Structure d'équilibrage du moteur

Examinateur principal:

Stephan, Steven L.

Assistant Examinateur:

Laballe C.

Avocat, agent ou cabinet:

Nikaido, Marmelstein, Murray & Oram

Réclamations:

Nous revendiquons:

1. Une structure de moteur équilibrée d'un moteur électrique ayant un arbre de sortie rotatif pourvu d'extrémités extérieures axialement opposées, comprenant:

Deux éléments de disque fixés de manière fixe aux extrémités opposées de l'arbre de sortie, chacun desdits éléments de disque ayant des surfaces axialement intérieure et extérieure formées perpendiculairement à un axe de rotation de l'arbre de sortie, la surface axialement extérieure de chacun desdits éléments de disque ayant défini sur celui-ci Une pluralité de trous filetés intérieurement pour recevoir axialement des vis d'équilibrage, la pluralité de trous filetés intérieurement étant exposés extérieurement de manière à permettre à un opérateur d'accéder à ladite pluralité de trous filetés intérieurement, dans lequel

Au moins l'un desdits éléments de disque est muni d'un labyrinthe défini dans la surface axialement intérieure et comprend des moyens pour sceller l'arbre de sortie en coopération avec une partie la plus extérieure d'un élément de boîtier axial autour de l'arbre de sortie dudit moteur.



2. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 1, dans laquelle au moins un desdits éléments de disque comprend un moyen d'engrenage de détection de vitesse de rotation ayant des dents d'engrenage formées sur une circonférence extérieure dudit élément de disque unique, pour détecter une vitesse de rotation dudit arbre de sortie.


3. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 1, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure de chacun desdits éléments de disque sont agencés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie et à des intervalles angulaires égaux.

4. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 1, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure dudit au moins un élément de disque ayant le labyrinthe défini sur celui-ci sont agencés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie et À des intervalles angulaires égaux.

5. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 2, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure dudit au moins un élément de disque ayant l'engrenage de détection de vitesse de rotation sont agencés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie, Et à des intervalles angulaires égaux.

6. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 1, comprenant en outre:

Une vis d'équilibrage unique choisie entre des vis ayant des longueurs différentes l'une de l'autre, ladite au moins une vis étant vissée dans un trou fileté interne correspondant à un point approprié sur au moins l'un desdits deux éléments de disque.


7. Une structure de moteur équilibrée d'un moteur électrique ayant un arbre de sortie rotatif pourvu d'extrémités extérieures axialement opposées, comprenant:

Deux éléments de disque fixés de manière fixe aux extrémités opposées de l'arbre de sortie, chacun desdits éléments de disque ayant des surfaces axialement intérieure et extérieure formées perpendiculairement à un axe de rotation de l'arbre de sortie, la surface axialement extérieure de chacun desdits éléments de disque ayant défini sur celui-ci Une pluralité de trous filetés intérieurement pour recevoir axialement des vis d'équilibrage, la pluralité de trous filetés intérieurement étant exposés extérieurement de manière à permettre à un opérateur d'accéder à ladite pluralité de trous filetés intérieurement,

Au moins l'un desdits éléments de disque étant pourvu d'un labyrinthe défini dans la surface axialement intérieure et comprend des moyens pour sceller l'arbre de sortie en coopération avec une partie la plus extérieure d'un élément de boîtier axial autour de l'arbre de sortie dudit moteur; et

Une vis d'équilibrage est montée de façon à être rangée et interchangeable dans un trou correspondant fileté intérieurement dans au moins l'un desdits deux éléments de disque, pour équilibrer de manière interchangeable l'arbre de sortie du moteur électrique, dans lequel lesdits moyens de vis d'équilibrage comprennent l'une d'une pluralité de vis de différentes longueurs relatives L'un à l'autre.


8. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 7, dans laquelle au moins l'un desdits éléments de disque comprend un moyen d'engrenage de détection de vitesse de rotation ayant des dents d'engrenage formées sur une circonférence extérieure dudit un élément de disque, pour détecter une vitesse de rotation dudit arbre de sortie.

9. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 7, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure de chacun desdits éléments de disque sont agencés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie et à des intervalles angulaires égaux.

10. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 7, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure dudit au moins un élément de disque ayant le labyrinthe défini sur celui-ci sont disposés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie et À des intervalles angulaires égaux.

11. Structure de moteur équilibrée selon la revendication 8, dans laquelle les trous filetés intérieurement formés dans la surface extérieure dudit au moins un élément de disque ayant l'engrenage de détection de vitesse de rotation sont agencés à des distances radiales égales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de sortie, Et à des intervalles angulaires égaux.

La description:

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne la construction d'un moteur électrique industriel à usage général, grâce à quoi la vibration et le bruit sont réduits, et plus particulièrement, à une structure d'équilibrage de moteur pour équilibrer un tel moteur électrique.

ART ANTERIEUR


L'augmentation de la vitesse d'usinage dans le domaine des machines-outils a entraîné des problèmes tels que l'abaissement de la précision d'usinage due à la vibration des moteurs électriques d'entraînement utilisés pour entraîner la broche et d'autres composants mobiles d'une machine-outil et une augmentation Du bruit de celui-ci. On considère que la vibration d'un moteur électrique peut être réduite de manière plus efficace en corrigeant un état déséquilibré de chaque composant rotatif du moteur électrique.

Par conséquent, dans le mode opératoire classique pour assembler un moteur électrique, les composants rotatifs respectifs du moteur sont d'abord équilibrés pour ainsi obtenir un produit final bien équilibré en tant que moteur électrique.

Dans un moteur à très grande vitesse fonctionnant à une vitesse de rotation maximale de plus de 15 000 tr / min, cependant, même un très faible déséquilibre peut causer des vibrations et des bruits nuisibles lorsque le moteur fonctionne dans la grande vitesse. À savoir, si les composants rotatifs d'un moteur électrique sont équilibrés individuellement et les composants sont ensuite assemblés, des déséquilibres très faibles restant dans les composants peuvent s'accumuler pour former un déséquilibre qui dépasse une limite admissible.

Même s'il est destiné à compléter la construction du moteur en préassemblant les composants rotatifs de celui-ci et en l'équilibrant avant de combiner les composants rotatifs équilibrés avec un boîtier de moteur et des pièces associées, il est souvent impossible d'effectuer un tel processus d'assemblage en raison de Des restrictions structurelles, et même s'il est possible d'assembler le moteur par une telle méthode d'assemblage, il se pose un problème dans le contrôle de la qualité du moteur. Par exemple, il est nécessaire de se décomposer, de fixer seulement les anneaux intérieurs à l'arbre de sortie du moteur et de remonter les paliers après avoir équilibré la combinaison de l'arbre de sortie et des bagues intérieures. Une telle méthode exige beaucoup de temps et de travail, et entraîne inévitablement des problèmes tels que les roulements sont contaminés par la poussière. En outre, les pièces et composants du moteur doivent être montés sur un moyen d'entraînement externe d'une machine d'équilibrage commerciale, à équilibrer dynamiquement individuellement, mais comme les moyens d'entraînement externes de l'équilibreur commercial peuvent tourner les pièces uniquement à 3 000 tr / min au maximum , La machine d'équilibrage commercial est incapable de détecter un faible déséquilibre de celle-ci.

DIVULGATION DE L'INVENTION


En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir une structure de moteur à faible coût et équilibrée capable d'équilibrer un moteur de sorte que le moteur puisse fonctionner dans un état bien équilibré sur toute la plage de vitesse de fonctionnement.

Compte tenu de l'objet ci-dessus, la présente invention propose une structure de moteur équilibrée comprenant un moyen monté de manière fixe sur une extrémité d'un arbre de sortie d'un moteur pour définir une surface exposée extérieurement formée à l'intérieur avec une pluralité de trous filetés intérieurement.

Un moteur électrique est habituellement muni d'un élément de structure pour former un joint de labyrinthe et un détecteur de vitesse de rotation sur une extrémité de l'arbre de sortie de celui-ci. Par conséquent, lorsqu'une pluralité de trous filetés intérieurement sont formés dans la surface extérieure de l'élément structurel définissant le joint de labyrinthe, pour permettre aux vis d'équilibrage, c'est-à-dire que de petites pièces d'équilibrage, engagées par filetage dans celui-ci, le moteur peut être facilement équilibré en vissant le Équilibrer la vis dans le trou fileté intérieurement, jusqu'à un point approprié, afin d'éliminer ainsi le déséquilibre. Si une balance fine ne peut pas être obtenue en utilisant les trous filetés intérieurement, une partie de la partie constitutive à une position appropriée entre les trous filetés intérieurement adjacents peut être forée à une profondeur appropriée à laquelle un équilibre précis est obtenu. Lorsque le détecteur de vitesse de rotation a un élément d'engrenage ayant la forme d'un disque denté, la face extérieure de l'élément d'engrenage peut être adoptée dans le même but. A savoir, la présente invention vise à permettre l'obtention d'un équilibre dynamique d'un moteur électrique grâce à une mesure d'un déséquilibre tandis que le moteur assemblé tourne sous sa propre puissance de commande sur une machine d'équilibrage commerciale commercialisée en tant que machine d'équilibrage de terrain. Le déséquilibre peut être éliminé en vissant la vis d'équilibrage, de l'extérieur du moteur, au trou fileté intérieurement de l'élément de structure définissant le joint de labyrinthe et / ou de l'engrenage de détection de vitesse de rotation, jusqu'à un point approprié. Étant donné que le moteur peut être équilibré aux extrémités avant et arrière, pour obtenir une balance à deux points, le moteur peut être équilibré de manière précise.

DESCRIPTION BRÈVE DES DESSINS


FIGUE. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur électrique incorporant dans celle-ci une structure d'équilibrage dynamique selon un premier mode de réalisation de la présente invention;

FIGUE. La figure 2 est une vue de face d'un élément structurel formant un joint de labyrinthe, vu dans la direction d'une flèche A ou B sur la Fig. 1;

FIGUE. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur électrique incorporant dans celui-ci une structure d'équilibrage dynamique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention;

FIGUE. La figure 4 est une vue de face d'un élément d'engrenage utilisé pour détecter une vitesse de rotation du moteur, vu dans la direction de la flèche C sur la Fig. 3; et

FIGUE. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un autre moteur électrique incorporant dans celui-ci une structure d'équilibrage dynamique similaire à celle représentée sur la Fig. 1.

MEILLEUR MODE DE RÉALISATION DE L'INVENTION


La présente invention sera décrite ci-après en référence à ses modes de réalisation préférés, comme illustré sur les dessins annexés.

En se référant à la Fig. 1, un palier avant 20F et un palier arrière 20R sont montés dans un boîtier avant 16 et un boîtier arrière 18 prévu respectivement sur les extrémités avant et arrière d'un stator 10. Un rotor 12 combiné d'une seule pièce avec un arbre de sortie 14 supporté pour la rotation par les paliers 20F et 20R est disposé radialement opposé au stator 10. Les composants 24G et 24S d'un détecteur de rotation pour détecter la position de rotation et / ou la vitesse de rotation du L'arbre de sortie 14 est prévu en relation avec la partie arrière de l'arbre de sortie 14. Dans ce mode de réalisation, les extrémités avant et arrière de l'arbre de sortie 14 s'étendent respectivement à l'extérieur du boîtier avant 16 et du boîtier arrière 18.

Si le moteur électrique muni de l'arbre de sortie 14 ayant des extrémités avant et arrière respectivement faisant saillie vers l'extérieur à partir des logements avant et arrière est destiné à être utilisé sur une machine-outil ou analogue, généralement le moteur est pourvu de joints de labyrinthe aux extrémités avant et arrière , C'est-à-dire dans l'extrémité avant du boîtier avant 16 et dans l'extrémité arrière du boîtier arrière 18, respectivement, pour empêcher l'entrée de brouillard d'huile et analogue contenue dans l'atmosphère ambiante à l'intérieur du moteur par des espaces entre L'arbre de sortie et le boîtier avant 16 et entre l'arbre de sortie et le boîtier arrière 18. En conséquence, les éléments en forme de disque 22F et 22R formant les joints de labyrinthe en combinaison avec le boîtier avant 16 et le boîtier arrière 18 sont fixés à l'avant Et les extrémités arrière de l'arbre de sortie 14, respectivement.

La structure de moteur équilibrée du premier mode de réalisation de la présente invention est caractérisée par l'équilibrage du moteur en utilisant l'élément en forme de disque avant 22F et l'élément en forme de disque arrière 22R, après la fin de l'assemblage du moteur.

En se référant aux Fig. 1 et 2, l'élément en forme de disque 22F (22R) est prévu, dans une surface extérieure de celui-ci exposée à l'extérieur, avec une pluralité de trous filetés intérieurement (dans ce mode de réalisation, seize trous filetés intérieurement) 22A aux mêmes positions radiales et À des intervalles angulaires égaux. Le moteur représenté sur la Fig. 1 est tourné sous sa propre puissance de commande sur un équilibreur dynamique de champ commercial, de sorte que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 14 augmente progressivement jusqu'à une vitesse de rotation maximale de, par exemple, 15 000 tr / min, pour mesurer un déséquilibre de celui-ci. Ensuite, une vis d'équilibrage 26 apte à être engagée dans le trou fileté intérieurement 22A est vissée dans le trou fileté intérieurement 22A à un point approprié auquel le déséquilibre mesuré est ajusté dynamiquement dans la mesure du possible. À ce stade, étant donné que les trous filetés intérieurement 22a dans les disques avant et arrière 22F et 22R peuvent être utilisés pour l'équilibrage du moteur, la précision du réglage de la balance du moteur peut être augmentée.

L'utilisation sélective d'une pluralité de types de vis d'équilibrage 26 ayant des longueurs différentes améliore encore davantage la précision d'équilibrage. Pour des parties d'équilibrage encore plus précises des éléments en forme de disque, 22F et 22R peuvent être forés aux profondeurs souhaitées afin d'éliminer ainsi tout déséquilibre résiduel du moteur.

La construction de la partie arrière d'un moteur électrique représenté sur la Fig. La figure 3 incorporant une structure d'équilibrage selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention est différente de celle de la partie arrière du moteur représentée sur la Fig. 1. A savoir, l'extrémité arrière d'un arbre de sortie 14 se termine par les composants 24G et 24S d'un détecteur de vitesse de rotation, et un ventilateur de refroidissement 30 est disposé derrière l'arbre de sortie 14.

Lorsque le moteur de ce mode de réalisation doit être équilibré dynamiquement par la machine d'équilibrage de terrain, le ventilateur de refroidissement 30 et le capot arrière 18a d'un boîtier arrière 18 sont temporairement enlevés. Un élément en forme de disque avant 22F prévu à l'extrémité avant du moteur et l'élément d'engrenage 24G du détecteur de vitesse de rotation sur l'extrémité arrière sont formés avec des trous filetés intérieurement 22A à des intervalles angulaires égaux, comme représenté sur la Fig. 2, et les vis d'équilibrage 26 sont vissées dans les trous filetés intérieurement 22A, à des points appropriés, afin d'éliminer ainsi un déséquilibre mesuré par l'équilibreur.

FIGUE. La figure 4 illustre l'élément d'engrenage 24G vu dans la direction de la flèche C.

FIGUE. La figure 5 illustre un moteur électrique pourvu d'un arbre de sortie creux 14 ', au lieu de l'arbre de sortie 14 du moteur de la fig. 1. L'arbre de sortie creux 14 'a une extrémité avant munie d'un organe d'accouplement 34 et une extrémité arrière reliée à un joint rotatif 32.

La présente invention s'applique également à l'équilibrage du moteur à utiliser dans un mode tel que illustré sur la Fig. 5.

Comme cela ressort de la description qui précède, selon la présente invention, le déséquilibre d'un moteur électrique peut être éliminé tout en éliminant complètement le moteur, tout simplement en utilisant des vis d'équilibrage. Étant donné que les éléments en forme de disque pour les joints de labyrinthe et l'élément d'engrenage du détecteur de vitesse de rotation pour recevoir les vis d'équilibrage sont des composants intégrés du moteur électrique, l'utilisation des éléments en forme de disque pour les joints de labyrinthe ou l'engrenage comme moyen D'obtenir un équilibrage dynamique du moteur n'ajoute pas sensiblement le coût de fabrication du moteur. En outre, comme le moteur est équilibré après la fin de l'assemblage du moteur, l'équilibre résultant du moteur est très précis.