ましい。また樹脂モールド部３０を潤滑オイル溜り内のオイルに接するように配置することで、オイルを介してステータ１４を効率的に冷却することができ、モータの負荷を大きくすることが可能となり、その結果としてブロワの小型化が図れる。
【００２０】
なお本願明細書では、「モータボックスの下部」とは、モータボックス１２内の空間のうちステータ１４の軸方向（略鉛直方向）下端面３１より下方の領域を意味し、一方「モータボックスの上部」とは、モータボックス１２内の空間のうちステータ１４の軸方向（略鉛直方向）上端面３３より上方の領域を意味するものとする。
【００２１】
図１の実施形態のように、樹脂３０が周方向全長に亘ってオイル溜り２０内のオイル液面よりも下方に延びるように形成されている場合、モータボックス１２下部内の気相部分が樹脂３０によって分断されるので、排気口２８からの排気によって分断された気相領域間で圧力差が生じ、排気口２８からオイルが吸い出されてしまうことがある。そこで本願発明では、ステータ１４の径方向外側に設けられ、モータボックス１２の上部空間３２と排気口２８とを流体的に連通するように形成された第１の連通穴３４をモータボックス１２に設け、モータボックス１２の内部空間全体の排気を可能とした。すなわち、図１において破線矢印で示すように、第１の連通穴３４によって、モータボックス１２の下部かつ樹脂３０より径方向内側の空間３６から、ステータ１４とロータ１８との間の隙間を通ってモータボックス１２の上部空間３２に至り、さらに第１の連通穴３４を通ってモータボックス１２の下部かつ樹脂３０より径方向外側の空間３８から排気されるという気体流路が確保されるので、モータボックス１２内の各部間に圧力差が生じず、オイルの循環や排気を円滑に行うことができる。
【００２２】
なおステータ巻線１６をモールドする樹脂３０の材質に特段の制約はないが、熱伝導性の観点から、アルミナ粉を含有する樹脂が好ましい。また樹脂３０の主成分として、エポキシ系の樹脂が使用可能である。
【００２３】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るオイル循環ブロワの一構成例を示す図である。第２の実施形態は、ステータ巻線を固定する樹脂にさらに第２の連通穴を設けた点で第１の実施形態と異なるが、他の点は第１の実施形態と同様でよいので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
図２に示すように、第２の実施形態では、ステータ巻線１６を固定する樹脂３０のうち、モータボックス１２の下部空間内かつオイル溜り２０のオイル液面より上方の部分に第２の連通穴４０を設け、モータボックス１２の下部空間において樹脂３０によって分断された径方向内側空間３６と径方向外側空間３８とを直接（上部空間３２を介さずに）連通するようにした。これにより、破線矢印で示すように、径方向内側空間３６の排気がより容易となり、モータボックス１２内全体をさらに円滑に排気することができるようになる。
【００２５】
なお図示はしていないが、図２に示した第２の連通穴４０を設ける一方、上述の第１の連通穴３４を設けないという実施形態も可能である。この場合、モータボックス１２の上部空間３２の排気は、ステータ１４とロータ１８との間の隙間を通ってモータボックス１２下部の径方向内側空間３６を経由し、第２の連通穴４０を通って径方向外側空間３８に至るという気体流路によって行うことができる。
【００２６】
図３は、本発明に係るオイル循環ブロワが適用可能なガスレーザ発振装置５０の概略構成を示す図である。ガスレーザ装置５０は、両端に全反射鏡５２及び出力鏡５４を備えた放電管５６と、放電管５６内にレーザガスを循環させるためのガス循環路５８と、ガス循環路５８に接続された本発明に係るオイル循環ブロワ１とを有する。放電管５６の外周上には、高周波電源６０に接続される電極対（図示せず）が取付けられ、高周波電源６０からの高周波電圧の印加によって、放電管５６内に高周波グロー放電が発生し、レーザ励起が行われる。そのレーザ励起によって放電管５６内にはレーザビーム６６が生成され、その一部はレーザ出力６８として出力鏡５４から放射される。
【００２７】
このようなガスレーザ発振装置を起動する際は、先ず、ガス循環路５８に設けたバルブ７０を開き、バルブ７０に接続された真空ポンプ７２によって装置内部全体の気体を排気する。次に、バルブ７０を閉じ、ガス循環路５８に別途設けたバルブ７４を開き、バルブ７４に接続されたガスボンベ７６等からバルブ７５を介してレーザガスをガス循環路５８内に導入する。その後は、ブロワ１の排気配管に設けたバルブ７１による排気とガスボンベ７６等からのレーザガスの補給が続けられ、装置内のガス圧は規定値に保たれたまま、レーザガスの一部が継続的に新鮮なガスに置換される。オイル循環ブロワ１は、導入されたレーザガスを装置内で循環し、循環するガスは、ガス循環路５８に設けた冷却器７８及び８０によって冷却される。またオイル循環ブロワ１はインバータ（図示せず）によって駆動可能であるが、ブロワ１は上述のように数万ｒｐｍのような高速回転を行うので、インバータにはその回転数に応じた高周波インバータが使用される。
【符号の説明】
【００２８】
１    オイル循環ブロワ
２    翼
４    シャフト
６、８    軸受
１０    モータ
１２    モータボックス
１４    ステータ
１６    ステータ巻線
１８    ロータ
２０    オイル溜り
２２    オイル流路
２４    オイル戻り流路
２６    冷却流路
２８    排気口
３０    樹脂
３４    第１の連通穴
４０    第２の連通穴
５０    ガスレーザ発振装置
５６    放電管
【図１】
2014192342.tif 000003
【図２】
2014192342.tif 000004
【図３】
2014192342.tif 000005
【図４】
2014192342.tif 000006