(57)【要約】回転軸（１）に電磁鋼板で製作したリング状抜板を積層して形成したラジアル磁気軸受ロータ（２）と磁性材で形成したアキシャル磁気軸受ロータ（３）と主軸モータロータ（４）とを固着し、当該回転軸（１）の回りに複数個の電磁石を微小間隔を設けて配置した磁気軸受スピンドルであり、反負荷側ブラケット（１７）に冷却空気供給口（２４）を設け、フレーム（１５）内部に空気通過路（２５）を設けた。また、アキシャル磁気軸受ロータ（３）の外径部に三角形状部（１１）を設け、アキシャル磁気軸受ステータ（６）の軸方向位置決め用のカラー（１２）の外径部には、半径方向の貫通穴（１３）を等ピッチで設け、当該貫通穴（１３）から冷却空気を供給するようにした。これにより、冷却空気通過時の管路抵抗の変化率を小さくでき、回転軸（１）およびアキシャル磁気軸受ステータ（６）等を効率良く冷却できる。
2004007982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが固着され回転自在に保持された回転軸と、当該回転軸の回りに微小間隔をあけて配置された複数の電磁石と、これらを収納する筐体とを備えた磁気軸受スピンドルにおいて、
前記筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする磁気軸受スピンドル。
【請求項２】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項３】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項４】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項５】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項６】
少なくとも、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが固着され回転自在に保持された回転軸と、当該回転軸の回りに微小間隔をあけて配置された複数の電磁石と、これらを収納する筐体とを備えた磁気軸受スピンドルにおいて、
前記筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えたことを特徴とする磁気軸受スピンドル。
【請求項７】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項８】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項９】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１０】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１１】
アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１２】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１３】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１４】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１５】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１６】
少なくとも、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが固着され回転自在に保持された回転軸と、当該回転軸の回りに微小間隔をあけて配置された複数の電磁石と、これらを収納する筐体とを備えた磁気軸受スピンドルにおいて、
前記筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えたことを特徴とする磁気軸受スピンドル。
【請求項１７】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１８】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項１９】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２０】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２１】
アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２２】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２３】
ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋講を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２４】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【請求項２５】
内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の磁気軸受スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、工作機械スピンドル用として使用される磁気軸受スピンドルに関し、さらに詳しくは、冷却空気通過時の管路抵抗の変化率を小さくでき、回転軸およびアキシャル磁気軸受ステータ等の発熱源を効率良く冷却できる磁気軸受スピンドルに関する。
【背景技術】  磁気軸受は、従来から広く用いられている転がり軸受では実現困難な超高速回転を実現することを主目的として一般に使用される。工作機械スピンドル用として使用される磁気軸受の主目的も同様である。しかし、磁気軸受スピンドルは転がりスピンドルと比較して超高速化が可能である反面、電気部品点数が多いため、スピンドル本体の発熱も大きくなるのが一般的である。従来の対策としては、スピンドルユニット外部から回転軸内部へ冷却用流体を流通させ、回転軸を内部から直接冷却している。このような冷却装置は、たとえば特開平９−１５０３４５号公報に開示されている。
しかしながら、上述の冷却装置は、比較的低い回転速度域で使用されるスピンドルユニットでは採用できるが、超高速回転域で使用されるスピンドルユニットでは、スピンドルユニット外部から回転軸内部へ冷却流体を流通させる機構部の高速性能や寿命等の限界により使用困難であり、磁気軸受スピンドルにてこのような冷却装置を適用すると、冷却流体を流通させる機構部が破損するという課題があった。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成にて発熱源を効率良く冷却でき、超高速回転域で使用されるスピンドルユニットに適用できる磁気軸受スピンドルを提供することを目的とする。
【発明の開示】
この発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から流入する冷却空気が、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過する際、管路抵抗の変化率を小さくすることができ、流路抵抗の急変による損失を軽減することができるため、回転軸およびアキシャル磁気軸受ステータを効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から流入する冷却空気の管路抵抗が軽減され、ユニット内部への空気の拡散が促されるため、回転軸のみならず、前記各ステータもさらに効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から流入する冷却空気の管路抵抗が軽減され、ユニット内部への空気の拡散が促されるため、回転軸のみならず、前記各ステータもさらに効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から流入する冷却空気の管路抵抗が軽減されるとともに、アキシャル磁気軸受ロータの外径部の三角形状またはそれに相当する形状により管路抵抗の変化率を小さくすることができるため、回転軸および各ステータもさらに効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成したことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から流入する冷却空気の管路抵抗が軽減されるとともに、アキシャル磁気軸受ロータの外径部の三角形状またはそれに相当する形状により管路抵抗の変化率を小さくすることができるため、回転軸および各ステータもさらに効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却し後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却し後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却し後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却し後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる溝を複数箇所に備え、当該溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却し後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータとが嵌合する回転軸の外径部には、軸方向に延びる螺旋溝を複数箇所に備え、当該螺旋溝の嵌合部に前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータとを軸方向に隣接して密着するように嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
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つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が回転軸と平行になるように積層することにより切欠き溝を有したラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記切欠き溝と同様な切欠き溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各切欠き溝が軸方向に揃うように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
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したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた軸方向に延びる空気通過路と螺旋フィンの効果により、当該回転軸が回転した際、当該空気通過路に空気が取り込まれ、発熱源である各ロータを内外部より効率良く冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、かつ、前記アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
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したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備えた磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分であって、前記アキシャル磁気軸受ロータと対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、前記貫通穴と連通する軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
つぎの発明にかかる磁気軸受スピンドルは、筐体は外部と連通する冷却空気通過路を備え、前記アキシャル磁気軸受ロータの近傍に配置されたアキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の外径部には、前記冷却空気通過路からの冷却空気を導入する複数の貫通穴を備え、前記ラジアル磁気軸受ロータの近傍に配置されたラジアル磁気軸受ステータのコアバック部分と、前記アキシャル磁気軸受ステータの外側磁極歯部分と、前記主軸モータロータの近傍に配置された主軸モータステータのコアバック部分とであって、磁気回路上必要のない部分には、それぞれ軸方向の貫通穴を複数備え、アキシャル磁気軸受ロータの外径部を三角形状またはそれに相当する形状に形成した磁気軸受スピンドルにおいて、内径部に複数個の切欠き部を備えたリング状抜板を、当該切欠き部が螺旋溝を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータを形成し、かつ、アキシャル磁気軸受ロータと主軸モータロータの内径部にも前記螺旋溝と同様な螺旋溝を形成し、前記ラジアル磁気軸受ロータと前記アキシャル磁気軸受ロータと前記主軸モータロータの前記各螺旋溝が軸方向に連続するように前記回転軸に嵌合させることにより空気通過路を形成し、かつ、当該空気通過路の出入口部の少なくとも一方に当該空気通過路への冷却空気の取り込み効率を向上させる螺旋フィンを有する螺旋フィンリングを備えたことを特徴とする。
したがって、この発明によれば、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め部材の貫通穴から供給された冷却空気は、アキシャル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ステータの間の空隙を通過して、スピンドルユニットの前方側と後方側に分離し、各ロータの外径表面と各ステータの表面を冷却する。その後、回転軸に設けた螺旋フィンと螺旋形状の空気通過路の効果により、回転軸が回転した際、冷却空気は回転軸内部を軸方向に移動するとともに周方向にも循環できるため、発熱源であるロータをさらに効率良く内外部より冷却することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、この発明の実施の形態１にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第２図は、アキシャル磁気軸受ステータの軸方向位置決め用のカラーのみを示す正面図（１）および正面図（１）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（２）、第３図は、この発明の実施の形態２にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第４図は、アキシャル磁気軸受ステータを示す正面図（１）およびこの正面図（１）におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図（２）、第５図は、この発明の実施の形態３にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第６図は、この発明の実施の形態４にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第７図は、この発明の実施の形態５にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第８図は、第７図に示した回転軸をフロントラジアル磁気軸受ロータの前方側より見た斜視図、第９図は、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータおよび主軸モータロータを嵌合させる前の回転軸の状態を示す斜視図、第１０図は、各ロータが嵌合する部分で切断した回転軸を示す断面図、第１１図は、この発明の実施の形態６にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第１２図は、ラジアル磁気軸受ロータとアキシャル磁気軸受ロータおよび主軸モータロータを嵌合させる前の回転軸の状態を示す斜視図、第１３図は、この発明の実施の形態７にかかる磁気軸受スピンドルユニットの要部の構成を示す断面図、第１４図は、内径部に切欠き部を備えたリング状抜板を示す正面図、第１５図は、内径部に軸方向の切欠き溝を形成したラジアル磁気軸受ロータを示す斜視図、第１６図は、この発明の実施の形態８にかかる磁気軸受スピンドルユニットの要部の構成を示す断面図、第１７図は、内径部に螺旋溝を形成したラジアル磁気軸受ロータを示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面にしたがってこれを説明する。
実施の形態１．
まず、本発明にかかる実施の形態１について説明する。第１図は、この発明の実施の形態１にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図である。同図に示すように、磁気軸受スピンドルは、回転軸１に、リング状の電磁鋼板を積層して形成したラジアル磁気軸受ロータ２と、磁性材からなるアキシャル磁気軸受ロータ３と、主軸モータロータ４とを嵌合して製作されている。ラジアル磁気軸受ロータ２は、フロントラジアル磁気軸受ロータ２ａと、リアラジアル磁気軸受ロータ２ｂとから構成されており、以下の図中には当該各ロータ２ａ，２ｂの符号のみを表示してある。
アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部は、三角形状部１１として形成している。これは、後述するように外部から流入した冷却空気が、アキシャル磁気軸受ロータ３と、後述するアキシャル磁気軸受ステータ６との間の空隙を通過する際に、その管路抵抗の変化率を小さくし、かつ、渦流の発生を抑制するために、冷却空気がスムーズに当該空隙部を通過することができるようにするとともに、冷却空気が負荷側方向と反負荷側方向に均等に分かれて通過することができるように設けたものである。したがって、このような効果を奏するものであれば、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部の形状は三角形状に限定されず、三角形状に相当する形状（たとえば、三角形状部１１の頂部を尖らせずに若干の平坦部や丸みをもたせた形状等）であってもよい。
ラジアル磁気軸受ロータ２の外径部の半径方向には、適当な微小間隔（通常０．５〜１．０ｍｍ程度）をあけて、４個の電磁石からなるラジアル磁気軸受ステータ５が配置されている。このラジアル磁気軸受ステータ５は、フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａとリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂとから構成され、それぞれフロントラジアル磁気軸受ロータ２ａとリアラジアル磁気軸受ロータ２ｂに対応するように配置されている。
また、アキシャル磁気軸受ロータ３の近傍においては、１対のリング状電磁石からなり外側磁極歯１０およびコイル２７を有するアキシャル磁気軸受ステータ６（負荷側アキシャル磁気軸受ステータ６ａ，反負荷側アキシャル磁気軸受ステータ６ｂ）が、軸方向に適当な微小間隔（通常０．５〜１．０ｍｍ程度）をあけて、アキシャル磁気軸受ロータ３を挟み込むように配置されている。このアキシャル磁気軸受ステータ６ａ，６ｂは、リング状のカラー１２によって軸方向の位置決めがなされている。
また、主軸モータロータ４の近傍においては、回転軸１を回転駆動するための主軸モータステータ７が、主軸モータロータ４の外径部から半径方向に適当な微小間隔を設けて配置されている。ラジアル磁気軸受ステータ５と主軸モータステータ７の外径部には、ステータ冷却用のオイルジャケット８，９が取り付けられている。なお、オイルジャケット８は、フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａ冷却用のオイルジャケット８ａと、リアラジアル磁気軸受ステータ５ｂ冷却用のオイルジャケット８ｂとから構成されている。
回転軸１とラジアル磁気軸受ステータ５とアキシャル磁気軸受ステータ６と主軸モータステータ７とは、フレーム１５に収められている。また、このフレーム１５には、負荷側ブラケット１６と反負荷側ブラケット１７とが取り付けられている。負荷側ブラケット１６および反負荷側ブラケット１７には、それぞれ磁気軸受制御用の非接触変位センサ２０が、回転軸１とある適当な微小間隔（通常０．５ｍｍ程度）をあけて取り付けられている。また、緊急時のユニット破損回避のための保護ベアリング（タッチダウンベアリングとも言う）１９が、回転軸１とある適当な微小間隔（通常０．２ｍｍ程度）をあけて取り付けられている。この保護ベアリング１９は、負荷側保護ベアリング１９ａと反負荷側保護ベアリング１９ｂとから構成されている。負荷側保護ベアリング１９ａは、取付蓋１８および特殊ナット２１によって負荷側ブラケット１６に固定されている。
回転軸１の径方向および軸方向位置は、非接触変位センサ２０によって測定されるようになっており、回転軸１の前後部にそれぞれフロント変位センサ２０ａとリア変位センサ２０ｂが配設されている。そして、この非接触変位センサ２０の出力信号に基づいて、ラジアル磁気軸受ステータ５とラジアル磁気軸受ロータ２との空隙部、およびアキシャル磁気軸受ステータ６とアキシャル磁気軸受ロータ３との空隙部に適当な磁気吸引力を発生させ、回転軸１を各ステータ５，６，７と離隔した目標位置に非接触で支承し、この非接触状態で主軸モータステータ７に適当な電圧を印加することにより、回転軸１の超高速回転（７００００ｒ／ｍｉｎ程度以上）を実現している。なお、回転軸１の回転数は、エンコーダ用歯車２２およびエンコーダヘッド２３により検出するようになっている。
また、第２図は、アキシャル磁気軸受ステータ６ａ，６ｂの軸方向位置決め用のリング状カラー１２のみを取り出して示したものであり、正面図（１）および正面図（１）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（２）である。同図に示すように、当該カラー１２の外径部には、半径方向に向かって均等に複数の貫通穴１３が設けられている。また、この貫通穴１３から冷却空気を流入するために、第１図に示すように、フレーム１５に空気通過路２５が設けられているとともに、反負荷側ブラケット１７に冷却空気供給口２４が設けられている。なお、第１図中に示した矢印は、冷却空気の流れを示す空気通過方向１４である。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、カラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。このカラー１２には、その外径部に半径方向に向かって均等に複数の貫通穴１３が設けられているため、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部の複数箇所から均等に冷却空気が流入する。
さらに、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部は三角形状部１１となっているため、流入した冷却空気がアキシャル磁気軸受ロータ３とアキシャル磁気軸受ステータ６の間の空隙を通過する際に、その管路抵抗の変化率を小さくすることができ、かつ、渦流の発生を抑制できるため、冷却空気がスムーズに当該空隙部を通過することができるとともに、冷却空気が負荷側方向と反負荷側方向に均等に分かれて通過することができる。
また、アキシャル磁気軸受ステータ６は、軸方向の厚み寸法が比較的小さいため（通常１０〜２０ｍｍ程度）、当該アキシャル磁気軸受ステータ６の外径部に従来のような冷却用ジャケットを設けて冷却することは困難であるが、本発明によれば、当該空隙を冷却空気が通過することにより当該アキシャル磁気軸受ステータ６を容易に冷却することができる。
負荷側方向へ流れる冷却空気は、フロントラジアル磁気軸受ロータ２ａとフロントラジアル磁気軸受ステータ５ａの間の空隙を通り、当該フロントラジアル磁気軸受ロータ２ａと当該フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａとを直接冷却した後、回転軸１と負荷側保護ベアリング１９ａの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
また、反負荷側方向へ流れる冷却空気は、主軸モータロータ４と主軸モータステータ７の間の空隙、およびリアラジアル磁気軸受ロータ２ｂとリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂの間の空隙を通り、当該ロータ４，２ｂおよび当該ステータ７，５ｂを直接冷却した後、回転軸１と反負荷側保護ベアリング１９ｂの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態１にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１および各ステータ５，６，７を冷却することができ、さらにステータ５，７は、オイルジャケット８，９による液冷も併用できるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態２．
つぎに、本発明にかかる実施の形態２について説明する。第３図は、この発明の実施の形態２にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図、第４図は、アキシャル磁気軸受ステータを示す正面図（１）およびこの正面図（１）におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図（２）である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
第３図において、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２の外径部には、半径方向に向かって均等に複数の貫通穴１３が設けられているとともに、当該貫通穴１３から冷却空気が流入できるように、フレーム１５に空気通過路２５が設けられ、反負荷側ブラケット１７に冷却空気供給口２４が設けられている。さらに、第４図に示すように、アキシャル磁気軸受ステータ６の外側磁極歯１０部分であって、アキシャル磁気軸受ロータ３と対向せず、かつ、磁気回路上必要のない部分には、軸方向の貫通穴２６が複数箇所に等ピッチで設けられている。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。当該カラー１２には、外径部に半径方向に向かって複数箇の貫通穴１３が設けられているため、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部の複数箇所から均等に冷却空気が流入する。
さらに、アキシャル磁気軸受ステータ６の外側磁極歯１０部に複数個の貫通穴２６が設けられているため、管路抵抗が低減され、冷却空気は負荷側方向と反負荷側方向にほぼ均等に当該貫通穴２６を通過するとともに、一部の冷却空気はアキシャル磁気軸受ロータ３とアキシャル磁気軸受ステータ６の間の空隙を通過する。これにより、アキシャル磁気軸受ステータ６は、冷却空気によって軸方向の両面から効率良く冷却される。
また、負荷側方向へ流れる冷却空気は、フロントラジアル磁気軸受ロータ２ａとフロントラジアル磁気軸受ステータ５ａの間の空隙を通り、当該ロータ２ａと当該ステータ５ａを直接冷却した後、回転軸１と負荷側保護ベアリング１９ａの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。一方、反負荷側方向へ流れる冷却空気は、主軸モータロータ４と主軸モータステータ７の間の空隙およびリアラジアル磁気軸受ロータ２ｂとリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂの間の空隙を通過し、当該ロータ４，２ｂおよび当該ステータ７，５ｂを直接冷却した後、回転軸１と反負荷側保護ベアリング１９ｂの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態２にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１および各ステータ５，６，７を冷却することができ、さらにステータ５，７は、オイルジャケット８，９による液冷も併用できるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態３．
つぎに、本発明にかかる実施の形態３について説明する。第５図は、この発明の実施の形態３にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図である。第５図において、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２の外径部には、半径方向に向かって均等に複数の貫通穴１３が設けられているとともに、当該貫通穴１３から冷却空気が流入できるように、フレーム１５に空気通過路２５が設けられ、反負荷側ブラケット１７に冷却空気供給口２４が設けられている。
さらに、ラジアル磁気軸受ステータ５のコアバック２８、アキシャル磁気軸受ステータ６の外側磁極歯１０および主軸モータステータ７のコアバック２９であって、磁気回路上必要のない部分には、軸方向の貫通穴３０，２６，３１が複数箇所に等ピッチで設けられている。なお、第５図では、上記コアバック２８は、フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａのコアバック２８ａ、およびリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂのコアバック２８ｂとして表示してある。また、貫通穴３０は、コアバック２８ａの軸方向に設けた貫通穴３０ａ、およびコアバック２８ｂの軸方向に設けた貫通穴３０ｂとして表示してある。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。当該カラー１２には、外径部に半径方向に向かって複数箇の貫通穴１３が設けられているため、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部の複数箇所から均等に冷却空気が流入する。
さらに、アキシャル磁気軸受ステータ６の外側磁極歯１０部に複数個の貫通穴２６が設けられているため、管路抵抗が低減され、冷却空気は負荷側方向と反負荷側方向にほぼ均等に当該貫通穴２６を通過するとともに、一部の冷却空気はアキシャル磁気軸受ロータ３とアキシャル磁気軸受ステータ６の間の空隙を通過する。これにより、アキシャル磁気軸受ステータ６は、冷却空気によって軸方向の両面から効率良く冷却される。
また、負荷側方向へ流れる冷却空気は、フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａのコアバック２８ａに設けられた貫通穴３０ａ、およびフロントラジアル磁気軸受ロータ２ａとフロントラジアル磁気軸受ステータ５ａの間の空隙を通り、当該ロータ２ａと当該ステータ５ａを直接冷却した後、回転軸１と負荷側保護ベアリング１９ａの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
一方、反負荷側方向へ流れる冷却空気は、主軸モータステータ７のコアバック２９とリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂのコアバック２８ｂに設けられた貫通穴３１，３０ｂ、および主軸モータロータ４と主軸モータステータ７の間の空隙、ならびにリアラジアル磁気軸受ロータ２ｂとリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂの間の空隙を通過し、当該ロータ４，２ｂ、および当該ステータ７，５ｂを直接冷却した後、回転軸１と反負荷側保護ベアリング１９ｂの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態３にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１および各ステータ５，６，７を冷却することができ、さらにステータ５，７は、オイルジャケット８，９による液冷も併用できるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態４．
つぎに、本発明にかかる実施の形態４について説明する。第６図は、この発明の実施の形態４にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図である。第６図において、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２の外径部には、半径方向に向かって均等に複数の貫通穴１３が設けられているとともに、当該貫通穴１３から冷却空気が流入できるように、フレーム１５に空気通過路２５が設けられ、反負荷側ブラケット１７に冷却空気供給口２４が設けられている。
また、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部は、三角形状部１１となっており、ラジアル磁気軸受ステータ５のコアバック２８、アキシャル磁気軸受ステータ６の外側磁極歯１０および主軸モータステータ７のコアバック２９であって、磁気回路上必要のない部分には、軸方向の貫通穴３０，２６，３１が複数箇所に等ピッチで設けられている。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。当該カラー１２には、外径部に半径方向に向かって複数箇の貫通穴１３が設けられているため、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部の複数箇所から均等に冷却空気が流入する。
さらに、アキシャル磁気軸受ロータ３の外径部が三角形状部１１として形成されているため、流入した空気はスムーズに負荷側方向と反負荷側方向に分かれて通過することができるとともに、渦流の発生を抑制でき、アキシャル磁気軸受ロータ３とアキシャル磁気軸受ステータ６の間の空隙を通過する一部の冷却空気に対して、管路抵抗の変化率を小さくすることができる。
負荷側方向と反負荷側方向へ分かれた冷却空気の一部は、アキシャル磁気軸受ステータ６のコアバック側に流れるため、アキシャル磁気軸受ステータ６は、冷却空気によって軸方向の両面から効率良く冷却される。
また、負荷側方向へ流れる冷却空気は、フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａのコアバック２８ａに設けられた貫通穴３０ａ、およびフロントラジアル磁気軸受ロータ２ａとフロントラジアル磁気軸受ステータ５ａの間の空隙を通り、当該フロントラジアル磁気軸受ロータ２ａと当該フロントラジアル磁気軸受ステータ５ａを直接冷却した後、回転軸１と負荷側保護ベアリング１９ａの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
一方、反負荷側方向へ流れる冷却空気は、主軸モータステータ７のコアバック２９とリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂのコアバック２８ｂに設けられた貫通穴３１，３０ｂ、および主軸モータロータ４と主軸モータステータ７の間の空隙、ならびにリアラジアル磁気軸受ロータ２ｂとリアラジアル磁気軸受ステータ５ｂの間の空隙を通過し、当該ロータ４，２ｂ、および当該ステータ７，５ｂを直接冷却した後、回転軸１と反負荷側保護ベアリング１９ｂの間の空隙を通過し、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態４にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１および各ステータ５，６，７を冷却することができ、さらにステータ５，７は、オイルジャケット８，９による液冷も併用できるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態５．
つぎに、本発明にかかる実施の形態５について説明する。第７図は、この発明の実施の形態５にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図であり、この第７図に示した回転軸１は、上記実施の形態１における第１図に示した回転軸１と形状が異なっている。第８図は、第７図に示した回転軸１をフロントラジアル磁気軸受ロータ２ａの前方側より見た斜視図である。第９図は、第８図において、ラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４を嵌合させる前の回転軸１の状態を示す斜視図である。第１０図は、各ロータ２，３，４が嵌合する部分で切断した回転軸１を示す断面図である。
第８図に示すように、回転軸１の外径部において、ラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４が嵌合する嵌合部３６に、軸方向に延びる溝３２が数箇所に形成されている。この回転軸１に、ラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４を、軸方向にそれぞれ隣同士が密着するように嵌合することにより、回転軸１内部に空気通過路３３を形成している（第７図参照）。
また、空気通過路３３のスピンドル前方側に当該空気通過路３３と同個数の螺旋フィン３４を回転軸１と一体で形成し、主軸モータロータ４が正転方向３５に回転した際に、空気通過路３３の入口に空気を取り込む方向に螺旋フィン３４の螺旋方向を決め、かつ、それぞれの螺旋フィン３４の回転軸１側の終端部を溝３２の凸部に合わせて構成している。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。流入した冷却空気は、負荷側方向と反負荷側方向にほぼ均等に分かれる。
回転軸１の静止時には、負荷側方向に流れる冷却空気は、フロント変位センサ２０ａ部の空隙および負荷側保護ベアリング１９ａ部の空隙を経て、外界雰囲気中へ流出する。反負荷側方向へ流れる冷却空気も同様に、リア変位センサ２０ｂ部の空隙および反負荷側保護保護ベアリング１９ｂ部の空隙を経て、外界雰囲気中へ流出する。
回転軸１が主軸モータロータ４により正転方向３５に回転駆動した場合には、負荷側方向へ流れる冷却空気は、螺旋フィン３４により回転軸１内部の空気通過路３３に取り込まれ、通過路３３に流入した空気は、回転軸１内部を冷却した後、スピンドルユニット後方へ排出され、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態５にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により、回転駆動する回転軸１内部に取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１を内部より冷却することができるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態６．
つぎに、本発明にかかる実施の形態６について説明する。第１１図は、この発明の実施の形態６にかかる磁気軸受スピンドルユニットの全体構成を示す断面図であり、この第１１図に示した回転軸１は、上記実施の形態５における第７図に示した回転軸１と形状が異なっている。第１２図は、第１１図において、ラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４を嵌合させる前の回転軸１の状態を示す斜視図である。
上記実施の形態５において示した第９図では、空気通過路３３の形態は、軸方向に延びる長溝状の溝３２であったが、本実施の形態６において示す第１２図では、多条の螺旋溝３７を形成してある。
この構造によれば、反負荷側ブラケット１７の冷却空気供給口２４から供給された冷却空気は、フレーム１５内部の空気通過路２５を通過し、アキシャル磁気軸受ステータ６のカラー１２部分からスピンドルユニット内部へ流入する。流入した冷却空気は、負荷側方向と反負荷側方向にほぼ均等に分かれる。
回転軸１の静止時には、負荷側方向に流れる冷却空気は、フロント変位センサ２０ａ部の空隙および負荷側保護ベアリング１９ａ部の空隙を経て、外界雰囲気中へ流出する。反負荷側方向へ流れる冷却空気も同様に、リア変位センサ２０ｂ部の空隙および反負荷側保護保護ベアリング１９ｂ部の空隙を経て、外界雰囲気中へ流出する。
回転軸１が主軸モータロータ４により正転方向３５に回転駆動した場合には、負荷側方向へ流れる冷却空気は、螺旋フィン３４により回転軸１内部の空気通過路３３に取り込まれる。回転軸１内部に取り込まれた冷却空気は、回転軸１内部を軸方向に移動するとともに、周方向にも循環して、回転軸１内部を冷却した後、スピンドルユニット後方へ排出され、外界雰囲気中へ流出する。
したがって、この実施の形態６にかかる磁気軸受スピンドルによれば、冷却媒体を別の機械的機構により、回転駆動する回転軸１内部に取り込む必要がなく、空冷にて回転軸１を内部より冷却することができるため、超高速駆動回転する磁気軸受スピンドルに適用可能であり、構成も簡易化できる。
実施の形態７．
つぎに、本発明にかかる実施の形態７について説明する。第１３図は、この発明の実施の形態７にかかる磁気軸受スピンドルユニットの要部の構成を示す断面図、第１４図は、内径部に切欠き部を備えたリング状抜板を示す正面図、第１５図は、内径部に軸方向の切欠き溝を形成したラジアル磁気軸受ロータを示す斜視図である。
本実施の形態７においては、上記実施の形態５（第７図参照）に対して回転軸１の構成のみが異なっている。このため、第１３図においては、回転体のみを取り出して図示している。回転体以外の構成については、上記実施の形態５に示した第７図の構成と同様である。
すなわち、上記実施の形態５における第７図では、回転軸１の外径部に予め軸方向に延びる溝３２を形成し、嵌合部３６にラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４を軸方向にそれぞれが隣り合わせに密着するように嵌合させることにより、空気通過路３３を形成していた。
これに対し、本実施の形態７における第１３図では、第１４図に示すように、内径部に複数個の切欠き部３８を備えたリング状抜板３９を製作し、当該リング状抜板３９を切欠き部３８が回転軸１と平行になるように積層することで、第１５図に示すようなラジアル磁気軸受ロータ２を形成する。そしてさらに、アキシャル磁気軸受ロータ３と主軸モータロータ４の内径部にも同様な手法で切欠き溝４０を形成して、それぞれのロータ３，４内径部の切欠き溝４０が軸方向に揃うように回転軸１に嵌合させることにより、空気通過路３３を形成している。また、螺旋フィン３４を有する螺旋フィンリング４１を、空気通過路３３の入口付近に嵌合させている。その結果、空気通過路３３の形状としては、第７図に示したものと同等となる。
この構造によれば、上記実施の形態５（第７図参照）の場合と同様な効果が得られるとともに、回転軸１の複雑な溝加工を省くことができるため、製作工程が簡易化される。
実施の形態８．
つぎに、本発明にかかる実施の形態８について説明する。第１６図は、この発明の実施の形態８にかかる磁気軸受スピンドルユニットの要部の構成を示す断面図、第１７図は、内径部に螺旋溝を形成したラジアル磁気軸受ロータを示す斜視図である。本実施の形態８においては、上記実施の形態６（第１１図参照）に対して回転軸１の構成のみが異なっている。このため、第１６図においては、回転体のみを取り出して図示している。回転体以外の構成については、上記実施の形態６に示した第１１図の構成と同様である。
すなわち、上記実施の形態６における第１１図では、回転軸１の外径部に予め軸方向に延びる螺旋溝３７を形成し、嵌合部３６にラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４を軸方向にそれぞれが隣り合わせに密着するように嵌合させることにより、空気通過路３３を形成していた。
これに対し、本実施の形態８における第１６図では、第１７図に示すように、内径部に複数個の切欠き部３８を備えたリング状抜板３９を製作し、当該リング状抜板３９を切欠き部３８が軸方向に螺旋溝４２を形成するように積層してラジアル磁気軸受ロータ２を形成する。そしてさらに、アキシャル磁気軸受ロータ３と主軸モータロータ４の内径部にも同様な手法で螺旋溝４２を形成し、ラジアル磁気軸受ロータ２、アキシャル磁気軸受ロータ３および主軸モータロータ４それぞれの内径部の螺旋溝４２が軸方向に連続するように回転軸１に嵌合させることにより空気通過路３３を形成している。また、螺旋フィン３４を有する螺旋フィンリング４１を、空気通過路３３の入口付近に嵌合させている。その結果、空気通過路３３の形状としては、第１１図に示したものと同等となる。
この構造によれば、上記実施の形態６（第１１図参照）の場合と同様な効果が得られるとともに、回転軸１の複雑な溝加工を省くことができるため、製作工程が簡易化される。
以上のように、本発明の実施の形態として、実施の形態１〜８を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば上記各実施の形態を任意に組み合わせて実施することもできる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、この発明にかかる磁気軸受スピンドルは、簡易な構成にて発熱源を効率良く冷却できるので、超高速回転域で使用される工作機械のスピンドルユニットに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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