Główny egzaminator:
Stephan, Steven L.
Asystent sprawdzający:
Laballe C.
Pełnomocnik, pełnomocnik lub firma:
Nikaido, Marmelstein, Murray i Oram
Roszczenia:
Twierdzimy:
1. Zrównoważona struktura silnika elektrycznego silnika mającego obracający się wał wyjściowy wyposażony w osiowo przeciwległe końce zewnętrzne, zawierające:
Przy czym każdy z tych członów dysku ma osiowo wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnię utworzoną prostopadle do osi obrotu wału wyjściowego, przy czym osiowo zewnętrzna powierzchnia każdego z wymienionych członów dysku ma na niej określone dwa elementy tarczowe na stałe zamocowane na przeciwległych końcach wału wyjściowego Wiele otworów gwintowanych wewnętrznie do osiowego odbierania śrub wyważających, przy czym wiele wewnętrznie gwintowanych otworów jest zewnętrznie odsłoniętych, aby umożliwić operatorowi dostęp do wspomnianych wielu wewnętrznie gwintowanych otworów, przy czym
Co najmniej jeden ze wspomnianych elementów dysku jest zaopatrzony w labirynt zdefiniowany w osiowo wewnętrznej powierzchni i zawiera środki do uszczelniania wału wyjściowego we współpracy z najbardziej zewnętrzną częścią osiowego członu obudowy wokół wału wyjściowego wspomnianego silnika.
2. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 1, w której co najmniej jeden ze wspomnianych elementów tarczowych zawiera obrotowe urządzenie przekładni zębatej mające przekładnie zębate uformowane na zewnętrznym obwodzie wymienionego jednego elementu dysku, do wykrywania prędkości obrotowej wspomnianego wału wyjściowego.
3. Wyważona struktura silnika według zastrzeżenia 1, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni każdego ze wspomnianych elementów tarczowych są rozmieszczone w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego i w równych odstępach kątowych.
4. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 1, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni wymienionego co najmniej jednego elementu tarczowego mającego labirynt zdefiniowany na nim są rozmieszczone w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego, oraz W równych odstępach kątowych.
5. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 2, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni wymienionego co najmniej jednego elementu dysku posiadającego koło zębate do wykrywania prędkości obrotowych są usytuowane w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego, Oraz w równych odstępach kątowych.
6. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 1, ponadto zawierająca:
Pojedynczą śrubę wyważającą wybraną spośród śrub mających różne długości od siebie, przy czym wspomniana co najmniej jedna śruba jest wkręcona w odpowiedni wewnętrzny otwór gwintowany do odpowiedniego punktu na co najmniej jednym z tych dwóch elementów tarczowych.
7. Zrównoważona struktura silnika silnika elektrycznego mającego wirujący wał wyjściowy wyposażony w osiowo przeciwległe końce zewnętrzne, zawierające:
Przy czym każdy z tych członów dysku ma osiowo wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnię utworzoną prostopadle do osi obrotu wału wyjściowego, przy czym osiowo zewnętrzna powierzchnia każdego z wymienionych członów dysku ma na niej określone dwa elementy tarczowe na stałe zamocowane na przeciwległych końcach wału wyjściowego Wiele otworów gwintowanych wewnętrznie do osiowego odbierania śrub wyważających, przy czym wiele wewnętrznie gwintowanych otworów jest zewnętrznie odsłoniętych, aby umożliwić operatorowi dostęp do wspomnianych wielu wewnętrznie gwintowanych otworów,
Przy czym co najmniej jeden ze wspomnianych elementów tarczowych jest zaopatrzony w labirynt zdefiniowany w osiowo wewnętrznej powierzchni i zawiera środki do uszczelniania wału wyjściowego we współpracy z najbardziej zewnętrzną częścią osiowego członu obudowy wokół wału wyjściowego wspomnianego silnika; i
Śruba równoważąca oznacza gwintowo i wymiennie zamontowany w odpowiednim wewnętrznie gwintowanym otworze w co najmniej jednym z tych dwóch elementów tarczowych, w celu wymiennego wyważenia wału wyjściowego silnika elektrycznego, przy czym wymienione środki do wyważania ślimaka zawierają jedną z wielu śrub o różnych długościach Do siebie nawzajem.
8. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 7, w której co najmniej jeden z wymienionych członów dysku zawiera obrotowe urządzenie do przebijania prędkości, mające zęby zębate uformowane na zewnętrznym obwodzie wymienionego jednego elementu dysku, do wykrywania prędkości obrotowej wspomnianego wału wyjściowego.
9. Zrównoważona struktura silnika według zastrzeżenia 7, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni każdego ze wspomnianych elementów tarczowych są rozmieszczone w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego i w równych odstępach kątowych.
10. Wyważona struktura silnika według zastrzeżenia 7, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni wspomnianego, o ile jeden element dysku ma określony labirynt są rozmieszczone w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego, oraz W równych odstępach kątowych.
11. Równoważona struktura silnika według zastrzeżenia 8, w której wewnętrznie gwintowane otwory utworzone w zewnętrznej powierzchni wspomnianego co najmniej jednego elementu dysku posiadającego koło zębate do wykrywania prędkości obrotowych są usytuowane w równych odległościach promieniowych od osi obrotu wału wyjściowego, Oraz w równych odstępach kątowych. 
Opis:
[0001] Niniejszy wynalazek dotyczy konstrukcyjnego silnika elektrycznego ogólnego przeznaczenia, za pomocą którego wibracje i hałas są zredukowane, a dokładniej do struktury wyważania silnika do wyważania takiego silnika elektrycznego.
Wzrost prędkości skrawania w obrabiarkach doprowadził do problemów, takich jak obniżenie dokładności obróbki z powodu drgań silników napędowych elektrycznych stosowanych do napędzania wrzeciona i innych ruchomych części obrabiarek, a także zwiększenie Hałasu. Uważa się, że drgania silnika elektrycznego można najskuteczniej zredukować poprzez skorygowanie niezrównoważonego stanu każdego obrotowego elementu silnika elektrycznego.
Dlatego też, w konwencjonalnej procedurze montażu silnika elektrycznego, odpowiednie części obrotowe silnika są najpierw zrównoważone, dzięki czemu uzyskuje się wyważony produkt końcowy jako silnik elektryczny.
W bardzo wysokiej prędkości obrotowej silnika pracującego z maksymalną prędkością obrotową większą niż 15 000 obr / min, nawet niewielka ich nierównowaga może powodować niekorzystne drgania i hałas, gdy silnik pracuje w dużym zakresie prędkości. Mianowicie, jeśli obracające się części silnika elektrycznego są zrównoważone indywidualnie i składniki są następnie montowane, mogą gromadzić się bardzo mała nierównowaga pozostająca w składnikach w celu wyeliminowania nierównowagi, która przekracza dopuszczalny limit.
Nawet jeśli ma być wykonana konstrukcja silnika przez zmontowanie ich elementów obrotowych i wyważenie jej przed połączeniem zrównoważonych elementów obrotowych z osłoną silnika i związanymi z nią częściami, często niemożliwe jest przeprowadzenie takiego procesu montażu ze względu na Ograniczenia konstrukcyjne, a nawet jeśli możliwe jest zmontowanie silnika w taki sposób montażu, pojawia się problem w kontroli jakości silnika. Na przykład, należy wziąć łożyska na kawałki, przymocować tylko wewnętrzne pierścienie do wału wyjściowego silnika i połączyć łożyska po wyważeniu kombinacji wału wyjściowego i wewnętrznych pierścieni. Taka metoda wymaga dużo czasu i siły roboczej, co nieuchronnie powoduje problemy takie, że łożyska są zanieczyszczone pyłem. Ponadto części i elementy silnika muszą być zamontowane na zewnętrznym urządzeniu wyważającym, służącym do komercyjnego wyważania, aby były one dynamicznie wyważone, ale ponieważ zewnętrzne środki napędowe komercyjnej maszyny wyważającej mogą obracać części tylko przy 3000 obr./min. , Komercyjna maszyna wyważająca nie jest w stanie wykryć jej małej nierównowagi.
Zgodnie z tym, przedmiotem niniejszego wynalazku jest zapewnienie taniej, zrównoważonej struktury silnika zdolnej do wyważania silnika tak, że silnik może pracować w stanie dobrze zrównoważonym w całym zakresie prędkości roboczych.
W świetle powyższego celu niniejszy wynalazek dostarcza zrównoważoną strukturę silnika zawierającą środki trwale zamocowane na końcu wału wyjściowego silnika do wyznaczania zewnętrznie odsłoniętej powierzchni utworzonej w niej z wieloma wewnętrznie gwintowanymi otworami.
Silnik elektryczny jest zazwyczaj wyposażony w element konstrukcyjny do formowania uszczelnienia labiryntowego i detektor prędkości obrotowej na jednym końcu wału wyjściowego. Dlatego też, gdy na powierzchni zewnętrznej członu konstrukcyjnego wyznaczającego uszczelnienie labiryntowe utworzono wiele otworów gwintowanych wewnętrznie, umożliwiających gwintowanie w nich gwintowanych śrub, takich jak małe elementy wyrównujące, silnik może być łatwo wyważony przez wkręcenie Wyważając śrubę w wewnętrznie gwintowanym otworze, w odpowiednim miejscu, aby wyeliminować nierównowaga. Jeśli nie można uzyskać dokładnej równowagi przy użyciu otworów gwintowanych wewnętrznie, część części składowej w odpowiedniej pozycji pomiędzy sąsiadującymi wewnętrznie otworami gwintowanymi można wywiercić na odpowiednią głębokość, przy której uzyskuje się dokładne równowagę. Gdy detektor prędkości obrotowej ma człon przekładni o kształcie tarczy zębatej, można zastosować zewnętrzną powierzchnię członu zębatego w tym samym celu. Mianowicie, niniejszy wynalazek ma umożliwić uzyskanie dynamicznej równowagi silnika elektrycznego poprzez pomiar nierównowagi, podczas gdy zmontowany silnik obraca się pod własną siłą napędową na komercyjnej maszynie wyważającej sprzedawanej jako maszyna do równoważenia pola. Nierównowaga może zostać wyeliminowana poprzez wkręcenie śruby wyrównawczej, z zewnątrz silnika, w wewnętrzny gwintowany otwór elementu konstrukcyjnego określającego defiladę labirynt i / lub mechanizmu wykrywania prędkości obrotowej, w odpowiednim punkcie. Ponieważ silnik może być zrównoważony zarówno na przednich, jak i tylnych końcach, w celu uzyskania dwupunktowego balansu, silnik może być odpowiednio zrównoważony.
FIGA. 1 jest przekrojem wzdłużnym silnika elektrycznego zawierającego w nim dynamiczną strukturę wyważającą według pierwszego przykładu wykonania niniejszego wynalazku;
FIGA. 2 jest widokiem z przodu elementu konstrukcyjnego tworzącego uszczelnienie labiryntowe, patrząc w kierunku strzałki A lub B na fig. 1;
FIGA. 3 jest przekrojem wzdłużnym silnika elektrycznego zawierającego w nim dynamiczną strukturę wyważającą według drugiego przykładu wykonania niniejszego wynalazku;
FIGA. 4 jest widokiem z przodu elementu zębatego wykorzystywanego do wykrywania prędkości obrotowej silnika, patrząc w kierunku strzałki C na Fig. 3; i
FIGA. 5 jest przekrojem wzdłużnym innego silnika elektrycznego zawierającego w niej dynamiczną strukturę równoważącą podobną do pokazanej na FIG. 1.
Niniejszy wynalazek będzie opisany poniżej w odniesieniu do jego korzystnych przykładów wykonania, jak przedstawiono na załączonych rysunkach.
Odnosząc się do FIG. 1, łożysko przednie 20F i tylne łożysko 20R są zamocowane w przedniej obudowie 16 i tylnej obudowie 18, odpowiednio na przednich i tylnych końcach stojana 10. Wirnik 12 integralnie połączony z wałem wyjściowym 14 wspieranym do obrotu przez łożyska 20F i 20R jest umieszczony promieniowo naprzeciwko stojana 10. Elementy 24G i 24S czujnika obrotów służące do wykrywania położenia obrotu i / lub prędkości obrotowej Wał wyjściowy 14 jest dostarczany w połączeniu z tylną częścią wału wyjściowego 14. W tym przykładzie wykonania, przednie i tylne końce wału wyjściowego 14 rozciągają się odpowiednio na zewnątrz przedniej obudowy 16 i tylnej obudowy 18.
Jeśli silnik elektryczny wyposażony w wał wyjściowy 14, mający przednie i tylne końce odpowiednio wystające na zewnątrz od przednich i tylnych obudów, jest przeznaczony do stosowania na obrabiarce lub tym podobnym, na ogół silnik jest wyposażony w uszczelnienia labiryntowe na przednich i tylnych końcach , To znaczy w przednim końcu przedniej obudowy 16 oraz w tylnym końcu tylnej obudowy 18, odpowiednio, w celu zapobieżenia wniknięciu do wnętrza silnika mgły olejowej i tym podobnych zawartych w atmosferze otoczenia przez szczeliny pomiędzy Wał wyjściowy i przednią obudowę 16 oraz pomiędzy wałem wyjściowym a tylną obudową 18. W związku z tym podobne do dysków 22F i 22R tworzące uszczelnienia labiryntowe w połączeniu z przednią obudową 16 i tylną obudową 18 są przymocowane do przedniej Oraz tylne końce wału wyjściowego 14.
Zrównoważona struktura silnika według pierwszego przykładu wykonania niniejszego wynalazku charakteryzuje się wyważeniem silnika, używając przedniego członu podobnego do dysku 22F i tylnego dysku 22R, po zakończeniu montażu silnika.
Odnosząc się do FIG. Na Figurze 1 i 2 znajduje się podobny do dysku 22F (22R), w swojej zewnętrznej powierzchni wystawiony na zewnątrz, z wieloma wewnętrznie gwintowanymi otworami (w tym przykładzie wykonania, szesnastu wewnętrznie gwintowanych otworów) 22A w tych samych miejscach promieniowych i W równych odstępach kątowych. Silnik pokazany na FIG. 1 obraca się pod własną wydajnością na dynamicznym wyważaczu pola komercyjnego tak, że prędkość obrotowa wału wyjściowego 14 stopniowo wzrasta do maksymalnej prędkości obrotowej, na przykład 15 000 obrotów na minutę, w celu pomiaru jego nierównowagi. Następnie śruba równoważąca 26, która może być sprzęgnięta z wewnętrznie gwintowanym otworem 22A, jest wkręcana w wewnętrznie gwintowany otwór 22A do odpowiedniego punktu, przy którym mierzona nierównowaga jest dynamicznie ustawiana w możliwie najmniejszym stopniu. Na tym etapie, ponieważ w celu wyważenia silnika można zastosować wewnętrznie gwintowane otwory 22a zarówno w przednich, jak i tylnych dyskach 22F i 22R, można poprawić dokładność regulacji wagi silnika.
Selektywne wykorzystanie wielu rodzajów śrub wyważających 26 o różnych długościach dodatkowo poprawia dokładność wyważania. W celu uzyskania jeszcze bardziej dokładnych elementów wyważających podobne do dysków 22F i 22R można wiercić na pożądane głębokości, aby usunąć wszelkie nierównowagi resztkowe silnika.
Konstrukcja tylnej części silnika elektrycznego pokazanego na FIG. 3 zawierający strukturę wyważającą według drugiego przykładu wykonania niniejszego wynalazku różni się od tej z tyłu części silnika pokazanego na Fig. 1. Mianowicie, tylny koniec wału wyjściowego 14 kończy się na elementach 24G i 24S czujnika prędkości obrotowej, a wał wyjściowy 14 znajduje się wentylator chłodzący 30.
Gdy silnik według tego przykładu wykonania ma być dynamicznie wyważony przez wyważarkę pola, wentylator chłodzący 30 i tylna pokrywa 18a tylnej obudowy 18 są tymczasowo usuwane. Przedni człon podobny do dysku 22F znajduje się na przednim końcu silnika, a człon zębaty 24G detektora prędkości obrotowej na tylnym końcu jest utworzony z wewnętrznie gwintowanych otworów 22A w równych odstępach kątowych, jak pokazano na FIG. 2, a śruby równoważące 26 są wkręcane we wewnętrznie gwintowane otwory 22A w odpowiednie punkty, aby wyeliminować nierównowaga mierzoną przez urządzenie wyważające.
FIGA. Fig. 4 ilustruje człon zębaty 24G patrzący w kierunku strzałki C.
FIGA. Fig. 5 ilustruje silnik elektryczny wyposażony w wydrążony wał wyjściowy 14 'zamiast wału wyjściowego 14 silnika z FIG. 1. Wydrążony wał wyjściowy 14 'ma przedni koniec zaopatrzony w człon sprzęgający 34 i tylny koniec połączony ze złączem obrotowym 32.
Niniejszy wynalazek ma również zastosowanie do wyważania silnika, który ma być użyty w trybie, takim jak pokazano na FIG. 5.
Jak wynika z powyższego opisu, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, nierównowaga silnika elektrycznego może być całkowicie wyeliminowana po całkowitym montażu silnika, po prostu za pomocą śrub wyważających. Ponieważ podobne do dysku elementy uszczelniające labiryntowe i człon przekładniowy czujnika prędkości obrotowej do przyjmowania śrub wyważających stanowią integralne części silnika elektrycznego, użycie elementów podobnego do dysku dla labiryntowych uszczelek lub przekładni jako środków Uzyskanie dynamicznego wyważania silnika nie znacząco zwiększa kosztów produkcji silnika. Ponadto, ponieważ silnik jest wyważony po zakończeniu montażu silnika, wynikowa równowaga silnika jest bardzo dokładna.
