Examinador Primário:
Stephan, Steven L.
Assistente Examinador:
Laballe C.
Advogado, agente ou empresa:
Nikaido, Marmelstein, Murray & Oram
Reivindicações:
Nós reivindicamos:
REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura de motor equilibrada de um motor eléctrico que tem um veio de saída rotativo, munido de extremidades externas axialmente opostas, que compreende:
Dois elementos de disco ligados fixamente às extremidades opostas do veio de saída, cada um dos ditos elementos de disco tendo superfícies axialmente internas e externas formadas perpendicularmente a um eixo de rotação do veio de saída, a superfície axialmente externa de cada um dos ditos elementos de disco tendo definido nela Uma pluralidade de furos roscados internamente para receberem axialmente parafusos de equilíbrio, estando a pluralidade de furos roscados internamente expostos externamente de modo a permitir que um operador acesse a dita pluralidade de furos roscados internamente, em que
Pelo menos um dos referidos elementos de disco está provido de um labirinto definido na superfície axialmente interior e inclui meios para vedar o veio de saída em cooperação com uma porção mais exterior de um componente de alojamento axial em torno do veio de saída do referido motor.
2. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos um dos ditos membros de disco inclui um meio de engrenagem de detecção de velocidade de rotação tendo dentes de engrenagem formados numa circunferência exterior do dito um elemento de disco, para detectar uma velocidade de rotação do dito veio de saída.
3. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 1, em que os orifícios roscados internamente formados na superfície exterior de cada um dos referidos elementos de disco estão dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída e a intervalos angulares iguais.
4. Estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os orifícios roscados internamente formados na superfície exterior do referido pelo menos um elemento de disco com o labirinto definido sobre o mesmo estarem dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída e Em intervalos angulares iguais.
5. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 2, em que os furos roscados internamente formados na superfície exterior do referido pelo menos um elemento de disco tendo a engrenagem de detecção de velocidade de rotação estão dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída, E em intervalos angulares iguais.
6 - Estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda:
Um único parafuso de equilíbrio seleccionado de entre os parafusos tendo diferentes comprimentos um do outro, sendo o referido pelo menos um parafuso roscado num orifício roscado interior correspondente a um ponto apropriado em pelo menos um dos referidos dois elementos de disco.
7. Estrutura de motor equilibrada de um motor eléctrico que tem um veio de saída rotativo provido de extremidades externas axialmente opostas, que compreende:
Dois elementos de disco ligados fixamente às extremidades opostas do veio de saída, cada um dos ditos elementos de disco tendo superfícies axialmente internas e externas formadas perpendicularmente a um eixo de rotação do veio de saída, a superfície axialmente externa de cada um dos ditos elementos de disco tendo definido nela Uma pluralidade de orifícios roscados internamente para receberem axialmente parafusos de equilíbrio, estando a pluralidade de furos roscados internamente expostos externamente de modo a permitir que um operador acesse a dita pluralidade de furos roscados internamente,
Sendo pelo menos um dos ditos elementos de disco dotado de um labirinto definido na superfície axialmente interior e inclui meios para selar o veio de saída em cooperação com uma porção mais exterior de um componente de alojamento axial em torno do veio de saída do dito motor; e
Um parafuso de equilíbrio, encaixado de forma roscada e intercambiável num orifício correspondentemente roscado internamente em pelo menos um dos ditos dois elementos de disco, para equilibrar de forma intercambiável o veio de saída do motor eléctrico, em que os ditos meios de parafuso de equilíbrio incluem um de uma pluralidade de parafusos de diferentes comprimentos relativos Um para o outro.
8. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 7, em que pelo menos um dos ditos elementos de disco inclui um meio de engrenagem de detecção de velocidade de rotação tendo dentes de engrenagem formados numa circunferência exterior do dito um elemento de disco, para detectar uma velocidade de rotação do dito veio de saída.
9. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 7, em que os furos roscados internamente formados na superfície exterior de cada um dos referidos elementos de disco estão dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída e a intervalos angulares iguais.
10. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 7, em que os furos roscados internamente formados na superfície exterior do dito pelo menos um elemento de disco tendo o labirinto definido sobre o mesmo estão dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída e Em intervalos angulares iguais.
11. Uma estrutura de motor equilibrada de acordo com a reivindicação 8, em que os furos roscados internamente formados na superfície exterior do referido pelo menos um elemento de disco tendo a engrenagem de detecção de velocidade de rotação estão dispostos a distâncias radiais iguais do eixo de rotação do veio de saída, E em intervalos angulares iguais. 
Descrição:
O presente invento refere-se à construção de um motor eléctrico industrial de uso geral, pelo qual a vibração e o ruído são reduzidos, e mais particularmente, a uma estrutura de equilíbrio do motor para equilibrar um tal motor eléctrico.
Os aumentos na velocidade de usinagem no campo de máquinas-ferramentas levaram a problemas tais como uma diminuição da precisão de usinagem devido à vibração dos motores de accionamento eléctricos utilizados para accionar o fuso e outros componentes móveis de uma máquina-ferramenta e um aumento Do ruído a partir daí. Considera-se que a vibração de um motor eléctrico pode ser mais eficazmente reduzida corrigindo um estado desequilibrado de cada componente rotativo do motor eléctrico.
Por conseguinte, no procedimento convencional para a montagem de um motor eléctrico, os respectivos componentes rotativos do motor são primeiro equilibrados para assim obter um produto final bem equilibrado como o motor eléctrico.
No entanto, num motor de velocidade muito elevada que funciona a uma velocidade de rotação máxima superior a 15 000 rpm, mesmo um desequilíbrio muito pequeno pode provocar vibrações e ruídos prejudiciais quando o motor funciona na gama de alta velocidade. Nomeadamente, se os componentes rotativos de um motor eléctrico são equilibrados individualmente e os componentes são então montados, os desequilíbrios muito pequenos que permanecem nos componentes podem acumular-se para formar um desequilíbrio que excede um limite admissível.
Mesmo que se destine a completar a construção do motor por pré-montagem dos seus componentes rotativos e seu equilíbrio antes de combinar os componentes rotativos equilibrados com um invólucro do motor e as peças associadas, é frequentemente impossível realizar um tal processo de montagem devido a Restrições estruturais, e mesmo se é possível montar o motor por tal método de montagem, surge um problema no controlo de qualidade do motor. Por exemplo, é necessário desmontar os rolamentos, fixar apenas os anéis internos ao veio de saída do motor e remontar os rolamentos depois de equilibrar a combinação do eixo de saída e os anéis internos. Tal método requer muito tempo e trabalho, e inevitavelmente dá origem a problemas tais que os rolamentos estão contaminados com poeira. Além disso, as peças e componentes do motor devem ser montados num meio de accionamento externo de uma máquina de balanceamento comercial, para serem equilibrados dinamicamente individualmente, mas como os meios de accionamento externos da máquina de balanceamento comercial podem rodar as peças apenas a 3000 rpm, no máximo , A máquina de equilíbrio comercial é incapaz de detectar um pequeno desequilíbrio.
Consequentemente, um objectivo da presente invenção é proporcionar uma estrutura de motor equilibrada e de baixo custo capaz de equilibrar um motor de modo que o motor seja capaz de funcionar num estado bem equilibrado ao longo de toda a gama de velocidades de funcionamento.
Tendo em vista o objecto acima, a presente invenção proporciona uma estrutura de motor equilibrada que compreende um meio montado fixamente numa extremidade de um veio de saída de um motor para definir uma superfície externamente exposta formada com uma pluralidade de furos roscados internamente.
Um motor eléctrico é normalmente provido com um elemento estrutural para formar um vedante de labirinto e um detector de velocidade de rotação numa extremidade do veio de saída do mesmo. Por conseguinte, quando uma pluralidade de furos roscados internamente são formados na superfície exterior do elemento estrutural que define o vedante de labirinto, para permitir que os parafusos de equilíbrio, isto é, pequenas peças de equilíbrio, sejam encaixados de forma roscada no mesmo, o motor pode ser facilmente equilibrado por aparafusamento do Parafuso de equilíbrio no furo roscado internamente, para um ponto apropriado, para assim eliminar o desequilíbrio. Se um balanço fino não puder ser conseguido utilizando os orifícios roscados internamente, uma porção da peça componente numa posição apropriada entre os orifícios roscados internamente adjacentes pode ser perfurada até uma profundidade apropriada à qual é obtido um equilíbrio preciso. Quando o detector de velocidade de rotação tem um elemento de engrenagem tendo a forma de um disco dentado, a face exterior do elemento de engrenagem pode ser adoptada para a mesma finalidade. Nomeadamente, o presente invento destina-se a permitir que um equilíbrio dinâmico de um motor eléctrico seja obtido através de uma medição de um desequilíbrio enquanto o motor montado é rodado sob a sua própria força de accionamento numa máquina de equilíbrio comercial comercializada como uma máquina de equilíbrio de campo. O desequilíbrio pode ser eliminado aparafusando o parafuso de equilíbrio, do lado de fora do motor, para o furo roscado internamente do elemento estrutural que define vedação de labirinto e / ou a engrenagem de detecção de velocidade de rotação, até um ponto apropriado. Uma vez que o motor pode ser equilibrado nas extremidades dianteira e traseira, para obter um equilíbrio de dois pontos, o motor pode ser dinâmicamente balanceado de forma precisa.
FIG. 1 é uma vista em corte longitudinal de um motor eléctrico incorporando na mesma uma estrutura de equilíbrio dinâmico de acordo com uma primeira concretização da presente invenção;
FIG. 2 é uma vista frontal de um elemento estrutural que forma um vedante de labirinto, visto na direcção de uma seta A ou B na FIG. 1;
FIG. 3 é uma vista em corte longitudinal de um motor eléctrico incorporando no seu interior uma estrutura de equilíbrio dinâmico de acordo com uma segunda concretização do presente invento;
FIG. 4 é uma vista frontal de um elemento de engrenagem usado para detectar uma velocidade de rotação do motor, visto na direcção da seta C na FIG. 3; e
FIG. 5 é uma vista em corte longitudinal de outro motor eléctrico incorporando no mesmo uma estrutura de equilíbrio dinâmica semelhante à mostrada na FIG. 1.
A presente invenção será descrita a seguir com referência a suas formas de realização preferidas, como ilustrado nos desenhos anexos.
Com referência à FIG. 1, um rolamento dianteiro 20F e um rolamento traseiro 20R estão montados num alojamento frontal 16 e um alojamento traseiro 18 proporcionado nas extremidades dianteira e traseira de um estator 10, respectivamente. Um rotor 12 integralmente combinado com um veio de saída 14 suportado para rotação pelos rolamentos 20F e 20R está disposto radialmente oposto ao estator 10. Os componentes 24G e 24S de um detector de rotação para detectar a posição de rotação e / ou a velocidade de rotação do O veio de saída 14 são proporcionados em ligação com a parte traseira do veio de saída 14. Nesta forma de realização, as extremidades dianteira e traseira do veio de saída 14 prolongam-se para fora do alojamento dianteiro 16 e do alojamento traseiro 18, respectivamente.
Se o motor eléctrico proporcionado com o veio de saída 14 tendo as extremidades frontal e traseira, respectivamente, projectando-se para fora dos compartimentos frontal e traseiro, destina-se a ser utilizado numa máquina-ferramenta ou semelhante, geralmente o motor é fornecido com vedações labirínticas nas extremidades dianteira e traseira Isto é, na extremidade dianteira do alojamento frontal 16 e na extremidade traseira do alojamento traseiro 18, respectivamente, para impedir a entrada de névoa de óleo e similares contidos na atmosfera ambiente no interior do motor através de intervalos entre O veio de saída e o alojamento frontal 16 e entre o veio de saída e o alojamento traseiro 18. Por conseguinte, os elementos em forma de disco 22F e 22R que formam os vedantes de labirinto em combinação com o alojamento frontal 16 e o alojamento traseiro 18 são fixos à frente E extremidades traseiras do veio de saída 14, respectivamente.
A estrutura de motor equilibrada da primeira concretização do presente invento é caracterizada por equilibrar o motor utilizando o elemento em forma de disco frontal 22F e o elemento de disco traseiro 22R, após a conclusão da montagem do motor.
Com referência às FIGs. 1 e 2, o elemento em forma de disco 22F (22R) é proporcionado, numa superfície externa exposta ao exterior, com uma pluralidade de furos roscados internamente (nesta concretização, dezesseis furos roscados internamente) 22A nas mesmas posições radiais e Em intervalos angulares iguais. O motor ilustrado na FIG. 1 é rodado sob a sua própria potência de accionamento num equilibrador dinâmico de campo comercial, de modo que a velocidade de rotação do veio de saída 14 é gradualmente aumentada para uma velocidade de rotação máxima de, por exemplo, 15.000 rpm, para medir um desequilíbrio do mesmo. Em seguida, um parafuso de equilíbrio 26 capaz de encaixar no furo roscado internamente 22A é aparafusado no orifício roscado internamente 22A até um ponto apropriado no qual o desequilíbrio medido é ajustado dinamicamente na menor extensão possível. Nesta fase, uma vez que os furos roscados internamente 22a nos discos anterior e posterior 22F e 22R podem ser utilizados para o equilíbrio do motor, a precisão do ajustamento do equilíbrio do motor pode ser aumentada.
A utilização selectiva de uma pluralidade de tipos de parafusos de equilíbrio 26 que têm comprimentos diferentes melhora ainda mais a precisão de equilíbrio. Para partes de equilíbrio ainda mais precisas dos elementos em forma de disco 22F e 22R podem ser perfurados a profundidades desejadas para assim remover qualquer desequilíbrio residual do motor.
A construção da porção traseira de um motor eléctrico ilustrado na FIG. 3 que incorpora uma estrutura de equilíbrio de acordo com a segunda forma de realização da presente invenção é diferente da da porção traseira do motor ilustrada na FIG. 1. Nomeadamente, a extremidade traseira de um veio de saída 14 termina nos componentes 24G e 24S de um detector de velocidade de rotação, e uma ventoinha de arrefecimento 30 está disposta atrás do veio de saída 14.
Quando o motor desta forma de realização deve ser dinamicamente equilibrado pela máquina de equilíbrio de campo, a ventoinha de arrefecimento 30 e a tampa traseira 18a de um alojamento traseiro 18 são temporariamente removidas. Um componente em forma de disco anterior 22F proporcionado na extremidade dianteira do motor e o elemento de engrenagem 24G do detector de velocidade de rotação na extremidade traseira são formados com furos roscados internamente 22A a intervalos angulares iguais, como mostrado na FIG. 2 e os parafusos de equilíbrio 26 são aparafusados nos furos roscados internamente 22A, a pontos apropriados, para assim eliminar um desequilíbrio medido pela máquina de equilíbrio.
FIG. 4 ilustra o elemento de engrenagem 24G visto na direcção da seta C.
FIG. 5 ilustra um motor eléctrico proporcionado com um veio de saída oco 14 ', em vez do veio de saída 14 do motor da FIG. 1. O veio de saída oco 14 'tem uma extremidade frontal provida de um elemento de acoplamento 34 e uma extremidade traseira ligada a uma junta rotativa 32.
A presente invenção é também aplicável ao equilíbrio do motor a ser utilizado num modo tal como ilustrado na FIG. 5.
Como é evidente a partir da descrição anterior, de acordo com a presente invenção, o desequilíbrio de um motor eléctrico pode ser quase eliminado após a montagem completa do motor, simplesmente usando parafusos de equilíbrio. Uma vez que os elementos em forma de disco para as vedações de labirinto e o elemento de engrenagem do detector de velocidade de rotação para receber os parafusos de equilíbrio são componentes integrais do motor eléctrico, a utilização dos elementos em forma de disco para os vedantes de labirinto ou a engrenagem como meio De obter um equilíbrio dinâmico do motor não aumenta sensivelmente o custo de fabrico do motor. Além disso, uma vez que o motor é equilibrado após a conclusão da montagem do motor, o equilíbrio resultante do motor é muito preciso.
