(57)【要約】【課題】用途に応じて適切なシール部材を選択できるようにした電動機を提供する。【解決手段】軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、ハウジング部と回転子との間に設けられた環状のシール部材と、を具備する電動機の製造方法が提供される。本発明によれば、互いに用途の異なる複数種類のシール部材のうち、少なくとも１つをシール部材として選択するとともに、選択されたシール部材を、ハウジング部及び回転軸の形状に応じてカスタマイズすることを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、
前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、
前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、
を具備する電動機を製造する製造方法であって、
互いに用途の異なる複数種類のシール部材のうち、少なくとも１つを前記シール部材として選択するとともに、
選択された前記シール部材を、前記ハウジング部及び前記回転軸の形状に応じてカスタマイズすることを含む、電動機の製造方法。
【請求項２】
コイルばねを有するシール部材と、コイルばねを有しないシール部材と、ラビリンスシールと、のうちの少なくともいずれか１つを前記シール部材として選択することを含む、請求項１に記載の電動機の製造方法。
【請求項３】
コイルばねを有するシール部材とラビリンスシールとの組合せ、或いはコイルばねを有しないシール部材とラビリンスシールとの組合せを、前記封止部材として選択することを含む、請求項１に記載の電動機の製造方法。
【請求項４】
軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、
前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、
前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、
を具備する電動機であって、
前記シール部材は、前記回転軸が回転するときに発生する摩擦によって摩耗し、それにより前記回転軸に現合されるようになる、電動機。
【請求項５】
前記シール部材は、コイルばねを有しないシール部材である、請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、
前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、
前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、
を具備する電動機を製造する製造方法であって、
前記シール部材が内面の全周にわたって前記回転軸に接触するように、前記シール部材を前記ハウジング部と前記回転子との間に取付けるとともに、
前記回転軸を回転させることによって前記シール部材を摩耗させ、それにより、前記シール部材を前記回転軸に現合させることを含む、電動機の製造方法。
【請求項７】
前記シール部材は、コイルばねを有しないシール部材であり、かつ、
前記シール部材の締め代が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍになるように、前記シール部材の内径及び前記回転軸の外径を寸法決めすることを含む、請求項６に記載の電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材を備えた電動機及び電動機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸を駆動するのに使用される電動機において、電動機内部への異物の侵入を防止するために、電動機の軸方向端部にシール部材が設けられる。一般的に、コイルばねの付勢力を利用したシール部材、又はラビリンスシールがこの目的のために使用される。
【０００３】
特許文献１には、シール効果を向上させるために、前蓋に取付けられた環状オイルシールに加えて、該環状オイルシールの軸方向外側にダストリップ又はラビリンスを設けた構成を有するオイルシール構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０５２１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルばねを有するシール部材を使用した場合、コイルばねの付勢力に起因してシール部材が回転子に対して強く押圧される。そのため、電動機を高速回転させると、回転軸に接触するシール部材の接触部分が激しく摩耗してシール部材が破損する虞がある。また、摩擦による発熱量も増大する。したがって、電動機の許容回転数が低くなってしまう。他方、非接触のシール作用を提供するラビリンスシールは、高回転数にも対応可能であるものの、コイルばねを有するシール部材に比べてシール効果が低いという欠点がある。このように、用途が異なるシール部材には、それぞれの利点と欠点がある。
【０００６】
用途に応じて適切なシール部材を選択できるようにした電動機が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１番目の態様によれば、軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、を具備する電動機を製造する製造方法であって、互いに用途の異なる複数種類のシール部材のうち、少なくとも１つを前記シール部材として選択するとともに、選択された前記シール部材を、前記ハウジング部及び前記回転軸の形状に応じてカスタマイズすることを含む、製造方法が提供される。
本発明の２番目の態様によれば、１番目の態様に係る製造方法において、コイルばねを有するシール部材と、コイルばねを有しないシール部材と、ラビリンスシールと、のうちの少なくともいずれか１つを前記シール部材として選択することを含む。
本発明の３番目の態様によれば、１番目の態様に係る製造方法において、コイルばねを有するシール部材とラビリンスシールとの組合せ、或いはコイルばねを有しないシール部材とラビリンスシールとの組合せを、前記封止部材として選択することを含む。
本発明の４番目の態様によれば、軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、を具備する電動機であって、前記シール部材は、前記回転軸が回転するときに発生する摩擦によって摩耗し、それにより前記回転軸に現合されるようになる、電動機が提供される。
本発明の５番目の態様によれば、４番目の態様に係る電動機において、前記シール部材は、コイルばねを有しないシール部材である。
本発明の６番目の態様によれば、軸方向の端部に取付けられたハウジング部と、前記軸方向に沿って延在する回転軸を備えた回転子と、前記ハウジング部と前記回転子との間に設けられた環状のシール部材と、を具備する電動機を製造する製造方法であって、前記シール部材が内面の全周にわたって前記回転軸に接触するように、前記シール部材を前記ハウジング部と前記回転子との間に取付けるとともに、前記回転軸を回転させることによって前記シール部材を摩耗させ、それにより、前記シール部材を前記回転軸に現合させることを含む、製造方法が提供される。
本発明の７番目の態様によれば、６番目の態様に係る製造方法において、前記シール部材は、コイルばねを有しないシール部材であり、かつ、前記シール部材の締め代が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍになるように、前記シール部材の内径及び前記回転軸の外径を寸法決めすることを含む。
【０００８】
これら及び他の本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
上記特徴を備えた製造方法によれば、用途に応じた適切なシール部材を選択して使用する。例えば、要求される回転数、又は電動機の周囲において発生する異物の種類などに応じてシール部材を選択できる。それにより、電動機のタイプ又は用途に応じて異なる広範な用途に対応可能な電動機を提供できるようになる。
また、上記構成を備えた電動機及びその製造方法によれば、回転軸が回転するときに発生する摩擦によってシール部材を摩耗させ、それにより、シール部材が回転軸に現合されるようになる。したがって、回転軸を高速回転させても発熱量が抑制されるので、結果的に許容回転数を増大させられるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る電動機の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される電動機の前方端の近傍を示す拡大図である。
【図３】図１に示される電動機の前方端の近傍を示す拡大図である。
【図４】図１に示される電動機の前方端の近傍を示す拡大図である。
【図５】電動機の後方端の近傍を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。また、同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が複数の図面にわたって使用される。
【００１２】
図１は、一実施形態に係る電動機１０の全体構成を示す側面図である。電動機１０は、例えば工作機械の主軸を駆動するのに使用される三相誘導電動機である。電動機１０は、軸方向に沿って延在する概ね円柱状の本体１２と、本体１２の前方端１２ａに取付けられた前方ハウジング１４と、本体１２の後方端１２ｂに取付けられた後方ハウジング１６と、後方ハウジング１６に取付けられた後方カバー１７と、を備えている。
【００１３】
電動機１０の本体１２は、電動機１０の軸方向に沿って延在していて回転軸線Ｏの回りに回転する回転軸１８を備えた回転子（図示せず）と、回転子を包囲するように半径方向外側に設けられた固定子２０と、を備えている。電動機１０は、固定子２０の内周側に巻回される巻線（図示せず）に供給される三相交流の電流によって発生する回転磁界を受けて、回転子が回転軸１８と一体に回転するようになっている。なお、図示された実施形態では、電動機１０の本体１２の外形が固定子２０によって画定されているものの、電動機１０は、固定子２０を内部に収容する別個のハウジングをさらに備えていてもよい。
【００１４】
前方ハウジング１４及び後方ハウジング１６は、ねじ２２によってそれぞれ固定子２０に固定されている。前方ハウジング１４には、図示されないねじ用穴が形成されており、それらねじ用穴を介して、電動機１０を所定の設置箇所にねじ留めできるようになっている。また、後方カバー１７は、ねじ（図示せず）によって後方ハウジング１６に固定されている。このように、電動機１０のハウジングは、複数の部品を組立てて構成されることがあり、本明細書においては、電動機１０の構成要素を内部に収容可能な筐体又は枠体を単に「ハウジング」又は「ハウジング部」と称することがある。
【００１５】
図１において、前方端１２ａ及び後方端１２ｂの近傍の断面がそれぞれ示されている。それにより、前方ハウジング１４には、前方端１２ａに向けられた端面から後方端１２ｂに向かって窪んだ凹部２４が回転軸１８の周囲に形成されていることが分かる。同様に、後方カバー１７にも、前方端１２ａに向かって窪んだ凹部２６が形成されている。図示されるように、前方ハウジング１４の凹部２４及び後方カバー１７の凹部２６には、シール部材３０がそれぞれ配置されている。
【００１６】
シール部材３０は、前方ハウジング１４及び後方カバー１７と、回転軸１８との間に形成される隙間を閉塞するようにそれらの間に設けられる環状の部材である。それらシール部材３０によって、切削液、潤滑油、塵埃、切り屑などの異物が電動機１０の内部に侵入するのを防止できる。
【００１７】
次に、シール部材３０の構成について、図２〜図５を参照して説明する。図２〜図４は、図１に示される電動機の前方端の近傍を示す拡大図である。図５は、電動機の後方端の近傍を示す拡大図である。
【００１８】
本実施形態によれば、電動機１０において使用されるシール部材３０が、互いに用途の異なる複数種類のシール部材から選択される。設計者は、先ず、要求される仕様に応じてシール部材の種類を選択する。そして、選択されたシール部材を、シールされるべき隙間の形状、回転軸の寸法などを考慮して必要に応じてカスタマイズする。すなわち、本実施形態において選択的に使用されるシール部材は、外径、内径及び材料などを適宜変更して形成されるカスタム製品であってもよい。一般的に、電動機に使用されるシール部材は、カタログに記載された所定の寸法を有する規格品から選定される。それに対し、本実施形態に係る電動機の製造方法では、要求される仕様に応じて規格品又はカスタム製品を選択的に採用する点において通常の設計手法とは異なる。シール部材は、例えば、コイルばねを有しないシール部材、コイルばねを有するシール部材、及びラビリンスシールのうちから選択される。
【００１９】
図２は、図１に示される電動機１０の前方端１２ａの近傍を示す拡大図である。本実施形態において、シール部材３０は、例えばエラストマから形成されるなる本体３２と、本体に埋め込まれた断面Ｌ字状の金属環３４と、回転軸１８の外周面１８ａに接触するリップ部３６と、を有している。シール部材３０は、コイルばねを備えていないスプリングレスのシール部材である。図２に示されるシール部材３０は、例えば主に塵埃、切り屑などの固形物が電動機の内部に侵入するのを防止するために使用されるダストシールである。
【００２０】
図３は、本実施形態において、コイルばねを有するシール部材３０を使用した場合の構成例を示している。コイルばねを有するシール部材３０は、例えば主に潤滑油、切削液などの流体が電動機１０の内部に侵入するのを防止するために使用されるオイルシールである。このシール部材３０は、リップ部３６を回転軸１８に対して押圧するように付勢力を付与するコイルばね３８を備えている。コイルばね３８によって付与される半径方向内側に向けられた付勢力によって、このタイプのシール部材３０は、高いシール作用を提供できる。
【００２１】
図４は、本実施形態において、ラビリンス４０からなるシール部材３０を使用した場合の構成例を示している。ラビリンス４０は、前方ハウジング１４に形成された凹部２４の段部に対応した相補的な形状を有している。ラビリンス４０からなるシール部材３０は、一般的に電動機１０を高速回転させてもシール作用を維持できる。したがって、高速回転が求められる用途に特に有利である。
【００２２】
図５は、本実施形態において、ダストシール及びオイルシールのうちの一方と、ラビリンスを組合せたシール部材３０を使用した場合の構成例を示している。図示されるように、シール部材３０は、オイルシール又はダストシールからなる第１のシール部材３０’と、第１のシール部材３０’から電動機１０の軸方向の外側に設けられたラビリンス４０と、から形成される。このように複数の異なるタイプのシール部材を併用することによって、シール効果を向上させられるようになる。なお、シール部材の組合せは図示された例に限定されず、用途に応じて任意の組合せを採用できる。
【００２３】
本実施形態によれば、要求される電動機の回転数に応じて、又は電動機内部に侵入するのを防止すべき対象物の種類に応じて、シール部材を選択できるようになる。したがって、用途に応じた適切なシール部材が使用されるので、所望のシール作用を提供できるようになる。なお、電動機の一方の端部側に取付けられるシール部材を例として本実施形態の構成及び作用効果を説明したものの、当業者は、他方の端部側に設けられるシール部材に対しても本発明の思想を同様に適用可能であることを認識するであろう。
【００２４】
ところで、図２に示されるようなコイルばねを有しないシール部材３０を使用する場合において、本発明者は、回転軸１８に対して所定の範囲に寸法決めされたシール部材３０を装着して回転軸１８を回転させると、シール部材３０が破損することなくリップ部３６の摩耗が進み、シール部材３０が回転軸１８に現合されるようになることを発見した。すなわち、リップ部３６は、その内径の寸法が回転軸１８の外径の寸法に一致するまで摩耗し、それによりシール部材３０と回転軸１８との隙間が実質的にゼロになる。
【００２５】
例えば、シール部材３０は、リップ部３６の締め代が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍになるように寸法決めされる。本実施形態に従って、少なくとも０．１ｍｍの締め代を付与することによって、シール部材３０のリップ部３６が、その全周にわたって回転軸１８の外周面１８ａに接触するようになる。例えば締め代が０．１ｍｍよりも小さい場合、シール部材３０を回転軸１８に対して押し付ける締結力が十分に得られずにシール部材３０と回転軸１８との間に局所的に隙間が形成される虞がある。
【００２６】
他方、締め代を０．３ｍｍ以内に制限することによって、回転する回転軸１８によるリップ部３６の摩耗が適切に進行するようになる。例えば、当該技術分野において一般的に使用されるオイルシールにおいて、締め代は０．８ｍｍ程度に設定される。このような比較的大きい締め代でシール部材を回転軸に取付けた場合、締結力が大きくなりすぎてリップ部の摩耗が急激に進行し、シール部材が破損してしまう。また、半径方向内側に向かって付勢力を付与するコイルばねを備えたシール部材を使用した場合にも、同様に締結力が大きすぎるために摩擦力によってシール部材が破損する。
【００２７】
本実施形態によれば、コイルばねを有しないシール部材を採用するとともに、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の締め代でシール部材を設計することによって、シール部材が回転軸１８の回転時の摩擦によって摩耗し、それによりシール部材が回転軸に現合されるようになる。したがって、回転軸１８との間の隙間が実質的にゼロになった状態でシール部材３０が取付けられるので、シール部材３０が破損することなく回転軸１８を高速回転できるようになる。また、高速回転時の発熱量を顕著に低減できる利点を有する。
【００２８】
なお、シール部材の適切な締め代の範囲は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍに厳密に限定されるわけはないことに留意されたい。むしろ、シール部材３０の材料又は回転軸１８の寸法に応じて若干の調整が必要になる場合がありうる。しかしながら、そのような場合であっても、当業者であれば、各々の適用例に応じたシール部材の適切な締め代の範囲を試験を通じて容易に導き出せるであろう。
【００２９】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、他の実施形態によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態の構成要素を削除又は置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することもできる。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    電動機
１２    本体
１２ａ    前方端
１２ｂ    後方端
１４    前方ハウジング
１６    後方ハウジング
１７    後方カバー
１８    回転軸
１８ａ    外周面
２０    固定子
２２    ねじ
２４    凹部
２６    凹部
３０    シール部材
３０’    シール部材
３２    本体
３４    金属環
３６    リップ部
３８    コイルばね
４０    ラビリンス
【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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