JP4685617B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、発電機や電動機等の回転電気機械における発塵を防止する給排気構造に関する。 The present invention relates to an air supply / exhaust structure for preventing dust generation in a rotating electrical machine such as a generator or an electric motor.
電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機器の一種にモータとも呼ばれている電動機があり、この電動機では電気系と機械系が結合していて、磁界と導体との相対運動、磁界と電流との間の電磁力、磁気間の吸引力や反発力等を利用してエネルギーを変換している。 One type of electrical equipment that converts electrical energy into mechanical energy is an electric motor, also called a motor. In this motor, the electrical system and mechanical system are coupled, and the relative motion between the magnetic field and the conductor, the magnetic field and the current The energy is converted by using electromagnetic force between them, attractive force between magnets and repulsive force.
そして、この電動機の一種に、機械エネルギーが回転運動として取り出されるようになっている直流モータや交流モータなどの回転電機がある。そこで、この回転電機の従来例について、図7により説明すると、まず、この図7に示した回転電機はACサーボモータと呼ばれている電動機の一種であり、この例では、詳細が図8に示されているように、電機子鉄心1と電機子巻線2が樹脂モールド9によりモールドされている。
One type of electric motor is a rotating electrical machine such as a direct current motor or an alternating current motor in which mechanical energy is extracted as a rotational motion. Therefore, a conventional example of this rotating electrical machine will be described with reference to FIG. 7. First, the rotating electrical machine shown in FIG. 7 is a kind of electric motor called an AC servo motor. In this example, details are shown in FIG. As shown, the
そして、この樹脂モールドされた電機子が、略円筒形のハウジング3に焼きばめ或いは圧入にして固定され、これに永久磁石3を磁極に備えた回転子4が組合わされた上で、負荷側のエンドブラケット6aと、反負荷側のエンドブラケット6bにより組立てられているものである。
The resin-molded armature is fixed to the substantially
このとき電機子は、珪素鋼板などと呼ばれている電気鉄板の積層体を、かしめ又はレーザ溶接などの手段により一体化して電機子鉄心1とし、この電機子鉄心1の溝部分に電機子巻線2を施したものであり、このときの珪素鋼板には、通常、帯状のものが用いられ、これから電機子に必要な形状に打抜成型した電気鉄板を積層体としている。
At this time, the armature is obtained by integrating a stack of electric iron plates called silicon steel plate by means such as caulking or laser welding to form an
そして、このときの電機子鉄心1の形状は、磁気回路として機能する本体部と、ハウジングを介して電機子をエンドブラケット6a、6bに固定するためのボルト孔15a、15bを設けた部分とを備えたものになっているのが一般的である。
The shape of the
一方、回転子4は回転軸8を有し、これが軸受7a、7bによりエンドブラケット6a、6bに回転可能に保持される。なお、この図7では、一例として、回転軸8が中空軸仕様になっている場合を示しているが、中実軸であってもよい。
On the other hand, the
このとき負荷側エンドブラケット6aはボルト孔15aを備え、これにボルト14aを通してハウジング5に固定されている。そして、この負荷側エンドブラケット6aには、図示されていない外部取付ボルト孔が設けてあり、外部取付ボルトにより外部の機器に取付けられるようになっている。
At this time, the load side end bracket 6a is provided with a bolt hole 15a, and is fixed to the
また、反負荷側のエンドブラケット6bもボルト孔15bを備えていて、ボルト14bによりハウジング5に固定される。そして、この反負荷側のエンドブラケット6bにエンドカバー12を取付け、その中にエンコーダ11を設けることにより、サーボモータに必要な位置や速度の検出が得られるようになっている。
Further, the end bracket 6b on the opposite side of the load also has a bolt hole 15b and is fixed to the
ここで、エンコーダ11は、負荷側のエンドブラケット6bに固定され、エンドカバー12はボルト孔15cとボルト14cより反負荷側のエンドブラケット6bに固定されている。そして、ハウジング3にはターミナルボックス13が設けてあり、これからモータリード線が取り出されている。
Here, the
ところで、このような回転電機では軸受が必要であり、当然のこととして、このサーボモータでも軸受7a、7bを備えている。そして、これらには、通常、潤滑を要するが、グリース等の潤滑剤を使用すると、塵埃の発生、いわゆる発塵が問題になる。
By the way, such a rotating electrical machine requires a bearing, and naturally, this servomotor also includes
特に、近年は、このような電動機などの回転電機が、例えば半導体の製造装置など、塵埃を嫌う精密な機器にも多く使用されるようになり、このとき更に近年は、このような機器も小型化が著しく、これに伴い、駆動系のダイレクトドライブ化が進んでいるが、この場合、取り扱い対象である半導体ウエハなどのワーク近傍に駆動源が設置されることが多くなるので、更に電動機など回転電機からの発塵が厳しい問題になってきた。 In particular, in recent years, rotating electric machines such as electric motors have come to be used in many precision devices that do not like dust, such as semiconductor manufacturing devices. As a result, the drive system is becoming more direct drive. In this case, the drive source is often installed near the workpiece such as a semiconductor wafer to be handled. Dust generation from electric machines has become a severe problem.
ここで、このような回転電機の場合、その発塵の主な原因は、上記したように、軸受に密封されている潤滑グリースにある。そこで、この発塵を抑えるため、従来技術では、軸受から発塵した成分や磨耗紛などが主として回転軸と負荷側のエンドブラケットの隙間から外部に飛散する点に着目し、この隙間をラビリンス構造などの封止構造にして、発塵した成分などが外部に漏洩されないようにした方法について提案している(例えば、特許文献1参照。)。
上記従来技術は、回転電機から発塵した成分が極めて小さな径の粒子、いわゆるパーティクルと呼ばれる粒子である点に配慮がされているとは言えず、発塵の影響を抑え、機器の小型化を図る点に不満が残るという問題があった。 In the above prior art, it cannot be said that consideration is given to the fact that the components generated from the rotating electric machine are particles with extremely small diameters, so-called particles. There was a problem that dissatisfaction remained in the point to plan.
ここでパーティクルとは、気体中又は液体中に浮遊して沈降し難い10μm以下の微粒子の呼称であるが、このパーティクルについては、空気中に浮遊する微粒子の大きさと個数を連続的に計測する機器として知られているパーティクルカウンターによって測定することができる。 Here, the term “particle” refers to a fine particle of 10 μm or less that floats in a gas or a liquid and does not easily settle. For this particle, a device that continuously measures the size and number of fine particles floating in the air. Can be measured by a particle counter known as
このときのパーティクルカウンタの性能は、通常、粒径が0.1μm以上の異物なら測定可能で、このとき28NL/min(NL:ノーマルリッター)の給気流量のもとで、1分単位の計測時間で6段階の粒径別にパーティクルの数量をカウントすることができる。そこで、通常は、このパーティクルカウンタで測定したパーティクルの数量でクリーン度を定義している。なお、ノーマルリッターとは、常温定圧の状態のときの容積(L)のことである。 The performance of the particle counter at this time is usually measurable if the particle size is 0.1 μm or more. At this time, the measurement is performed in units of 1 minute under an air supply flow rate of 28 NL / min (NL: normal liter). It is possible to count the number of particles according to the particle size in six stages over time. Therefore, normally, the cleanliness is defined by the number of particles measured by the particle counter. The normal liter is a volume (L) at a normal temperature and constant pressure.
そこで、このパーティクルカウンタを用い、例えば図7の従来技術の回転電機について、一般的なウレア系グリースに代えて、発塵量の少ない低発塵グリースを適用した上で、回転軸8と負荷側のエンドブラケット6aの隙間の近傍にパーティクルカウンタのノズルを設置し、この部分から外部に飛散する発塵量を測定してみた。 Therefore, using this particle counter, for example, in the conventional rotating electric machine of FIG. 7, instead of a general urea grease, a low dust generation grease with a small dust generation amount is applied, and then the rotating shaft 8 and the load side are used. The nozzle of the particle counter was installed in the vicinity of the gap of the end bracket 6a, and the amount of dust generated scattered from this portion to the outside was measured.
この結果、今回、使用した低発塵グリースの場合、発塵量は、一般的なウレア系グリースに比較して、全体としては数10分の1のレベルに抑えられることが確認できた。しかし、粒径が0.1μm近傍のパーティクルについては毎分数100個というオーダーになり、ゼロに抑えるなど到底不可能なことが判った。 As a result, in the case of the low dust generation grease used this time, it was confirmed that the dust generation amount was suppressed to a level of a few tenths as a whole compared with a general urea grease. However, it was found that particles with a particle size of about 0.1 μm are on the order of several hundreds per minute, and it is impossible to keep them to zero.
従って、従来技術1、2では対応ができず、他方、従来技術3や従来技術4で対応した場合は、装置を含むシステムが複雑になり、小型化も図れないことになって、上記した問題が生じてしまうのである。
Therefore, when the
本発明の目的は、簡単な構成でパーティクルを含む塵埃の飛散を抑え機器の小型化が図れるようにした回転電機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can reduce the size of equipment by suppressing scattering of dust containing particles with a simple configuration.
上記目的は、回転軸と組み合わさった回転子と、潤滑のためのグリースが使用され、前記回転軸を回転可能に保持する第1の軸受及び第2の軸受と、前記回転子の外側に配置され、ハウジングに固定された固定子と、前記第1の軸受と前記固定子との間に設けられた第1の流路と、前記第1の流路とつながって、前記回転子と前記固定子との間に設けられた第2の流路と、前記第2の流路とつながって、前記第2の軸受と前記固定子との間に設けられた第3の流路と、前記第2の流路とつながって、前記第3の流路と前記第2の軸受に対して反対側に設けられ、前記第2の流路から前記第2の軸受を通った空気を排出する第4の流路と、前記第1の流路、前記第2の流路の順に空気を流し、該空気をさらに前記第3の流路と共に前記第4の流路に流すことにより、前記第1の軸受及び前記第2の軸受から発生したパーティクルを前記第3の流路及び前記第4の流路から排出する排出手段とを備えたことにより達成される。
The object is to use a rotor combined with a rotating shaft, a first bearing and a second bearing that use grease for lubrication, and rotatably hold the rotating shaft, and disposed outside the rotor. And the stator fixed to the housing, the first flow path provided between the first bearing and the stator, and the first flow path connected to the rotor and the fixed A second flow path provided between the second bearing, the third flow path connected to the second flow path, and provided between the second bearing and the stator; 4 is connected to the second flow path, is provided on the opposite side to the third flow path and the second bearing, and discharges air that has passed through the second bearing from the second flow path. Air in the order of the first flow path, the first flow path, and the second flow path, and the fourth flow along with the third flow path. By passing in is achieved by providing a discharge means for discharging said first bearing and particles generated from the second bearing from the third flow path and the fourth flow path.
このとき、前記第1の軸受は、前記回転電機の反負荷側に設置され、
前記第2の軸受は、前記回転電機の負荷側に設置されるようにしても良く、次に、前記排出手段は、前記第3の流路からの空気を外部に吸い出す第1のポンプと前記第4の流路から空気を外部に吸い出す第2のポンプにより構成されているようにしてもよい。
また、ここで、前記排出手段は、前記第1のポンプ、前記第2のポンプに加えてさらに、前記第1の流路に対して空気を送り込む第3のポンプにより構成されているようにしても良く、同じく前記排出手段により排出される空気のうち、前記第4の流路から排出される空気の方が前記第3の流路から排出される空気より多くなるようにしても良い。
そして、更にここで、前記第1の軸受に対して反負荷側に前記回転軸の回転位置を検出するためのエンコーダを備えたものとしても良い。
At this time, the first bearing is installed on the anti-load side of the rotating electrical machine,
The second bearing may be installed on the load side of the rotating electrical machine , and then the discharge means includes a first pump that sucks air from the third flow path to the outside, and the You may make it be comprised with the 2nd pump which sucks out air from the 4th flow path outside.
Here, the discharging means is constituted by a third pump for sending air to the first flow path in addition to the first pump and the second pump. Similarly, among the air discharged by the discharge means, the air discharged from the fourth flow path may be more than the air discharged from the third flow path.
Then, further wherein, it may be assumed with an encoder for detecting a rotational position of the rotary shaft in the counter-load side relative to the first bearing.
本発明によれば、回転電機の発塵を空気等の流通により排出させるようにしたので、簡単な構成でパーティクルを含む塵埃の飛散が抑えられ、当該回転電機を使用する機器の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the dust generated by the rotating electrical machine is discharged by the circulation of air or the like, so that the scattering of dust containing particles can be suppressed with a simple configuration, and the device using the rotating electrical machine can be downsized. be able to.
機器の小型化には、それに使用される回転電機の近傍での発塵を抑えるのが有効であり、従って、本発明によれば、機器の小型化をより一層図ることができる。 In order to reduce the size of the device, it is effective to suppress dust generation in the vicinity of the rotating electrical machine used for the device. Therefore, according to the present invention, the size of the device can be further reduced.
また、本発明によれば、半導体製造装置に適用して、対象ワークに発塵した成分が付着するのが抑えられるので、より一層のクリーン化を実現することができ、これにより発塵を抑えるためのラビリンス構造など、構造を複雑にする構成が不要になるので、安価な回転電機を提供することできる。 In addition, according to the present invention, since it can be applied to a semiconductor manufacturing apparatus to prevent dust components from adhering to the target workpiece, further cleaning can be realized, thereby suppressing dust generation. Therefore, a structure that complicates the structure, such as a labyrinth structure, is not required, and an inexpensive rotating electrical machine can be provided.
更に本発明によれば、構造がシンプルにできるで、信頼性の向上も容易で、回転機器自体や適用対象となるシステムの複雑化を避けることにも寄与でき、ダイレクトドライブ駆動化することにより、更なる機械設備等のコンパクト化が可能となり、小型化にも寄与することができる。 Furthermore, according to the present invention, the structure can be simplified, the reliability can be easily improved, and it is possible to contribute to avoiding the complexity of the rotating device itself and the system to be applied. Further downsizing of mechanical equipment and the like is possible, which can contribute to downsizing.
以下、本発明による回転電機について、図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
まず、図1は、本発明の第1の実施形態に係る回転電機を示したもので、これは、図7で説明した従来技術の場合と同じく、本発明をACサーボモータに適用した場合の一実施形態で、この図1において、ACサーボモータ全体はMで示してある。そして、このACサーボモータMにおいて、10aは吸気ポート、10bと10cは排気ポートであり、これら以外は、図6の従来技術によるACサーボモータと同じである。 First, FIG. 1 shows a rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. This is the same as the case of the prior art explained in FIG. In one embodiment, in FIG. 1, the entire AC servomotor is indicated by M. In this AC servomotor M, 10a is an intake port, 10b and 10c are exhaust ports, and other than these are the same as the AC servomotor according to the prior art of FIG.
そこで、吸気ポート10aと排気ポート10b、10c以外については簡単に説明すると、まず、この実施形態によるACサーボモータMにおいても、電機子鉄心1と電機子巻線2からなる電機子を備え、これに回転子4、エンドブラケット6a、6bが組み合わされている。
Therefore, the components other than the intake port 10a and the
このとき電機子鉄心1と電機子巻線2は、既に図8で説明したように、樹脂モールド9によりモールドされていて、このモールドされた電機子が略円筒形のハウジング3に固定され、これに永久磁石3を磁極に備えた回転子4が組合わされ、負荷側のエンドブラケット6aと、反負荷側のエンドブラケット6bにより組立てられている。
At this time, the
また、ここでも回転子4は回転軸8を有していて、これが軸受7a、7bによりエンドブラケット6a、6bに回転可能に保持されている。そして、負荷側エンドブラケット6aはボルト14aによりハウジング5に固定され、反負荷側のエンドブラケット6bもボルト14bによりハウジング5に固定されているが、このときの回転軸8も、図示のような中空軸仕様に限らず、中実軸であってもよい。
Also in this case, the
更に、エンドカバー12の中にはエンコーダ11が設けられ、サーボモータに必要な位置や速度の検出が得られるようになっているが、このエンコーダ11も、反負荷側のエンドブラケット6bに固定され、エンドカバー12もボルト孔15cとボルト14cより反負荷側のエンドブラケット6bに固定されている。そして、ハウジング3にはターミナルボックス13が設けてあり、これからモータリード線が取り出されている。
Furthermore, an
以上は図7の従来技術の場合と同じであるが、この図1の実施形態の場合、上記したように、更に吸気ポート10aと排気ポート10b、10cが備えられている点で、従来技術の場合とは大きく異なっている。
The above is the same as in the case of the prior art of FIG. 7, but in the case of the embodiment of FIG. 1, as described above, the intake port 10a and the
そして、まず、吸気ポート10aは、ハウジング5の内側で、電機子鉄心1と電機子巻線2からなる電機子と反負荷側の軸受7bの間にある空間Aに連なった孔として、ターミナルボックス13に設けられているもので、上記した空間Aを外部に連通させるための通路(吸気通路)を形成しているものである。
First, the intake port 10a is formed as a terminal box inside the
次に、排気ポート10bは、図2に詳細に示したように、エンドブラケット6aの内側で、電機子鉄心1と電機子巻線1からなる電機子と負荷側の軸受7aの間に残されている空間Bに連なった孔として、エンドブラケット6aに設けられているもので、上記した空間Bを外部に連通させるための通路(第1の排気通路)を形成しているものである。
Next, as shown in detail in FIG. 2, the
このとき、排気ポート10bは、回転軸4に対して垂直方向に伸びた孔としてエンドブラケット6aに形成してあるが、更に、この排気ポート10bは、ハウジング5の円周方向に沿って所定の間隔、例えば90°の角度をもって複数本、例えば4本、独立に設けられている。
At this time, the
また、排気ポート10cは、これも図2に詳細に示したように、回転軸8が負荷側の軸受7aから外側に出て、このエンドブラケット6aの中央にある孔を貫いている部分の表面に開口し、この部分Cに連なった孔としてエンドブラケット6aに設けられているもので、上記した部分Cを外部に連通させるための通路(第2の排気通路)を形成しているものである。
Further, as shown in FIG. 2 in detail, the
ここで、この排気ポート10cも、回転軸4に対して垂直方向に伸びた孔としてエンドブラケット6aに形成してあるが、更に、この排気ポート10cもハウジング5の円周方向に沿って所定の間隔、例えば90°の角度をもって複数本、例えば4本、独立に設けられている。
Here, the
そして、これら吸気ポート10aと排気ポート10b及び排気ポート10cの開口端には、それぞれパイプなどの管路が接続できるようにするため、図示のように、管接続用のネジタップ加工を施してある。
Further, as shown in the drawing, pipe tapping for connecting pipes is applied to the opening ends of the intake port 10a, the
次に、この実施形態の動作について説明すると、この場合、まず、吸気ポート10aと排気ポート10b及び排気ポート10cに管路(パイプ)を接続し、吸気ポート10aに接続した管路は空気導入用管路とし、排気ポート10bと排気ポート10cに接続した管路はそれぞれ空気排出用管路とする。
Next, the operation of this embodiment will be described. In this case, first, pipes (pipes) are connected to the intake port 10a, the
このとき、このACサーボモータMの場合でも、各軸受7a、7bには潤滑用のグリースが施されている。従って、このACサーボモータMを回転させたとすると、軸受7a、7bから発塵し、パーティクルが発生してしまう。そして、発生したパーティクルは、主に回転軸8と負荷側エンドブラケット6aの隙間Gから外部に飛散しようとする。
At this time, even in the case of the AC servomotor M, lubricating grease is applied to the
そこで、このACサーボモータMでは、吸気ポート10aに接続されている空気導入用管路から空気又はN2 ガス(以下、空気等という)が送り込まれ、排気ポート10bと排気ポート10cに接続されている空気排出用管路からは空気等が排出され、これにより、ACサーボモータMの中に、図3と図4に矢印で示すように、空気等の流れが作り出されるようにしてやる。
Therefore, in this AC servo motor M, air or N 2 gas (hereinafter referred to as air or the like) is sent from an air introduction conduit connected to the intake port 10a, and is connected to the
ここで図4は、図3の部分拡大図であるが、これらの図に矢印で示されているように、吸気ポート10aから空間Aに流入した空気等は、反負荷側の軸受7bの近傍を通ってから固定子鉄心1と回転子4のギャップに入り、ここを通って空間Bに入る。そうすると、ここには排気ポート10bが連通されているので、この空間Bに入った空気等の大部分は排気ポート10bから排出され、そのまま外部に排出される。
Here, FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3. As indicated by arrows in these drawings, the air or the like flowing into the space A from the intake port 10a is in the vicinity of the bearing 7b on the anti-load side. After passing through, it enters the gap between the
また、このとき、空間Bに入った空気等の一部は、負荷側の軸受7aの中に入り込み、空間Cに抜けるが、ここには排気ポート10cが連通されているので、この空間Cに入った空気等は排気ポート10cにより排出され、同じく外部に排出される。
At this time, part of the air or the like that has entered the space B enters the
そうすると、このときACサーボモータMの回転に伴って軸受7bと軸受7aから発塵されたとしても、それによるパーティクルのうち、まず、反負荷側の軸受7bから発生されたパーティクルは、それが空間Bに空気等が流れ込んだとき、排気ポート10bにより排出されるので、この排気ポート10bに接続した空気排出用管路から外部の離れた場所に排出されてしまう。
Then, even if dust is generated from the bearing 7b and the
また、負荷側の軸受7aからから発生されたパーティクルは、それが空気等と一緒に空間Cに入ったとき、排気ポート10cにより排出されるので、この排気ポート10cに接続した空気排出用管路から、同じく外部の離れた場所に排出されてしまう。
Further, since particles generated from the load-
このときのパーティクルとは、既に説明したように、気体中又は液体中に浮遊して沈降し難い10μm以下の微粒子のことであるから、空気等の流れにも容易に乗り、流れと共に移動させることができる。 As already described, the particles at this time are fine particles of 10 μm or less that float in gas or liquid and are difficult to settle, so they can easily get on the flow of air and move with the flow. Can do.
そこで、排気ポート10bと排気ポート10cに接続した空気排出用管路を、このACサーボモータMから離れた場所に伸ばし、その場所で空気排出用管路を開口させておくことにより、ACサーボモータMの近傍にパーティクルを含む塵埃が排出され、悪影響が与えられてしまうのを抑えることができる。
Therefore, the air exhaust pipe connected to the
従って、この実施形態によれば、ACサーボモータMからのパーティクルを含む塵埃がACサーボモータMから周囲雰囲気中に排出されてしまうのを抑えることができ、この結果、機器の小型化に隘路となっている要因を取り除くことができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to prevent dust containing particles from the AC servo motor M from being discharged from the AC servo motor M into the surrounding atmosphere. Can be removed.
次に、この実施形態における空気等の流れを作り出す方法について説明すると、これには、大まかにいって次の3種の方法がある。 Next, a method of creating a flow of air or the like in this embodiment will be described. There are roughly the following three methods.
・方法1
排気ポート10bと排気ポート10cから空気等を排出し、吸気ポート10aは適当な雰囲気中に開放させる。
・
Air or the like is exhausted from the
・方法2
吸気ポート10aから空気等を送り込み、排気ポート10bと排気ポート10cは外部の雰囲気中に開放させる。
・
Air or the like is sent from the intake port 10a, and the
・方法3
吸気ポート10aから空気等を送り込み、排気ポート10bと排気ポート10cからは空気等を排出する。
・
Air or the like is sent from the intake port 10a, and air or the like is discharged from the
ここで、まず、方法1の場合、排気ポート10bと排気ポート10cにエジェクタ(排出用の流体ポンプ)などの適当なポンプを接続して、空気等を吸い出し、必要ならフィルタを介して外部に逃がしてやる。このとき、吸気ポート10aは、このACサーボモータMが装備された機器の筐体内と筐体外の何れから空気を吸込むようにしてもよく、必要ならフィルタを介してもよい。
First, in the case of
次に、方法2の場合は、吸気ポート10aにインジェクタ(加圧用の流体ポンプ)などの適当なポンプを接続し、雰囲気から空気等を取込んで加圧し、加圧した空気等が吸気ポート10aに供給されるようにする。このとき必要ならフィルタを介してもよい。
Next, in the case of the
なお、N2 ガスの場合は、ガスボンベなどの加圧容器から圧力調整弁を介して吸気ポート10aに窒素が圧入されるようにしても良く、この場合は加圧用のポンプは不要である。 In the case of N 2 gas, nitrogen may be injected into the intake port 10a from a pressurized container such as a gas cylinder through a pressure regulating valve. In this case, a pressurizing pump is not necessary.
そして、方法3の場合は、吸気ポート10aに適当なポンプを接続し、雰囲気から空気等を取込んで加圧し、加圧した空気等が吸気ポート10aに供給されるようにすると共に、排気ポート10bと排気ポート10cにも適当なポンプを接続して、空気等を吸い出すようにするのである。
In the case of
このときも、N2 ガスの場合は、ガスボンベなどの加圧容器から圧力調整弁を介して吸気ポート10aにガスが圧入されるようにしても良く、この場合、吸気ポート10aにポンプは不要である。 Also in this case, in the case of N 2 gas, the gas may be press-fitted into the intake port 10a from a pressurized container such as a gas cylinder through a pressure regulating valve. In this case, a pump is not necessary for the intake port 10a. is there.
ここで、ACサーボモータMなどの回転電機の場合、その内部の圧力が外部の圧力に比較して大きい場合は、発塵した成分が外部に飛散してしまう虞があり、反対に、回転電機内の圧力が外部の圧力に比較して小さい場合には、外部の異物が雰囲気と共に侵入してしまう虞がある。 Here, in the case of a rotating electrical machine such as an AC servo motor M, if the internal pressure is larger than the external pressure, there is a possibility that the generated components may be scattered outside. When the internal pressure is smaller than the external pressure, there is a risk that external foreign matter may enter with the atmosphere.
このとき回転電機の内部と外部の圧力がぼぼ同じなら、発塵が外部に飛散することもなく、外部の異物が侵入することもないので、この状態になるのが理想的であるが、しかし、回転電機が運転された場合は、内部の圧力が上昇してしまうのが一般的であり、この場合、通常は発塵した成分が回転電機外に漏れ出てきてしまう。 At this time, if the pressure inside and outside the rotating electrical machine is almost the same, dust generation will not scatter to the outside and external foreign matter will not enter, so this state is ideal, but When the rotating electrical machine is operated, the internal pressure generally increases. In this case, normally, the generated components leak out of the rotating electrical machine.
そこで、本発明の実施形態としては、ACサーボモータMなどの回転電機内の圧力が、外部の圧力よりも僅かに低く保たれるようにするのが望ましい。この場合、実際の評価実験結果から、給気ポート10aは1箇所で、排気ポート10b、10cはそれぞれ全周で2〜4箇所くらいが望ましい。
Therefore, as an embodiment of the present invention, it is desirable that the pressure in the rotating electrical machine such as the AC servo motor M is kept slightly lower than the external pressure. In this case, from the actual evaluation experiment results, it is desirable that the air supply port 10a is at one place and the
また、このときの空気等の流量については、ほんの僅かで充分で、例えば毎分数リッター程度の流量でもACサーボモータMなどの回転電機から漏れ出すパーティクルが検出できなくなることが確認されている。そして、このとき排気ポート10b、10cについては、発塵源、つまり軸受7a、7bの近傍に極力近く設置するのが有効であり、このとき、軸受7aと回転軸8の隙間Gを極力小さくすることも有効である。
In addition, it is confirmed that the flow rate of air or the like at this time is very small, and particles leaking from a rotating electrical machine such as the AC servo motor M cannot be detected even at a flow rate of several liters per minute, for example. At this time, it is effective to install the
また、このとき図3において、各排気ポート10b、10cに対する空気等の流量配分は、例えば排気ポート10b、10cの太さを変えたり、それらにオリフィス(絞り)を設置して、その開口径を調節することにより任意に設定することができる。
At this time, in FIG. 3, the flow distribution of air or the like to the
ところで、以上の実施形態では、発塵源が軸受7a、7bの場合について説明したが、この実施形態は、回転電機内に軸受7a、7b以外の他の発塵源が有る場合についても、同様の効果が得られ、発塵が外部に飛散するのを抑えることができる。
By the way, in the above embodiment, the case where the dust generation source is the
次に、本発明の他の実施形態について、図5により説明すると、ここで、この図5は本発明の第2の実施形態で、反負荷側の軸受7bの近傍で、その両側にも排出ポート10d、10eを設けたものであり、その他の構成は、図1で説明した第1の実施形態と同じである。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. Here, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which the exhaust is discharged in the vicinity of the bearing 7b on the opposite side of the load. Ports 10d and 10e are provided, and other configurations are the same as those of the first embodiment described with reference to FIG.
このとき、まず、排出ポート10dは、ハウジング5の内側にある空間Aに連なり、反負荷側の軸受7bの近傍に極力接近して開口した孔として、反負荷側のエンドブラケット6bに設けられているもので、上記した空間Aを外部に連通させるための通路(第3の排気通路)を形成しているものである。
At this time, first, the discharge port 10d is connected to the space A inside the
そして、この排気ポート10dは回転軸4に対して垂直方向に伸びた孔としてエンドブラケット6bに形成してあるが、更に、この排気ポート10dも、エンドブラケット6bの円周方向に沿って所定の間隔、例えば90°の角度をもって複数本、例えば4本、独立に設けられているものである。
The exhaust port 10d is formed in the end bracket 6b as a hole extending in a direction perpendicular to the
次に、排気ポート10eは、回転軸8が反負荷側の軸受7bからエンコーダ11が設置されているエンドカバー12がある方に向かい、反負荷側のエンドブラケット6bの中央にある孔を貫いている部分Eの表面に開口し、この部分Eに連なった孔としてエンドブラケット6aに設けられているもので、上記した部分Cを外部に連通させるための通路(第4の排気通路)を形成しているものである。
Next, in the exhaust port 10e, the rotary shaft 8 is directed from the bearing 7b on the anti-load side toward the
ここで、この排気ポート10eも、回転軸4に対して垂直方向に伸びた孔としてエンドブラケット6bに形成してあるが、更に、この排気ポート10eもエンドブラケット6bの円周方向に沿って所定の間隔、例えば90°の角度をもって複数本、例えば4本、独立に設けられている。
Here, the exhaust port 10e is also formed in the end bracket 6b as a hole extending in a direction perpendicular to the
そして、これら排気ポート10d及び排気ポート10eの開口端には、それぞれパイプなどの管路が接続できるようにするため、図示のように、管接続用のネジタップ加工を施してある。 Further, as shown in the drawing, pipe tapping for connecting pipes is applied to the open ends of the exhaust port 10d and the exhaust port 10e so that pipes such as pipes can be connected thereto.
次に、この第2の実施形態の動作について説明すると、この場合も、吸気ポート10aと排気ポート10b及び排気ポート10cに管路(パイプ)を接続し、吸気ポート10aに接続した管路は空気導入用管路とし、排気ポート10bと排気ポート10cに接続した管路はそれぞれ空気排出用管路とするのであるが、このとき、更に排気ポート10d及び排気ポート10eにも管路(パイプ)を接続し、空気排出用管路とする。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In this case as well, a pipe (pipe) is connected to the intake port 10a, the
このとき、この図5の第2の実施形態によるACサーボモータMの場合でも、各軸受7a、7bには潤滑用のグリースが施されているので、ACサーボモータMを回転させたとすると、軸受7a、7bから発塵し、パーティクルが発生してしまうが、このとき吸気ポート10aに接続されている空気導入用管路から空気等が送り込まれ、排気ポート10bと排気ポート10cだけではなく、更に排気ポート10dと排気ポート10eに接続されている空気排出用管路からも空気等が排出され、図6に矢印で示すように、空気等の流れが作り出されている。
At this time, even in the case of the AC servomotor M according to the second embodiment of FIG. 5, since the grease for lubrication is applied to the
そうすると、このときACサーボモータMの回転に伴って軸受7aから発塵されたとしても、これから発生されたパーティクルは、それらが空間Bに空気等が流れ込んだとき、排気ポート10bにより排出され、この排気ポート10bに接続してある空気排出用管路から外部に排出されてしまう。
Then, even if dust is generated from the
また、このとき、軸受7bから発塵されたとしても、これから発生されたパーティクルは、この軸受7bの近傍に開口している排気ポート10dにより排出され、この排気ポート10dに接続してある空気排出用管路から外部に排出されてしまう。 At this time, even if dust is generated from the bearing 7b, particles generated from the bearing 7b are discharged by the exhaust port 10d opened near the bearing 7b, and the air discharged from the exhaust port 10d is discharged. It will be discharged to the outside from the pipeline.
更に、このとき空間Aに入った空気等の一部は、反負荷側の軸受7bの中に入り込み、空間Eに抜けるが、ここには排気ポート10eが連通されているので、この空間Cに入った空気等は排気ポート10eにより排出されている。 Further, a part of the air or the like that has entered the space A at this time enters the bearing 7b on the anti-load side and escapes to the space E, but since the exhaust port 10e is communicated there, the space C The entered air or the like is discharged through the exhaust port 10e.
従って、軸受7bから発塵され、これから発生されたパーティクルが空間Eに抜けたとしても、今度は、この排気ポート10eに接続してある空気排出用管路から外部に排出されてしまう。 Therefore, even if particles generated from the bearing 7b and particles generated from the dust are discharged into the space E, they are discharged to the outside from the air discharge pipe connected to the exhaust port 10e.
そこで、排気ポート10bと排気ポート10cに接続した空気排出用管路をACサーボモータMから離れた場所に伸ばすと共に、排気ポート10dと排気ポート10eに接続した空気排出用管路もACサーボモータMから離れた場所に伸ばし、その場所で空気排出用管路を開口させておくことにより、ACサーボモータMの近傍にパーティクルを含む塵埃が排出され、悪影響が与えられてしまうのを抑えることができる。
Therefore, the air exhaust pipe connected to the
また、この結果、パーティクルを含む塵埃成分が、反負荷側の軸受7bから隙間Eを通って漏れ出すのが抑えられるので、エンコーダ11がパーティクルを含む塵埃成分により汚染される心配がなくなり、従って、この第2の実施形態によれば、エンコーダ11の信頼性が損なわれる虞がなくなる。
As a result, the dust component containing particles is prevented from leaking through the gap E from the bearing 7b on the anti-load side, so there is no concern that the
通常、このエンコーダ11には、光源と光検出素子を用いた光学式のエンコーダが用いられるので、塵埃成分などによる汚染に弱く、信頼性の保持が難しいが、この第2の実施形態によれば、エンコーダ11の信頼性に問題が生じる虞をなくし、耐用期間の延長を得ることができる。
Normally, an optical encoder using a light source and a light detection element is used as the
また、この結果、パーティクルを含む塵埃成分が回転軸8とエンドカバー12の隙間から外部に飛散する虞もなく、従って、この第2の実施形態によってもACサーボモータMからのパーティクルを含む塵埃がACサーボモータMから周囲雰囲気中に排出されてしまうのを抑えることができる。
As a result, there is no risk that dust components including particles will be scattered to the outside through the gap between the rotary shaft 8 and the
なお、この第2の実施形態においても、図6に示す空気等の流量の配分や流量の設定については、既に説明した第1の実施形態と同じで良い。 In the second embodiment, the distribution of the flow rate of air and the flow rate setting shown in FIG. 6 may be the same as those in the first embodiment already described.
これら本実施例は、本発明の適用の1例として、給排気路の場所においても、本実施例に制限されるものではなく、発明の主旨が実現できれば、いかなる給排気路数や場所であっても良い。例えば、発塵源近傍や、エンコーダ近傍等発塵を洗浄する排気路を設けることになる。 As an example of application of the present invention, the present embodiment is not limited to the present embodiment even at the location of the air supply / exhaust passage, and any number or location of the air supply / exhaust passage can be used if the gist of the invention can be realized. May be. For example, an exhaust passage for cleaning dust generation such as near the dust generation source or near the encoder is provided.
従って、上記本発明の実施形態によれば、回転電機の発塵を空気等の流通により排出させるようにしたので、簡単な構成でパーティクルを含む塵埃の飛散が抑えられ、当該回転電機を使用する機器の小型化を図ることができる。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, since the dust generated by the rotating electrical machine is discharged by circulation of air or the like, scattering of dust containing particles can be suppressed with a simple configuration, and the rotating electrical machine is used. Miniaturization of equipment can be achieved.
また、この結果、上記実施形態によれば、回転電機から発塵した成分を当該回転電機から離れた任意の場所で排出できるので、半導体製造装置などに適用して、加工対象ワークに発塵した成分が付着する虞がなく、より一層のクリーン化を図ることができる。 As a result, according to the embodiment, the component generated from the rotating electrical machine can be discharged at an arbitrary location away from the rotating electrical machine. There is no possibility of components adhering, and further cleaning can be achieved.
更に、この結果、上記実施形態によれば、発塵を抑えるためのラビリンス構造などが不要になるので、構造を複雑にせず、安価な回転電機を提供でき、構造がシンプルにできるので、信頼性の向上が得られ、回転電機自体やシステムの構成が複雑化するのが避けられ、回転電機によるダイレクトドライブ駆動化に際して、機械設備等の更なるコンパクト化が可能になり、小型化にも寄与することができる。 Furthermore, as a result, according to the above-described embodiment, a labyrinth structure for suppressing dust generation is not necessary, so that the structure is not complicated, an inexpensive rotating electrical machine can be provided, and the structure can be simplified. Improvement of the rotating electrical machine itself and the system configuration can be avoided, and when the rotating electrical machine is used for direct drive drive, the mechanical equipment can be made more compact and contribute to downsizing. be able to.
M:ACサーボモータ(回転電機の一例)
1:電機子鉄心
2:電機子巻線
3:永久磁石
4:回転子
5:ハウジング
6a:負荷側のエンドブラケット
6b:反負荷側のエンドブラケット
7a:負荷側の軸受
7b:反負荷側の軸受
8:回転軸
9:樹脂モールド
10a:給気ポート(吸気通路)
10b:排気ポート(第1の排気通路)
10c:排気ポート(第2の排気通路)
10d:排気ポート(第3の排気通路)
10e:排気ポート(第4の排気通路)
11:エンコーダ
12:エンドカバー
13:ターミナルボックス
14a:固定用ボルト
14b:固定用ボルト
14c:固定用ボルト
15a:ボルト孔
15b:ボルト孔
15c:ボルト孔
M: AC servo motor (an example of rotating electrical machine)
1: Armature core 2: Armature winding 3: Permanent magnet 4: Rotor 5: Housing 6a: End bracket on the load side 6b: End bracket on the
10b: Exhaust port (first exhaust passage)
10c: Exhaust port (second exhaust passage)
10d: Exhaust port (third exhaust passage)
10e: Exhaust port (fourth exhaust passage)
11: Encoder 12: End cover 13: Terminal box 14a: Fixing bolt 14b: Fixing bolt 14c: Fixing bolt 15a: Bolt hole 15b: Bolt hole 15c: Bolt hole
Claims (6)
潤滑のためのグリースが使用され、前記回転軸を回転可能に保持する第1の軸受及び第2の軸受と、
前記回転子の外側に配置され、ハウジングに固定された固定子と、
前記第1の軸受と前記固定子との間に設けられた第1の流路と、
前記第1の流路とつながって、前記回転子と前記固定子との間に設けられた第2の流路と、
前記第2の流路とつながって、前記第2の軸受と前記固定子との間に設けられた第3の流路と、
前記第2の流路とつながって、前記第3の流路と前記第2の軸受に対して反対側に設けられ、前記第2の流路から前記第2の軸受を通った空気を排出する第4の流路と、
前記第1の流路、前記第2の流路の順に空気を流し、該空気をさらに前記第3の流路と共に前記第4の流路に流すことにより、前記第1の軸受及び前記第2の軸受から発生したパーティクルを前記第3の流路及び前記第4の流路から排出する排出手段とを備えたことを特徴とする回転電機。 A rotor combined with a rotating shaft;
A first bearing and a second bearing in which grease for lubrication is used and the rotating shaft is rotatably held;
A stator disposed outside the rotor and fixed to the housing;
A first flow path provided between the first bearing and the stator;
A second flow path connected to the first flow path and provided between the rotor and the stator;
A third flow path connected to the second flow path and provided between the second bearing and the stator;
Connected to the second flow path, provided on the opposite side to the third flow path and the second bearing, and exhausts air that has passed through the second bearing from the second flow path. A fourth flow path;
By flowing air in the order of the first flow path and the second flow path, and further flowing the air through the fourth flow path together with the third flow path, the first bearing and the second flow path. A rotating electrical machine comprising: discharge means for discharging particles generated from the bearings from the third flow path and the fourth flow path .
前記第1の軸受は、前記回転電機の反負荷側に設置され、
前記第2の軸受は、前記回転電機の負荷側に設置されることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The first bearing is installed on a non-load side of the rotating electrical machine;
The rotating electrical machine, wherein the second bearing is installed on a load side of the rotating electrical machine.
前記排出手段は、前記第3の流路からの空気を外部に吸い出す第1のポンプと前記第4の流路から空気を外部に吸い出す第2のポンプにより構成されていることを特徴とする回転電機。The discharge means is constituted by a first pump that sucks air from the third flow path to the outside and a second pump that sucks air from the fourth flow path to the outside. Electric.
前記排出手段は、前記第1のポンプ、前記第2のポンプに加えてさらに、前記第1の流路に対して空気を送り込む第3のポンプにより構成されていることを特徴とする回転電機。 The rotary electric machine is characterized in that the discharging means is constituted by a third pump for feeding air into the first flow path in addition to the first pump and the second pump.
前記排出手段により排出される空気のうち、前記第4の流路から排出される空気の方が前記第3の流路から排出される空気より多いことを特徴とする回転電機。A rotating electrical machine characterized in that, of the air discharged by the discharge means, the air discharged from the fourth flow path is more than the air discharged from the third flow path.
前記第1の軸受に対して反負荷側に前記回転軸の回転位置を検出するためのエンコーダを備えたことを特徴とする回転電機。An electrical rotating machine comprising an encoder for detecting a rotational position of the rotary shaft on the side opposite to the load with respect to the first bearing.
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