Examinador primario:
Stephan, Steven L.
Asistente del Examinador:
Laballe C.
Abogado, agente o empresa:
Nikaido, Marmelstein, Murray y Oram
Reclamaciones:
Reclamamos:
1. Una estructura de motor equilibrada de un motor eléctrico que tiene un árbol de salida giratorio provisto de extremos externos axialmente opuestos, que comprende:
Dos miembros de disco fijados fijamente a los extremos opuestos del eje de salida, teniendo cada uno de dichos miembros de disco superficies axialmente interiores y exteriores formadas perpendiculares a un eje de rotación del eje de salida, teniendo la superficie axialmente externa de cada uno de dichos miembros de disco Una pluralidad de orificios roscados internamente para recibir axialmente tornillos de equilibrado, estando la pluralidad de orificios roscados internamente expuestos externamente para permitir que un operador acceda a dicha pluralidad de orificios roscados internamente, en donde
Al menos uno de dichos miembros de disco está provisto de un laberinto definido en la superficie axialmente interior e incluye medios para sellar el árbol de salida en cooperación con una parte más externa de un elemento de alojamiento axial alrededor del eje de salida de dicho motor.
2. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos uno de dichos miembros de disco incluye un engranaje de detección de velocidad de rotación que tiene dientes de engranaje formados en una circunferencia externa de dicho miembro de disco, para detectar una velocidad de rotación de dicho eje de salida.
3. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de cada uno de dichos miembros de disco están dispuestos a distancias radiales iguales con respecto al eje de rotación del árbol de salida ya intervalos angulares iguales.
4. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de dicho al menos un miembro de disco que tiene el laberinto definido en el mismo están dispuestos a distancias radiales iguales del eje de rotación del árbol de salida y A intervalos angulares iguales.
5. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 2, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de dicho al menos un miembro de disco que tiene el engranaje de detección de velocidad de rotación están dispuestos a distancias radiales iguales del eje de rotación del árbol de salida, Ya intervalos angulares iguales.
6. Una estructura de motor equilibrada según la reivindicación 1, que comprende además:
Un único tornillo de equilibrado seleccionado de entre tornillos que tienen diferentes longitudes entre sí, estando atornillado dicho al menos un tornillo en un agujero roscado interior correspondiente a un punto apropiado en al menos uno de dichos dos miembros de disco.
7. Una estructura de motor equilibrada de un motor eléctrico que tiene un árbol de salida giratorio provisto de extremos externos axialmente opuestos, que comprende:
Dos miembros de disco fijados fijamente a los extremos opuestos del eje de salida, teniendo cada uno de dichos miembros de disco superficies axialmente interiores y exteriores formadas perpendiculares a un eje de rotación del eje de salida, teniendo la superficie axialmente externa de cada uno de dichos miembros de disco Una pluralidad de orificios roscados internamente para recibir axialmente tornillos de equilibrado, estando la pluralidad de orificios roscados internamente expuestos externamente para permitir que un operador acceda a dicha pluralidad de orificios roscados internamente,
Estando al menos uno de dichos miembros de disco provisto de un laberinto definido en la superficie axialmente interior e incluye medios para sellar el árbol de salida en cooperación con una parte más externa de un elemento de alojamiento axial alrededor del eje de salida de dicho motor; y
Un tornillo de equilibrado ajustado de forma roscable e intercambiable en un orificio roscado interior correspondiente en al menos uno de dichos dos elementos de disco, para equilibrar de forma intercambiable el árbol de salida del motor eléctrico, en el que dichos medios de tornillo de equilibrado incluyen uno de una pluralidad de tornillos de diferentes longitudes relativas Uno al otro.
8. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 7, en la que al menos uno de dichos miembros de disco incluye un engranaje de detección de velocidad de giro que tiene dientes de engranaje formados en una circunferencia externa de dicho miembro de disco, para detectar una velocidad de rotación de dicho eje de salida.
9. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 7, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de cada uno de dichos miembros de disco están dispuestos a distancias radiales iguales del eje de rotación del árbol de salida ya intervalos angulares iguales.
10. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 7, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de dicho al menos un miembro de disco que tiene el laberinto definido en el mismo están dispuestos a distancias radiales iguales del eje de rotación del árbol de salida y A intervalos angulares iguales.
11. Una estructura de motor equilibrada de acuerdo con la reivindicación 8, en la que los orificios roscados internamente formados en la superficie exterior de dicho al menos un miembro de disco que tiene el engranaje detector de velocidad de rotación están dispuestos a distancias radiales iguales del eje de rotación del árbol de salida, Ya intervalos angulares iguales. 
Descripción:
La presente invención se refiere a la construcción de un motor eléctrico industrial de uso general, mediante el cual se reducen la vibración y el ruido, y más particularmente, a una estructura de equilibrado del motor para equilibrar dicho motor eléctrico.
Los incrementos en la velocidad de mecanizado en el campo de las máquinas herramienta han dado lugar a problemas tales como una disminución de la precisión de mecanizado debido a la vibración de los motores eléctricos de accionamiento utilizados para accionar el husillo y otros componentes móviles de una máquina herramienta y un aumento Del ruido de la misma. Se considera que la vibración de un motor eléctrico puede ser reducida más eficazmente corrigiendo un estado desequilibrado de cada componente giratorio del motor eléctrico.
Por lo tanto, en el procedimiento convencional para el montaje de un motor eléctrico, los componentes giratorios respectivos del motor se equilibran primero para obtener de este modo un producto final bien equilibrado como el motor eléctrico.
Sin embargo, en un motor de muy alta velocidad que funciona a una velocidad de rotación máxima de más de 15.000 rpm, incluso un desequilibrio muy pequeño puede causar vibración y ruido perjudiciales cuando el motor funciona en el rango de alta velocidad. A saber, si los componentes giratorios de un motor eléctrico se equilibran individualmente y los componentes se ensamblan entonces, los desequilibrios muy pequeños que permanecen en los componentes pueden acumularse para formar un desequilibrio que excede un límite permisible.
Incluso si se pretende completar la construcción del motor pre-ensamblando los componentes giratorios de los mismos y equilibrarlos antes de combinar los componentes giratorios balanceados con una carcasa del motor y partes asociadas, con frecuencia es imposible llevar a cabo tal proceso de montaje debido a Restricciones estructurales, e incluso si es posible montar el motor mediante dicho método de montaje, surge un problema en el control de calidad del motor. Por ejemplo, es necesario desmontar los cojinetes, fijar únicamente los anillos interiores al eje de salida del motor y volver a montar los cojinetes después de equilibrar la combinación del eje de salida y los anillos interiores. Tal método requiere mucho tiempo y mano de obra, e inevitablemente da lugar a problemas tales que los cojinetes están contaminados con polvo. Además, las piezas y componentes del motor deben estar montados en un medio de accionamiento externo de una máquina equilibradora comercial, para ser equilibrados dinámicamente individualmente, pero como los medios de accionamiento externos de la máquina equilibradora comercial pueden girar las piezas sólo a 3.000 rpm como máximo , La máquina de equilibrado comercial es incapaz de detectar un pequeño desequilibrio de la misma.
De acuerdo con ello, un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de motor balanceada de bajo coste capaz de equilibrar un motor de manera que el motor pueda funcionar en un estado bien equilibrado a lo largo de toda la gama de velocidades de funcionamiento.
A la vista del objeto anterior, la presente invención proporciona una estructura de motor equilibrada que comprende un medio montado fijamente en un extremo de un eje de salida de un motor para definir una superficie expuesta externamente formada en la misma con una pluralidad de orificios roscados internamente.
Un motor eléctrico está provisto usualmente de un miembro estructural para formar un sello laberíntico, y un detector de velocidad rotacional en un extremo del eje de salida del mismo. Por lo tanto, cuando se forman una pluralidad de orificios roscados internamente en la superficie exterior del elemento estructural que define el sello de laberinto, para permitir que los tornillos de equilibrado, es decir, pequeñas partes de equilibrado, se enrosquen en él, el motor puede ser equilibrado fácilmente atornillando el Tornillo de equilibrado en el orificio roscado internamente, hasta un punto apropiado, para eliminar así el desequilibrio. Si no se puede lograr un equilibrio fino usando los orificios roscados internamente, una parte de la pieza componente en una posición apropiada entre los orificios roscados internamente adyacentes puede perforarse hasta una profundidad apropiada a la que se obtiene un equilibrio preciso. Cuando el detector de velocidad de rotación tiene un elemento de engranaje que tiene la forma de un disco dentado, la cara exterior del elemento de engranaje puede adoptarse para el mismo propósito. A saber, la presente invención está destinada a permitir que se obtenga un equilibrio dinámico de un motor eléctrico a través de una medición de un desequilibrio mientras el motor ensamblado se hace girar bajo su propia potencia de accionamiento en una máquina de equilibrado comercial comercializada como una máquina de equilibrado de campo. El desequilibrio puede ser eliminado atornillando el tornillo de equilibrado, desde el exterior del motor, hasta el orificio roscado internamente del elemento estructural que define el sello laberíntico y / o el engranaje detector de la velocidad de giro, hasta un punto apropiado. Puesto que el motor puede ser equilibrado tanto en los extremos delantero como trasero, para obtener un equilibrio de dos puntos, el motor puede equilibrarse dinámicamente con precisión.
HIGO. 1 es una vista en sección longitudinal de un motor eléctrico que incorpora en su interior una estructura de equilibrado dinámico de acuerdo con una primera realización de la presente invención;
HIGO. 2 es una vista frontal de un miembro estructural que forma un sello de laberinto, visto en la dirección de una flecha A o B en la FIG. 1;
HIGO. 3 es una vista en sección longitudinal de un motor eléctrico que incorpora en su interior una estructura de equilibrado dinámico de acuerdo con una segunda realización de la presente invención;
HIGO. 4 es una vista frontal de un elemento de engranaje utilizado para detectar una velocidad de rotación del motor, según se ve en la dirección de la flecha C en la FIG. 3; y
HIGO. 5 es una vista en sección longitudinal de otro motor eléctrico que incorpora en su interior una estructura de equilibrado dinámico similar a la mostrada en la Fig. 1.
La presente invención se describirá a continuación con referencia a realizaciones preferidas de la misma, como se ilustra en los dibujos adjuntos.
Haciendo referencia a la FIG. 1, un cojinete delantero 20F y un cojinete trasero 20R están montados en una carcasa delantera 16 y un alojamiento trasero 18 previstos en los extremos delantero y trasero de un estator 10, respectivamente. Un rotor 12 combinado integralmente con un árbol de salida 14 soportado para girar por los cojinetes 20F y 20R está dispuesto radialmente opuesto al estator 10. Los componentes 24G y 24S de un detector de rotación para detectar la posición de rotación y / o la velocidad de rotación del El eje de salida 14 está previsto en conexión con la parte trasera del árbol de salida 14. En esta realización, los extremos delantero y trasero del árbol de salida 14 se extienden fuera del alojamiento delantero 16 y el alojamiento trasero 18, respectivamente.
Si el motor eléctrico provisto con el árbol de salida 14 que tiene extremos delantero y trasero que sobresalen respectivamente hacia fuera de los alojamientos delantero y trasero está destinado para su uso en una máquina herramienta o similar, generalmente el motor está provisto de juntas laberínticas en los extremos delantero y trasero Es decir, en el extremo delantero del alojamiento delantero 16 y en el extremo trasero del alojamiento posterior 18, respectivamente, para impedir la entrada de niebla de aceite y similares contenidas en la atmósfera ambiente al interior del motor a través de espacios entre El eje de salida y la carcasa delantera 16, y entre el árbol de salida y la carcasa trasera 18. Por consiguiente, los elementos de disco 22F y 22R que forman las juntas laberínticas en combinación con la carcasa frontal 16 y la carcasa trasera 18 están fijados a la parte delantera Y los extremos traseros del árbol de salida 14, respectivamente.
La estructura de motor equilibrada de la primera realización de la presente invención se caracteriza por equilibrar el motor utilizando el miembro 22F en forma de disco delantero y el miembro 22R de tipo disco trasero, después de completar el montaje del motor.
Haciendo referencia a las Figs. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el miembro en forma de disco 22F (22R) está provisto, en una superficie exterior expuesta al exterior, de una pluralidad de orificios roscados internamente (en esta realización, dieciséis orificios roscados internamente) 22A en las mismas posiciones radiales y A intervalos angulares iguales. El motor mostrado en la FIG. 1 se hace girar bajo su propia potencia de accionamiento en un equilibrador dinámico de campo comercial, de manera que la velocidad de rotación del árbol de salida 14 se aumenta gradualmente hasta una velocidad de rotación máxima de, por ejemplo, 15.000 rpm, para medir su desequilibrio. Entonces, un tornillo de equilibrado 26 que puede acoplarse en el orificio roscado interiormente 22A se rosca en el orificio roscado interiormente 22A hasta un punto apropiado en el que el desequilibrio medido se ajusta dinámicamente en la medida menos posible. En esta fase, puesto que los orificios roscados internamente 22a en los discos delantero y trasero 22F y 22R pueden utilizarse para el equilibrado del motor, se puede aumentar la precisión del ajuste del equilibrio del motor.
El uso selectivo de una pluralidad de tipos de tornillos de equilibrado 26 que tienen diferentes longitudes mejora adicionalmente la precisión de equilibrado. Para unas porciones de equilibrado aún más precisas de los miembros en forma de disco 22F y 22R se pueden taladrar a profundidades deseadas para eliminar así cualquier desequilibrio residual del motor.
La construcción de la parte trasera de un motor eléctrico mostrado en la Fig. 3 que incorpora una estructura de equilibrado de acuerdo con la segunda realización de la presente invención es diferente de la de la porción trasera del motor mostrada en la Fig. 1. A saber, el extremo trasero de un eje de salida 14 termina en los componentes 24G y 24S de un detector de velocidad de rotación, y un ventilador de refrigeración 30 está dispuesto detrás del árbol de salida 14.
Cuando el motor de esta realización ha de ser equilibrado dinámicamente por la máquina de equilibrado de campo, el ventilador de refrigeración 30 y la cubierta trasera 18a de un alojamiento trasero 18 se retiran temporalmente. Un miembro en forma de disco delantero 22F dispuesto en el extremo delantero del motor y el miembro de engranaje 24G del detector de velocidad de rotación en el extremo posterior están formados con orificios roscados internamente 22A a intervalos angulares iguales, como se muestra en la FIG. 2, y los tornillos de equilibrado 26 se atornillan en los orificios roscados internamente 22A, a puntos apropiados, para eliminar así un desequilibrio medido por la máquina equilibradora.
HIGO. 4 ilustra el miembro de engranaje 24G visto en la dirección de la flecha C.
HIGO. 5 ilustra un motor eléctrico provisto de un eje de salida hueco 14 ', en lugar del árbol de salida 14 del motor de la FIG. 1. El árbol de salida hueco 14 'tiene un extremo delantero provisto de un miembro de acoplamiento 34 y un extremo trasero conectado a una junta giratoria 32.
La presente invención también es aplicable al equilibrado del motor a utilizar en un modo tal como el ilustrado en la Fig. 5.
Como es evidente a partir de la descripción anterior, de acuerdo con la presente invención, el desequilibrio de un motor eléctrico puede ser casi eliminado después del montaje completo del motor, simplemente usando tornillos de equilibrado. Puesto que los elementos en forma de disco para las juntas laberínticas y el elemento de engranaje del detector de velocidad de rotación para recibir los tornillos de equilibrado son componentes integrales del motor eléctrico, el uso de los elementos en forma de disco para los sellos laberínticos o el engranaje como medios De obtener un equilibrado dinámico del motor no aumenta apreciablemente el coste de fabricación del motor. Además, puesto que el motor está equilibrado después de completar el montaje del motor, el equilibrio resultante del motor es muy preciso.
