DE102019004024A1

DE102019004024A1 - Schleuderscheibe mit Geräuschreduzierungsaufbau und Elektromotor mit der Schleuderscheibe

Info

Publication number: DE102019004024A1
Application number: DE102019004024.4A
Authority: DE
Inventors: Yasuhito Mukai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2019-12-19
Also published as: CN210041533U; JP2019216542A; US20190386539A1; US20210184538A1; JP6708701B2; CN110601429B; CN110601429A

Abstract

Eine Schleuderscheibe, die ein der Drehung eines Elektromotors zugeordnetes Geräusch reduziert, und ein Elektromotor, der die Schleuderscheibe aufweist. Die Schleuderscheibe, die an einer Drehwelle des Elektromotors befestigt ist, umfasst eine Mehrzahl Gewindebohrungen, die in einer Stirnfläche eines Elektromotors bereitgestellt ist, und einen Ausschnitt, der einen Teil jeder der Gewindebohrungen ausschneidet. Die Gewindebohrung der Schleuderscheibe hat eine Tiefe, die um eine einer Tiefe des Ausschnitts entsprechende Strecke kleiner als eine Tiefe einer Gewindebohrung einer Schleuderscheibe gemäß dem zugehörigen Stand der Technik ist, so dass eine Eigenfrequenz einer in der Gewindebohrung gebildeten Luftsäule zunimmt. Daher kann bei Verwendung der Schleuderscheibe eine Drehzahl, die während der Drehung eine Erhöhung des Geräusches verursacht, auf eine höhere Drehzahl geändert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleuderscheibe mit einem Aufbau zum Reduzieren eines während der Drehung verursachten Geräusches und einen Elektromotor mit der Schleuderscheibe.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
In vielen Fällen umfasst ein Elektromotor (elektrische Rotationsmaschine) zum Drehen einer Spindel etc. einer Werkzeugmaschine eine Komponente, die als Schleuderscheibe bezeichnet wird, die eine Mehrzahl Gewindebohrungen umfasst, damit ein Gewicht, wie etwa eine Stellschraube, in einige der Gewindebohrungen geschraubt werden kann, um während der Drehung eine Gleichgewichtseinstellung zu ermöglichen. Dadurch verursacht das Vorhandensein der Gewindebohrung ohne das eingeschraubte Gewicht ein Geräusch, wenn der Elektromotor (Schleuderscheibe) mit einer Hochgeschwindigkeitsdrehung arbeitet. Gemäß dem zugehörigen Stand der Technik ist es bekannt, diese Art von Geräusch wie folgt zu reduzieren: Bereitstellen einer Abdeckung zum Abdecken einer Stirnfläche einer Spindel (siehe z.B. JP 2000-218465 A ) sowie Schrauben einer Senkkopfschraube als Gewicht in eine Gewindebohrung und Ausführen einer mit der Gewindebohrung versehenen Fläche im Wesentlichen eben (siehe z.B. JP 2008 - 132579 A ).
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Aufbau erwünscht, der dazu fähig ist, ein der Drehung eines Elektromotors zugeordnetes Geräusch wirkungsvoll zu reduzieren, ohne dass ein Vorgang zum Anbringen einer Abdeckung, Einschrauben einer Senkkopfschraube, etc. erforderlich ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Schleuderscheibe, die in einem Elektromotor angebracht ist, der einen Stator, einen Rotor mit einer um eine Achse des Stators drehbaren Drehwelle sowie ein vorderes Lager und ein hinteres Lager umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Drehwelle drehbar zu lagern, wobei die Schleuderscheibe an einem längs der Achse vor dem vorderen Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle und/oder einem längs der Achse hinter dem hinteren Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle angebracht ist, und wobei die Schleuderscheibe eine Mehrzahl Gewindebohrungen und einen Ausschnitt umfasst, der einen Teil der jeweiligen Gewindebohrungen ausschneidet.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Schleuderscheibe, die in einem Elektromotor angebracht ist, der einen Stator, einen Rotor mit einer um eine Achse des Stators drehbaren Drehwelle sowie ein vorderes Lager und ein hinteres Lager umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Drehwelle drehbar zu lagern, wobei die Schleuderscheibe an einem längs der Achse vor dem vorderen Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle und/oder einem längs der Achse hinter dem hinteren Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle befestigt ist, und wobei die Schleuderscheibe eine Mehrzahl Gewindebohrungen und Scheidewände umfasst, die in einer Drehrichtung der Drehwelle stromabwärts der jeweiligen Gewindebohrungen ausgebildet sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Elektromotor, der die Schleuderscheibe gemäß einem der vorstehend beschriebenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer hervor. Es zeigt:

1 einen schematischen Aufbau eines Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ein erstes Beispiel einer im Elektromotor von 1 bereitgestellten Schleuderscheibe;
3 ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe gemäß dem Stand der Technik;
4 eine Geräuschreduzierungswirkung der Schleuderscheibe von 2;
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Geräuschreduzierungseffekts der Schleuderscheibe von 2;
6 ein anderes Konstruktionsbeispiel der Schleuderscheibe gemäß dem ersten Beispiel;
7 ein weiteres Konstruktionsbeispiel der Schleuderscheibe gemäß dem ersten Beispiel;
8 ein zweites Beispiel der im Elektromotor von 1 bereitgestellten Sch leuderschei be;
9 eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Schleuderscheibe gemäß dem Stand der Technik;
10 eine teilweise vergrößerte Ansicht der Schleuderscheibe von 8;
11 ein Beispiel zum Verringern eines Einströmens von Luft in eine Gewindebohrung mit einer Scheidewand;
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Geräuschreduzierungswirkung der Schleuderscheibe von 8; und
13 ein anderes Konstruktionsbeispiel der Schleuderscheibe gemäß dem zweiten Beispiel.

Genaue Beschreibung
1 ist eine Schnittansicht in Axialrichtung, die einen schematischen Aufbau eines Elektromotors (elektrische Rotationsmaschine) 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Der Elektromotor 10 umfasst eine Drehwelle 18, die durch ein erstes Lager (vorderes Lager) 12 und ein zweites Lager (hinteres Lager) 14 um eine Achse 16 drehbar gelagert ist, einen Rotor 20, der integral mit der Drehwelle 18 dreht und dabei an einer äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 18 montiert ist, und einen Stator 22, der eine im Wesentlichen zylindrischen Form aufweist und sich längs der Achse 16 erstreckt, um den Rotor 20 zu umgeben.
Das vordere Lager 12 ist nahe einem vorderen Ende 18a der Drehwelle 18 bereitgestellt und wird durch ein vorderes Gehäuse 26 getragen, das durch Verschrauben etc. an einer vorderen Stirnfläche 24a eines Statorkerns 24 befestigt ist. Das vordere Gehäuse 26 erstreckt sich von der vorderen Stirnfläche 24a des Statorkerns 24 zum vorderen Ende 18a der Drehwelle 18 und trägt einen Teil der Drehwelle 18 und das vordere Lager 12 (einen Außenring desselben). Am vorderen Gehäuse 26 ist außerdem eine vordere Abdeckung 28 angebracht, die eine im Wesentlichen ringförmige Form hat. Das vordere Ende 18a der Drehwelle 18 springt vom vorderen Gehäuse 26 und der vorderen Abdeckung 28 vor und die Drehwelle 18 fungiert als Abtriebswelle, die direkt oder indirekt mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine, wie etwa z.B. einer Drehmaschine oder einem Bearbeitungszentrum, verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Seite der Abtriebswelle (linke Seite in 1) und deren entgegengesetzte Seite (rechte Seite in 1) in der vorliegenden Beschreibung der Einfachheit halber jeweils als „vorne“ und „hinten“ bezeichnet sind.
Das hintere Lager 14 ist nahe einem hinteren Ende 18b der Drehwelle 18 bereitgestellt, das dem vorderen Ende 18a der Drehwelle 18 entgegengesetzt ist. Der Statorkern 24 ist an seiner hinteren Stirnfläche 24b durch Verschrauben etc. an einem hinteren Gehäuse 30 befestigt und das hintere Gehäuse 30 ist durch Verschrauben etc. an einem Tragring 32 befestigt, wobei der Tragring 32 das hintere Lager 14 (einen Außenring desselben) trägt. Das vom hinteren Gehäuse 30 vorspringende hintere Ende 18b der Drehwelle 18 springt von einer hinteren Abdeckung 34 vor, die am hinteren Gehäuse 30 angebracht ist. Am hinteren Ende 18b der Drehwelle 18 ist außerdem ein Encoder 36 angebracht, der dazu eingerichtet ist, die Drehstellung, Drehzahl etc. der Drehwelle 18 zu erfassen.
Der Stator 22 umfasst den Statorkern 24, der eine Mehrzahl laminierter elektromagnetischer Stahlbleche umfasst, und eine Spule 38, die an einer inneren Umgangsfläche des Statorkerns 24 um einen Vorsprung (nicht gezeigt) gewickelt ist. Die Spule 38 ist durch ein Harz etc. am Statorkern 24 befestigt. Die Spule 38 erstreckt sich längs der Drehachse 16, damit sie von beiden Enden des Statorkerns 24 vorspringt, und ist mit einem Kabel (nicht gezeigt) verbunden, das aus einem Kabelanschlusskasten 40 herausgeführt ist. Die Spule 38 erzeugt unter Verwendung eines über das Kabel zugeführten Stroms ein rotierendes Magnetfeld und der Rotor 20 wird durch das erzeugte rotierende Magnetfeld integral mit der Drehwelle 18 gedreht.
In der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung gibt der Ausdruck „radial nach außen“ eine im Querschnitt von der Drehachse 16 weg führende Richtung und der Ausdruck „radial nach innen“ eine im Querschnitt zur Drehachse 16 hin führende Richtung an. Darüber hinaus gibt der Begriff „Achsenrichtung“ oder „Axialrichtung“ eine Richtung parallel zur Drehachse 16 an.
Der Elektromotor 10 umfasst wenigstens eine Schleuderscheibe (zwei, bei dem dargestellten Beispiel), die integral mit der Drehwelle 18 dreht, um während der Drehung eine Gleichgewichtseinstellung zu ermöglichen. Genauer gesagt ist eine Schleuderscheibe (Labyrinth) 44, in der eine Mehrzahl sich axial erstreckender Gewindebohrungen 42 ausgebildet ist, durch Presspassung etc. an einem längs der Achse 16 vor dem vorderen Lager 12 gelegenen Abschnitt der Drehwelle 18 (bei dem dargestellten Beispiel in der Nähe der vorderen Abdeckung 28) befestigt, so dass eine Verunreinigung durch Eindringen von Fremdstoffen in den Elektromotor verhindert und durch Einschrauben eines Gewichts (nicht gezeigt), wie etwa einer Stellschraube, in wenigstens eine der Gewindebohrungen 42 während der Drehung eine Gleichgewichtseinstellung durchgeführt werden kann. Ebenso ist eine Schleuderscheibe 48, in der eine Mehrzahl sich axial erstreckender Gewindebohrungen 46 ausgebildet ist, durch Presspassung etc. an einem längs der Achse 16 hinter dem hinteren Lager 14 gelegenen Abschnitt der Drehwelle 18 (bei dem dargestellten Beispiel in der Nähe der hinteren Abdeckung 34) befestigt, so dass eine Verunreinigung durch Eindringen von Fremdstoffen durch die hintere Abdeckung 36 verhindert und durch Einschrauben eines Gewichts (nicht gezeigt), wie etwa einer Stellschraube, in einige der Gewindebohrungen 46 während der Drehung eine Gleichgewichtseinstellung durchgeführt werden kann.
Obgleich die Schleuderscheibe bei dem gezeigten Beispiel jeweils auf der Vorder- und Hinterseite der Drehwelle 18 bereitgestellt ist, kann die Schleuderscheibe auch nur auf einer der Seiten bereitgestellt werden. Die Schleuderscheibe 44 und die Schleuderscheibe 48 haben jeweils den gleichen grundlegenden Aufbau und die gleiche grundlegende Funktion, so dass nachstehend nur die Schleuderscheibe 48 auf der Hinterseite beschrieben ist.
Erstes Beispiel
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konstruktionsbeispiel der Schleuderscheibe 48 gemäß einem ersten Beispiel zeigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe 49 gemäß dem Stand der Technik als Vergleichsbeispiel zeigt. Die Schleuderscheibe 48 umfasst die Mehrzahl Gewindebohrungen 46, in die ein Gewicht zur Gleichgewichtseinstellung lösbar eingesetzt werden kann, und einen Ausschnitt 52, der einen Teil jeder der Gewindebohrungen 46 (Hohlschraube) ausschneidet. Die Gewindebohrungen 46 und der Ausschnitt 52 sind hier in einer Stirnfläche 50 der Schleuderscheibe 48 auf einer Seite ausgebildet, die in Axialrichtung des Elektromotors 10 einer dem Inneren des Elektromotors 10 zugewandten Seite entgegengesetzt ist. Genauer gesagt ist der Ausschnitt 52 als Aussparung ausgebildet, die jede der Gewindebohrungen von einem offenen Ende (hier der Stirnfläche 50) jeder der Gewindebohrungen 46 um eine vorgegebene Strecke (kleiner als eine Tiefe jeder Gewindebohrung) ausschneidet, und ist bei dem gezeigten Beispiel eine ringförmige Rille. Die Aussparung ist jedoch nicht darauf beschränkt und es kann beispielsweise eine Aussparung, wie etwa eine Senkbohrung, die einen größeren Durchmesser als jede der Gewindebohrungen 46 und eine kleinere axiale Länge als diese hat, konzentrisch mit der entsprechenden der Gewindebohrungen 46 ausgebildet werden. Diese vorstehend beschriebene Art von Ausschnitt bewirkt, dass eine in jeder der Gewindebohrungen 46 gebildete Luftsäule im Wesentlichen eine Länge hat, die kleiner als eine in jeder der Gewindebohrungen 47 von 3 gebildete Luftsäule ist.
4 zeigt eine Geräuschreduzierungswirkung der in 2 gezeigten Schleuderscheibe 48. Hier wird die Gewindebohrung 47 (siehe 3), die in der in 3 gezeigten Schleuderscheibe 49 gemäß dem Stand der Technik bereitgestellt ist, mit der Gewindebohrung 46 der Schleuderscheibe 48 verglichen.
Bei jeder in der Schleuderscheibe ausgebildeten Gewindebohrung bewirkt die Drehung des Elektromotors ein Ein- und Ausströmen von Luft, so dass jede Gewindebohrung während der Drehung als eine Art geschlossene Röhre dient. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Eigenfrequenz „f“ der geschlossenen Röhre (Luftsäule) durch den nachstehenden Ausdruck (1) angegeben, wobei „V“ die Schallgeschwindigkeit und „L“ eine Länge der Luftsäule ist (n = 1, 2, 3, ...). Aus dem Ausdruck (1) ergibt sich, dass die Eigenfrequenz f mit abnehmender Länge L der Luftsäule zunimmt. $f_{2 n - 1} = (2 n - 1) / 4 L \cdot V$
Hier hat die Gewindebohrung 46 der Schleuderscheibe 48 gemäß dem ersten Beispiel eine Tiefe (eine Länge einer Luftsäule), die um eine Strecke, die einer Tiefe „d“ der Rille 52 entspricht, kleiner ist als die eine Tiefe (eine Länge einer Luftsäule) der Gewindebohrung 47 der Schleuderscheibe 49 gemäß dem Stand der Technik, so dass die Eigenfrequenz zunimmt. Daher kann bei Verwendung der Schleuderscheibe 48 die Drehzahl, die während der Drehung eine Erhöhung (Maximierung) des Geräusches verursacht, auf eine höhere Drehzahl geändert werden als bei Verwendung der Schleuderscheibe 49.
5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Geräuschreduzierungseffekts, wenn die in 2 gezeigte Schleuderscheibe 48 am Elektromotor 10 angebracht ist. In 5 gibt die horizontale Achse eine der Drehzahl des Elektromotors entsprechende dimensionslose Kennzahl und die vertikale Achse eine einem durch die Drehung des Elektromotors verursachten Geräuschpegel entsprechende dimensionslose Kennzahl an. Der Geräuschpegel wurde an einer festen Position gemessen, die um eine vorgegebene Strecke von der Schleuderscheibe entfernt ist. Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 48 aus 2 sind als Kurve 54, Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 aus 3 als Kurve 56 und Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 aus 3, bei der sämtliche Gewindebohrungen 47 mit jeweiligen Stellschrauben etc. ausgefüllt sind (was nahezu einer solchen ohne Gewindebohrungen 47 entspricht), als Kurve 58 als weiteres (ideales) Vergleichsbeispiel dargestellt.
Wie aus 5 ersichtlich ist, erreichte ein Geräuschpegel bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 bei einer Drehzahl von ungefähr 170 einen Höchstwert (Kurve 56). Bei Verwendung der Schleuderscheibe 48 nimmt die Eigenfrequenz, wie vorstehend beschrieben, stärker zu als die Eigenfrequenz der Schleuderscheibe 49 und es ist daher vorstellbar, dass ein Geräuschpegel in einem Drehzahlbereich von mehr als 200 einen Höchstwert erreicht. Somit ermöglich es die Verwendung der Schleuderscheibe 48, wenn die Drehzahl des Elektromotors innerhalb eines praktischen Bereichs (200 oder kleiner) liegt, einen Geräuschpegel von dem der Schleuderscheibe gemäß dem Stand der Technik stark zu reduzieren und nahe an den eines idealen Produkts heranzubringen (Kurve 58).
Gemäß 4 ist es vorstellbar, basierend auf dem Konzept, dass eine kürzere Luftsäule ein Geräusch stärker reduzieren kann, eine Gewindebohrung einfach zu verkürzen. In diesem Fall muss jedoch eine Stellschraube etc. verkürzt werden, um nicht so weit von einer Stirnfläche einer Schleuderscheibe vorzuspringen (d.h. das Gewicht der Stellschraube wird verringert). Dies ist unvorteilhaft, da es schwierig ist, die ursprüngliche Funktion einer Gleichgewichtseinstellung auszuführen. Folglich wird bei dem ersten Beispiel der Ausschnitt in der Stirnfläche bereitgestellt, um eine einen Geräuschpegel beeinflussende Tiefe (eine Länge der Luftsäule) zu reduzieren, ohne eine Tiefe der Gewindebohrung von der Stirnfläche zu verändern, so dass eine Stellschraube gleicher Länge wie beim Stand der Technik verwendet und ein Geräusch verhindert werden kann.
6 zeigt ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe 48a als Abwandlung des ersten Beispiels. Die Schleuderscheibe 48a umfasst die Mehrzahl Gewindebohrungen 46a, in die ein Gewicht zur Gleichgewichtseinstellung lösbar eingesetzt werden kann, und Ausschnitte 52a, die einen Teil der entsprechenden Gewindebohrungen 46a (Hohlschraube) ausschneiden. Die Gewindebohrungen 46a und die Ausschnitte 52a sind hier in einer Stirnfläche 50a der Schleuderscheibe 48a auf einer Seite ausgebildet, die in Axialrichtung des Elektromotors 10 einer dem Inneren des Elektromotors 10 zugewandten Seite entgegengesetzt ist. Die Ausschnitte 52a sind jeweils als Schlitz ausgebildet, der in Längsrichtung der Gewindebohrung 46a einen Teil eines Seitenabschnitts der entsprechenden der Gewindebohrungen 46a ausschneidet. In diesem Fall hat keine der Gewindebohrungen 46a eine zylindrische Säulenform, so dass die in 4 gezeigte Luftsäule nicht einmal durch die Drehung des Elektromotors gebildet wird. Dies ermöglicht es, ein Geräusch während der Drehung im Vergleich zum Stand der Technik auch dann stark zu verringern, wenn die Schleuderscheibe 48a verwendet wird.
7 zeigt ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe 48b als weitere Abwandlung des ersten Beispiels. Die Schleuderscheibe 48b umfasst die Mehrzahl Gewindebohrungen 46b, in die ein Gewicht zur Gleichgewichtseinstellung lösbar eingesetzt werden kann, und Ausschnitte 52b, die einen Teil der entsprechenden Gewindebohrungen 46a (Hohlschraube) ausschneiden. Die Gewindebohrungen 46b und die Ausschnitte 52b sind hier in einer Stirnfläche 50b der Schleuderscheibe 48b auf einer Seite ausgebildet, die in Axialrichtung des Elektromotors 10 einer dem Inneren des Elektromotors 10 zugewandten Seite entgegengesetzt ist. Die Ausschnitte 52b sind jeweils als Schlitz ausgebildet, der, wie bei den Ausschnitten 52a, in Längsrichtung der Gewindebohrung 46b einen Teil eines Seitenabschnitts der entsprechenden der Gewindebohrungen 46b ausschneidet. Während die Ausschnitte 52a jeweils an einer äußeren Seitenfläche der Schleuderscheibe 48a offen sind, sind die Ausschnitte 52b so ausgebildet, dass sie nicht an einer äußeren Seitenfläche der Schleuderscheibe 48b offen sind. Daher wird bei Verwendung der Schleuderscheibe 48b nicht nur ein Geräuschreduzierungseffekt erwartet, der darauf zurückzuführen ist, dass, wie bei der Schleuderscheibe 48a, keine Luftsäule gebildet wird, sondern ein höherer Geräuschreduzierungseffekt, der auf einen weniger turbulenten Luftstrom an der Peripherie der äußeren Seitenfläche der Schleuderscheibe 48b während der Drehung zurückzuführen ist, als bei Verwendung der Schleuderscheibe 48a.
Obgleich der Ausschnitt (Schlitz) in 6 und 7 jeweils über die Gesamtlänge jeder Gewindebohrung ausgebildet ist, ermöglicht es auch der Ausschnitt, der in einem Teil jeder Gewindebohrung in deren Längsrichtung ausgebildet ist, eine Luftsäule im Wesentlichen stärker zu verkürzen als beim Stand der Technik, wodurch ein bestimmter zu erreichender Geräuschreduzierungseffekt ermöglicht wird. Darüber hinaus ist die „Längsrichtung“ (einer Gewindebohrung) der vorliegenden Offenbarung nicht auf eine Richtung beschränkt, die genau parallel zur Axialrichtung der Gewindebohrung verläuft, und umfasst beispielsweise eine Richtung mit einem Winkel von 10° oder weniger, 20° oder weniger oder 30° oder weniger zur Axialrichtung. Der Schlitz ist ebenfalls nicht auf eine lineare Form beschränkt und kann beispielsweise eine gekrümmte oder gewundene Form haben.
Zweites Beispiel
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe 48c gemäß einem zweiten Beispiel zeigt. Die Schleuderscheibe 48c umfasst eine Mehrzahl Gewindebohrungen 46c, in die ein Gewicht zur Gleichgewichtseinstellung lösbar eingesetzt werden kann, und eine Scheidewand 60, die in Drehrichtung der Drehwelle 18 in Bezug auf jede der Gewindebohrungen 46c nach unten gerichtet ausgebildet ist. Die Gewindebohrungen 46c und die Scheidewand 60 sind hier in einer Stirnfläche 50c der Schleuderscheibe 48c auf einer Seite ausgebildet, die in Axialrichtung des Elektromotors 10 einer dem Inneren des Elektromotors 10 zugewandten Seite entgegengesetzt ist. Die Scheidewand 60 ist in einem stromabwärts von jeder der Gewindebohrungen 46c gelegenen Abschnitt auf der Stirnfläche 50c ausgebildet. Obgleich die Scheidewand 60 als sternförmiger Vorsprung ausgeformt ist, der bei dem dargestellten Beispiel in Drehrichtung auf beiden Seiten jeder Gewindebohrung 46c ausgebildet ist, ist die Scheidewand 60 nicht darauf beschränkt.
Die 9 bis 11 zeigen jeweils die Wirkungsweise der Scheidewand 60. Bei der Schleuderscheibe 49 gemäß dem Stand der Technik (siehe 3) entsteht beim Betreiben eines Elektromotors in der Nähe jeder der Gewindebohrungen 47 in einer Richtung (durch einen Pfeil 64 gezeigt), die einer Drehrichtung 62 im Wesentlichen entgegengesetzt ist, ein Luftstrom, wie in 9 als Vergleichsbeispiel gezeigt. Eine vorgegebene Luftmenge strömt in jede der Gewindebohrungen 47 hinein und aus dieser heraus, wodurch ein Geräusch verursacht wird.
Im Unterschied dazu, lenkt bei der Schleuderscheibe 48c gemäß dem zweiten Beispiel, wie in 10 gezeigt, die Scheidewand 60, die in dem in Drehrichtung 62 stromabwärts jeder der Gewindebohrungen 46c gelegenen Abschnitt auf der Stirnfläche 50c bereitgestellt ist, einen Luftstrom in eine der Drehrichtung 62 im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung ab (durch einen Pfeil 66 gezeigt) (genauer gesagt wird die Luft, wie in 11 gezeigt, in einer von der Stirnfläche 50c weg führenden Richtung entlassen), so dass eine Ein- und Ausströmgeschwindigkeit von Luft in die Gewindebohrungen 46 hinein und aus diesen heraus im Vergleich zur der in 9 gezeigten Schleuderscheibe gemäß dem Stand der Technik stärker reduziert werden kann. Dadurch kann ein Geräusch während der Drehung reduziert werden.
12 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Geräuschreduzierungseffekts, wenn die in 8 gezeigte Schleuderscheibe 48c am Elektromotor 10 angebracht ist. In 12 gibt die horizontale Achse eine der Drehzahl des Elektromotors entsprechende dimensionslose Kennzahl und die vertikale Achse eine einem durch die Drehung des Elektromotors verursachten Geräuschpegel entsprechende dimensionslose Kennzahl an. Der Geräuschpegel wurde an einer festen Position gemessen, die um eine vorgegebene Strecke von der Schleuderscheibe entfernt ist. Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 48c aus 8 sind als Kurve 68, Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 aus 3 als Kurve 56 und Messergebnisse bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 aus 3, bei der sämtliche Gewindebohrungen 47 mit jeweiligen Stellschrauben etc. ausgefüllt sind (was nahezu einer solchen ohne Gewindebohrungen 47 entspricht), als Kurve 58 als weiteres (ideales) Vergleichsbeispiel dargestellt.
Wie aus 12 ersichtlich ist, erreichte ein Geräuschpegel bei Verwendung der Schleuderscheibe 49 bei einer Drehzahl von ungefähr 170 einen Höchstwert (Kurve 56). Auch bei Verwendung der Schleuderscheibe 48c neigte der Geräuschpegel bei einer Drehzahl von ungefähr 170 dazu, einen Höchstwert zu erreichen. Eine Ein- und Ausströmgeschwindigkeit von Luft in und aus jeder der Gewindebohrungen 46c wird jedoch, wie vorstehend beschrieben, durch die Scheidewand 60 stark verringert, so dass bei dem zweiten Beispiel ein Geräuschpegel im Vergleich zum Stand der Technik stark reduziert und nahe an den des idealen Produkts herangebracht werden kann (Kurve 58).
Bei der Messung von 12 hatte die Scheidewand 60 eine Höhe h von 0,5 mm (siehe 11). Die Höhe stellt jedoch ein Beispiel dar und kann entsprechend einer Drehzahl und einem Geräuschpegel in geeigneter Weise auf 1 mm oder weniger, 2 mm oder weniger, 3 mm oder weniger etc. geändert werden.
13 zeigt ein Konstruktionsbeispiel einer Schleuderscheibe 48d als Abwandlung des zweiten Beispiels. Die Schleuderscheibe 48d umfasst eine Mehrzahl Gewindebohrungen 46d, in die ein Gewicht zur Gleichgewichtseinstellung lösbar eingesetzt werden kann, und Scheidewände 70, die in Drehrichtung der Drehwelle 18 in Bezug auf die entsprechenden Gewindebohrungen 46d nach unten gerichtet ausgebildet sind. Die Gewindebohrungen 46d und die Scheidewände 70 sind hier in einer Stirnfläche 50d der Schleuderscheibe 48d auf einer Seite ausgebildet, die in Axialrichtung des Elektromotors einer dem Inneren des Elektromotors 10 zugewandten Seite entgegengesetzt ist. Die Scheidewände 70 sind jeweils in einem stromabwärts der entsprechenden der Gewindebohrungen 46d gelegenen Abschnitt auf der Stirnfläche 50d ausgebildet. Obgleich die Scheidewände 70 bei dem gezeigten Beispiel in einem Zwischenabschnitt zwischen den benachbarten Gewindebohrungen 46d jeweils als sich radial vom Drehzentrum erstreckender Vorsprung auf der Stirnfläche 50d ausgebildet sind, sind die Scheidewände 70 nicht darauf beschränkt. Auch bei Verwendung der Schleuderscheibe 48d von 13 wird, wie bei Verwendung der Schleuderscheibe 48c von 8, eine Ein- und Ausströmgeschwindigkeit von Luft in und aus jeder der Gewindebohrungen 46d durch die entsprechenden Scheidewände 70 stark verringert. Dies ermöglicht es, einen Geräuschpegel im Vergleich zum Stand der Technik stark zu reduzieren.
Obgleich bei jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele in der Stirnfläche der Schleuderscheibe in Umfangsrichtung um die Achse 16 zwölf Gewindebohrungen unter einem gleichen Abstand von 30° ausgebildet sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es können beispielsweise in der Stirnfläche der Schleuderscheibe in Umfangsrichtung vier Gewindebohrungen unter einem gleichen Abstand von 90°, in der Stirnfläche der Schleuderscheibe in Umfangsrichtung sechs Gewindebohrungen unter einem gleichen Abstand von 60° oder in der Stirnfläche der Schleuderscheibe in Umfangsrichtung acht Gewindebohrungen unter einem gleichen Abstand von 45° ausgebildet werden. Obgleich ein Abstand zwischen einem Paar Gewindebohrungen einer Mehrzahl Gewindebohrungen auch nicht gleich sein kann, ist es in Anbetracht des Gleichgewichts und der Exzentrizität, die der Drehung einer Spindel zugeordnet sind, bevorzugt, Gewindebohrungen mit jeweils der gleichen Größe in Umfangsrichtung unter gleichem Abstand auf einem zum Drehzentrum konzentrischen Kreis auszubilden. Darüber hinaus treten die Gewindebohrungen typischerweise nicht durch eine Schleuderscheibe hindurch (eine Gewindebohrung hat eine Tiefe, die kürzer als eine axiale Länge einer Schleuderscheibe ist). Des Weiteren kann die Gewindebohrung in einer anderen Fläche der Schleuderscheibe als einer Stirnfläche (z.B. einer äußeren Seitenfläche) bereitgestellt werden.
Es ist bevorzugt, die Ausschnitte und Scheidewände der vorstehend beschriebenen Beispiele so auszubilden, dass sie die Rotationssymmetrie der Schleuderscheibe nicht beeinträchtigen. Dies ist darin begründet, dass es, wenn die Schleuderscheibe selbst rotationsasymmetrisch ist, sehr schwierig ist, das Rotationsgleichgewicht durch Einsetzen einer Stellschraube etc. in die Gewindebohrung einzustellen.
Wenn die Schleuderscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung auf einen Elektromotor (elektrische Rotationsmaschine) angewandt wird, kann ein der Drehung des Elektromotors zugeordnetes Geräusch stark reduziert werden, ohne eine Abdeckung zur Vermeidung eines Geräusches zu verwenden oder die Gewindebohrung zu einem anderen Zweck als der Gleichgewichtseinstellung auszufüllen. Die Schleuderscheiben gemäß den vorstehend beschriebenen Beispielen lassen sich lediglich durch Modifizieren eines Werkzeugs relativ leicht herstellen, so dass hinsichtlich der Kosten kein großer Unterschied zur Schleuderscheibe gemäß dem zugehörigen Stand der Technik besteht. Darüber hinaus kann, wenn ein Elektromotor mit einer beliebigen der Schleuderscheiben gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Werkzeugmaschine, wie etwa eine NC-Drehmaschine oder ein Bearbeitungszentrum, angewandt wird, bei der eine Spindel typischerweise mit hoher Drehzahl gedreht wird, eine Arbeitsumgebung mit geringerem Geräuschaufkommen erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Geräuschpegel, der aufgrund des Vorhandenseins einer Gewindebohrung während der Drehung eines Elektromotors erzeugt wird, im Vergleich zum Stand der Technik stark verringert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000218465 A [0002]
JP 2008 [0002]
JP 132579 A [0002]

Claims

Schleuderscheibe (48a, 48b), die in einem Elektromotor (10) angebracht ist, der einen Stator (22), einen Rotor (20) mit einer um eine Achse (16) des Stators drehbaren Drehwelle (18) sowie ein vorderes Lager (12) und ein hinteres Lager (14) umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Drehwelle drehbar zu lagern, - wobei die Schleuderscheibe an einem längs der Achse vor dem vorderen Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle und/oder einem längs der Achse hinter dem hinteren Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle angebracht ist, - und wobei die Schleuderscheibe umfasst: - eine Mehrzahl Gewindebohrungen (46, 46a, 46b) und - einen Ausschnitt (52, 52a, 52b), der einen Teil der jeweiligen Gewindebohrungen ausschneidet.
Schleuderscheibe nach Anspruch 1, wobei der Ausschnitt (52) als Aussparung ausgebildet ist, die jede der Gewindebohrungen von einem offenen Ende (50) jeder der Gewindebohrungen um eine Strecke ausschneidet, die kleiner als eine Tiefe jeder der Gewindebohrungen ist.
Schleuderscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausschnitt als Schlitz (52a, 52b) ausgebildet ist, der in Längsrichtung jeder Gewindebohrung einen Teil eines Seitenabschnitts jeder der Gewindebohrungen ausschneidet.
Schleuderscheibe nach Anspruch 3, wobei der Schlitz (52b) so ausgebildet ist, dass er nicht an einer äußeren Seitenfläche der Schleuderscheibe offen ist.
Schleuderscheibe (48c, 48b), die in einem Elektromotor (10) angebracht ist, der einen Stator (22), einen Rotor (20) mit einer um eine Achse (16) des Stators drehbaren Drehwelle (18) sowie ein vorderes Lager (12) und ein hinteres Lager (14) umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Drehwelle drehbar zu lagern, - wobei die Schleuderscheibe an einem längs der Achse vor dem vorderen Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle und/oder einem längs der Achse hinter dem hinteren Lager gelegenen Abschnitt der Drehwelle befestigt ist, - und wobei die Schleuderscheibe umfasst: - eine Mehrzahl Gewindebohrungen (46c, 46d) und - Scheidewände (60, 70), die in einer Drehrichtung der Drehwelle stromabwärts der jeweiligen Gewindebohrungen ausgebildet sind.
Schleuderscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mehrzahl Gewindebohrungen in einer Stirnfläche auf einer Seite ausgebildet ist, die in Axialrichtung des Elektromotors einer dem Inneren des Elektromotors zugewandten Seite entgegengesetzt ist.
Elektromotor (10), der die Schleuderscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.