甩油环和电动机
专利摘要:本发明提供甩油环和电动机,该甩油环用于降低伴随着电动机的旋转而产生的噪声,该电动机具备该甩油环。固定于电动机的旋转轴的甩油环具有:设于电动机的端面的多个螺纹孔和将螺纹孔各自的一部分切掉而成的切口。甩油环的螺纹孔的深度比现有技术所涉及的甩油环的螺纹孔的深度短了与切口的深度相当的距离,因此,由螺纹孔形成的气柱的固有频率变大。因而,在使用了甩油环的情况下,能够将旋转时噪声较大的转速变换到更高的转速。
专利说明:
甩油环和电动机
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及具备用于降低在旋转时产生的噪声的构造的甩油环和具备该甩油环的电动机。
[0003] 背景技术
[0004] 在使机床的主轴等旋转的电动机(旋转电机)中,大多设置具备多个螺纹孔的被称作甩油环的部件,并在该螺纹孔中的几个螺纹孔螺纹结合无头止动螺钉等平衡配重,从而能够进行旋转时的平衡调整。因此,在电动机(甩油环)高速旋转时,由于存在未螺纹结合平衡配重的螺纹孔,因而产生噪声。
[0005] 作为用于降低这样的噪声的现有技术,公知有设置覆盖主轴的端面的罩(例如参照日本特开2000-218465号公报)、通过在螺纹孔拧入作为平衡配重的埋头螺钉从而使形成有该螺纹孔的面大致平坦(例如参照日本特开2008-132579号公报)。
[0006] 发明内容
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 期望一种不需要进行罩的安装、埋头螺钉的拧入等作业就能够有效地降低伴随着电动机的旋转而产生的噪声的构造。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 本公开的一技术方案为一种甩油环,在具备定子、具有相对于所述定子能够绕轴线旋转的旋转轴的转子以及用于将所述旋转轴支承为能够旋转的前方轴承和后方轴承的电动机中,该甩油环安装于所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述前方轴承靠前方侧的部分和所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述后方轴承靠后方侧的部分中的一者或这两者,其特征在于,该甩油环具有多个螺纹孔和将所述螺纹孔各自的一部分切掉而成的切口。
[0011] 根据上述技术方案,也可以是,所述切口形成为将各个所述螺纹孔自该螺纹孔的开口端切掉短于所述螺纹孔的深度的距离的凹部。
[0012] 根据上述技术方案,也可以是,所述切口形成为将所述螺纹孔的侧部的一部分沿着该螺纹孔的长度方向切掉而成的狭缝。
[0013] 根据上述技术方案,也可以是,所述狭缝以不在所述甩油环的外侧面开口的方式形成。
[0014] 本公开的另一技术方案为一种甩油环,在具备定子、具有相对于所述定子能够绕轴线旋转的旋转轴的转子以及用于将所述旋转轴支承为能够旋转的前方轴承和后方轴承的电动机中,该甩油环安装于所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述前方轴承靠前方侧的部分和所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述后方轴承靠后方侧的部分中的一者或这两者,该甩油环具有多个螺纹孔和在所述旋转轴的旋转方向上形成于比所述螺纹孔靠下游侧的间隔件。
[0015] 根据上述技术方案,也可以是,所述多个螺纹孔设于与面向所述电动机的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面。
[0016] 本公开的又一技术方案为一种电动机,该电动机具备本公开的上述技术方案所涉及的甩油环。
[0017] 发明的效果
[0018] 采用本发明,能够有效地降低伴随着电动机的旋转而产生的噪声。
[0019] 附图说明
[0020] 本发明的目的、特征以及优点通过与附图相关的以下的实施方式的说明应该会更加明确。在本发明的附图中,
[0021] 图1是表示本申请发明的较佳的实施方式所涉及的电动机的概略结构的图。
[0022] 图2是表示图1的电动机所具有的甩油环的第1实施例的图。
[0023] 图3是表示现有技术所涉及的甩油环的结构例的图。
[0024] 图4是用于说明由图2的甩油环产生的噪声降低作用的图。
[0025] 图5是用于说明由图2的甩油环产生的噪声降低效果的图表。
[0026] 图6是表示第1实施例所涉及的甩油环的另一结构例的图。
[0027] 图7是表示图1实施例所涉及的甩油环的又一结构例的图。
[0028] 图8是表示图1的电动机所具有的甩油环的第2实施例的图。
[0029] 图9是表示现有技术所涉及的甩油环的局部放大图。
[0030] 图10是图8的甩油环的局部放大图。
[0031] 图11是用于说明利用间隔件降低空气相对于螺纹孔的流入量的例子的图。
[0032] 图12是用于说明由图8的甩油环产生的噪声降低效果的图表。
[0033] 图13是表示第2实施例所涉及的甩油环的另一结构例的图。
[0034] 具体实施方式
[0035] 图1是表示本发明的较佳的实施方式所涉及的电动机(旋转电机)10的概略构造的轴向剖视图。电动机10具有:旋转轴(轴)18,其利用第1轴承(前方轴承)12和第2轴承(后方轴承)14被支承为能够绕轴线16旋转;转子(rotor)20,其与旋转轴18的外周面嵌合而与旋转轴18一体旋转;以及定子22,其呈大致圆筒形状,并以围绕转子20的方式沿着轴线16延伸。
[0036] 前方轴承12配置于旋转轴18的前方端18a的附近,由利用螺纹固定等固定于定子芯24的前端面24a的前方壳体26支承。前方壳体26自定子芯24的前端面24a朝向旋转轴18的前方端18a延伸,而对旋转轴18的一部分和前方轴承12(的外圈)进行支承。另外,在前方壳体26安装有具有大致圆环形状的前盖28。旋转轴18的前方端18a自前方壳体26和前盖28突出,旋转轴18例如作为直接或间接地与车床、加工中心等机床的主轴连结的输出轴发挥作用。此外,在本说明书中,为了方便,将输出轴侧(图1中左方)称作“前方”,将其相反侧(图1中右方)称作“后方”。
[0037] 后方轴承14配置于旋转轴18的位于与旋转轴18的前方端18a相反的一侧的后方端18b的附近。在定子芯24的后端面24b利用螺纹固定等固定有后方壳体30,在后方壳体30利用螺纹固定等固定有支承环32,支承环32对后方轴承14(的外圈)进行支承。自后方壳体30突出的旋转轴18的后方端18b自安装于后方壳体30的后盖34突出。而且,在旋转轴18的后方端18b安装有用于检测旋转轴18的旋转位置和旋转速度等的编码器36。
[0038] 定子22包括由层叠的多个电磁钢板构成的定子芯24和卷绕于在定子芯24的内周面形成的突出部(未图示)的绕线38。绕线38利用树脂等固定于定子芯24。绕线38以自定子芯24的两端突出的方式沿着旋转轴线16延伸,并连接于从端子箱40引出的引线(未图示)。绕线38利用经由引线供给的电流而产生旋转磁场,转子20利用所产生的旋转磁场与旋转轴18一体旋转。
[0039] 另外,在本申请说明书中,“半径方向外侧”表示在横截面中自旋转轴线16远离的方向,“半径方向内侧”表示在横截面中向旋转轴线16靠近的方向。而且,“轴线方向”或“轴向”表示相对于旋转轴线16平行的方向。
[0040] 电动机10具有与旋转轴18一体旋转的至少一个(图示例中两个)甩油环,从而能够进行旋转时的平衡调整。更详细而言,在旋转轴18的在轴线16上位于比前方轴承12靠前方侧的部分(图示例中的前盖28的附近)利用过盈配合等固定有甩油环(迷宫)44,该甩油环44形成有沿着轴向延伸的多个螺纹孔42,从而防止异物混入电动机内部,并且通过在螺纹孔42中的至少一个螺纹孔42螺纹结合无头止动螺钉等平衡配重(未图示),能够进行旋转时的平衡调整。同样地,在旋转轴18的在轴线16上位于比后方轴承14靠后方侧的部分(图示例中的后盖34的附近)利用过盈配合等固定有甩油环48,该甩油环48形成有沿着轴向延伸的多个螺纹孔46,从而防止异物混入后盖34内部,并且通过在螺纹孔46中的几个螺纹孔46螺纹结合无头止动螺钉等平衡配重(未图示),能够进行旋转时的平衡调整。
[0041] 另外,在图示例中,在旋转轴18的前方侧和后方侧这两侧设有甩油环,但也可以仅设于任一侧。而且,甩油环44和甩油环48的基本结构和功能可以相同,因此,以下仅对后方侧的甩油环48进行说明。
[0042] (第1实施例)
[0043] 图2是表示第1实施例所涉及的甩油环48的一个结构例的立体图,图3作为比较例,是表示现有技术所涉及的甩油环49的一个结构例的立体图。甩油环48具有可供平衡调整用的平衡配重进行装卸的多个螺纹孔46和将螺纹孔46(内螺纹)各自的一部分切掉而成的切口52,在此,螺纹孔46和切口52形成于与面向电动机10的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面50。更具体而言,切口52形成为将各螺纹孔46自其开口端(在此,端面50)切掉(短于螺纹孔深度的)一定距离的凹部,在图示例中,切口52为圆环状的槽。但是,凹部并不限定于此,例如还可以是以与各螺纹孔46同心的方式形成比螺纹孔46大径且轴向长度较短的沉孔那样的凹部。利用这样的切口,实际如下所述,由螺纹孔46形成的气柱的长度短于由图3的螺纹孔47形成的气柱的长度。
[0044] 图4是用于说明由图2所示的甩油环48产生的噪声降低作用的图。在此,对图3所示的以往产品的甩油环49所具有的螺纹孔47(参照图3)和甩油环48的螺纹孔46进行比较。
[0045] 在形成于甩油环的各螺纹孔中,因电动机的旋转而产生空气的流入和流出,因此,各螺纹孔在旋转时作为一种闭管发挥作用。此时,对于闭管(气柱)的固有频率f,若将声速设为V,将气柱的长度设为L,则由以下的表达式(1)进行表示(另外,n=1,2,3,...)。由表达式(1)可知,气柱的长度L越小,则固有频率f变得越大。
[0046] f2n-1=(2n-1)/4L·V
(1)
[0047] 在此,第1实施例所涉及的甩油环48的螺纹孔46的深度(气柱的长度)比现有技术所涉及的甩油环49的螺纹孔47的深度(气柱的长度)短了与槽52的深度d相当的距离,因此,固有频率变大。因而,在使用了甩油环48的情况下,相比于使用了甩油环49的情况,能够将旋转时噪声较大的(极大的)转速变换到更高的转速。
[0048] 图5是用于说明已将图2所示的甩油环48安装于电动机10时的噪声降低效果的图表。在图5中,横轴表示与电动机的转速成比例的无量纲数,纵轴为与伴随着电动机的旋转而产生的声音的大小成比例的无量纲数。另外,在自甩油环分开了一定距离的固定位置测量了声音的大小。而且,使用了图2的甩油环48的测量结果为图形54,使用了图3的甩油环49的测量结果为图形56,作为另一(理想的)比较例,使用了将图3的甩油环49的螺纹孔47全部用无头止动螺钉等填埋起来的甩油环(大致相当于没有螺纹孔47的甩油环)的测量结果为图形58。
[0049] 由图5可知,在使用了甩油环49的情况下,在旋转速度为大约170时声音的大小变得极大(图形56),而在使用了甩油环48的情况下,如上所述,由于固有频率大于使用甩油环49时的固有频率,因此,认为声音的大小在旋转速度超过了200的区域变得极大。因而,若电动机的旋转速度在实用范围(200以下),则通过使用甩油环48,能够比以往产品大幅降低噪声水平,而非常接近理想产品(图形58)。
[0050] 关于图4,若基于气柱较短的一方能够减小噪声这样的考虑,则还能够认为可以单纯地缩短螺纹孔。但是,在该情况下,为了防止无头止动螺钉等自甩油环的端面较大程度地突出,还需要缩短无头止动螺钉等的长度(也就是,使无头止动螺钉变轻),因此,难以获得本来的作为平衡调整的功能,因而并不优选。于是,在第1实施例中,通过在端面设置切口,从而不改变螺纹孔自端面的深度,而通过缩短对噪声水平产生影响的深度(气柱的长度),能够使用与以往相同的长度的无头止动螺钉,并且能够防止噪声。
[0051] 图6作为第1实施例的变形例,是表示甩油环48a的结构例的图。甩油环48a具有可供平衡调整用的平衡配重进行装卸的多个螺纹孔46a和将螺纹孔46a(内螺纹)各自的一部分切掉而成的切口52a,在此,螺纹孔46a和切口52a形成于与面向电动机10的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面50a。切口52a形成为将螺纹孔46a的侧部的一部分沿着螺纹孔46a的长度方向切掉而成的狭缝。在该情况下,由于各螺纹孔46a不具备圆柱形状,因此,即使电动机旋转,也不会形成图4所示那样的气柱本身。因而,在使用了甩油环48a的情况下,也能够相比于以往大幅降低旋转时的噪声。
[0052] 图7作为第1实施例的另一变形例,是表示甩油环48b的结构例的图。甩油环48b具有可供平衡调整用的平衡配重进行装卸的多个螺纹孔46b和将螺纹孔46b(内螺纹)各自的一部分切掉而成的切口52b,在此,螺纹孔46b和切口52b形成于与面向电动机10的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面50b。切口52b与切口52a同样地形成为将螺纹孔46b的侧部的一部分沿着螺纹孔46b的长度方向切掉而成的狭缝,但相对于切口52a在甩油环48a的外侧面开口,切口52b以不在甩油环48b的外侧面开口的方式形成。因而,在使用了甩油环48b的情况下,除像甩油环48a那样因未形成气柱而产生的噪声降低效果以外,由于在旋转时甩油环48b的外侧面周边的气流相比于使用了甩油环48a时的外侧面周边的气流不紊乱,因而,能够期待更高的噪声降低效果。
[0053] 另外,对于图6和图7中的任一者,切口(狭缝)均跨过各螺纹孔的整个长度地形成,但即使在切口(狭缝)跨过其长度方向上的一部分地形成的情况下,实际上也能够使气柱的长度比以往产品缩短,因此,能够获得一定的噪声降低效果。而且,本公开中的(螺纹孔的)“长度方向”并不限定于与螺纹孔的轴向严格平行的方向,例如,还包含相对于轴向成10°以下、20°以下、或30°以下的角度的方向。而且,狭缝并不限定于直线状,还可以是例如曲线状或螺旋状。
[0054] (第2实施例)
[0055] 图8是表示第2实施例所涉及的甩油环48c的一个结构例的立体图。甩油环48c具有可供平衡调整用的平衡配重进行装卸的多个螺纹孔46c和在旋转轴18的旋转方向上形成于比螺纹孔46c靠下游侧的间隔件60,在此,螺纹孔46c和间隔件60形成于与面向电动机10的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面50c,间隔件60形成于端面50c上的比螺纹孔46c靠下游侧的部位。在图示例中,间隔件60构成为在旋转方向上形成于螺纹孔46c的两侧的星形形状的突状物,但并不限定于此。
[0056] 图9~图11是用于说明间隔件60的作用效果的图。如作为比较例示出的图9所示,在现有技术所涉及的甩油环49(参照图3)中,在电动机旋转时,在螺纹孔47的附近产生与旋转方向62大致相反的方向上的气流(由箭头64图示),而相对于螺纹孔47内产生一定量的空气的流入和流出,这成为噪声的原因。
[0057] 相对于此,在第2实施例所涉及的甩油环48c中,如图10所示,利用在旋转方向62上设于端面50c上的比螺纹孔46c靠下游侧的部位的间隔件60,使与旋转方向62大致相反的方向上的气流(由箭头66图示)偏转(更具体而言,如图11所示,向自端面50c远离的方向释放空气),因此,能够使空气相对于螺纹孔46内的流入量和流出量小于图9所示的以往产品的空气相对于螺纹孔内的流入量和流出量。该结果,能够抑制旋转时的噪声。
[0058] 图12是用于说明已将图8所示的甩油环48c安装于电动机10时的噪声降低效果的图形。在图12中,横轴表示与电动机的转速成比例的无量纲数,纵轴表示与伴随着电动机的旋转而产生的声音的大小成比例的无量纲数。另外,在自甩油环分开了一定距离的固定位置测量了声音的大小。而且,使用了图8的甩油环48c的测量结果为图形68,使用了图3的甩油环49的测量结果为图形56,作为另一(理想的)比较例,使用了将图3的甩油环49的螺纹孔47全部用无头止动螺钉等填埋起来的甩油环(大致相当于没有螺纹孔47的甩油环)的测量结果为图形58。
[0059] 由图12可知,在使用了甩油环49的情况下,在旋转速度为大约170时,声音的大小变得极大(图形56),在使用了甩油环48c的情况下,也具有在旋转速度大约为170时声音的大小变得极大的倾向。但是,如上所述,由于利用间隔件60较大程度地降低空气相对于螺纹孔46c内的流入量和流出量,因此,在第2实施例中,能够相比于以往产品较大幅度地降低噪声水平,而非常接近理想产品(图形58)。
[0060] 另外,在图12的测量中,将间隔件60的高度h(参照图11)设为了0.5mm。但是,这仅是一个例子,还能够根据转速、噪声的大小适当变更成1mm以下、2mm以下、3mm以下等。
[0061] 图13作为第2实施例的变形例,是表示甩油环48d的结构例的图。甩油环48d具有可供平衡调整用的平衡配重进行装卸的多个螺纹孔46d和在旋转轴18的旋转方向上形成于比螺纹孔46d靠下游侧的间隔件70,在此,螺纹孔46d和间隔件70形成于与面向电动机10的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面50d,间隔件70形成于端面50d上的比螺纹孔46d靠下游侧的部位。在图示例中,间隔件70构成为在端面50d上于相邻的螺纹孔46d中间自旋转中心呈放射状延伸的突状物,但并不限定于此。与使用了图8的甩油环48c同样地,在使用了图13的甩油环48d的情况下也能够利用间隔件70较大程度地降低空气相对于螺纹孔46d内的流入量和流出量,因此,能够相比于以往产品较大程度地降低噪声水平。
[0062] 在上述的实施例中的任一例子中,均在甩油环的端面沿着绕轴线16的周向以30°的等间隔形成有12个螺纹孔,但本公开并不限定于此。例如,也可以在甩油环的端面沿着周向以90°的等间隔形成4个螺纹孔,还可以沿着周向以60°的等间隔形成6个螺纹孔,还可以沿着周向以45°的等间隔形成8个螺纹孔。另外,多个螺纹孔的间隔也可以不是等间隔,但考虑随着主轴的旋转而产生的平衡、偏心,优选在与旋转中心同心的圆上沿着周向以等间隔形成相同尺寸的螺纹孔。而且,通常螺纹孔不贯穿甩油环(螺纹孔的深度短于甩油环的轴向长度)。此外,螺纹孔还可以设于甩油环的端面以外的面(例如外侧面)。
[0063] 另外,上述的实施例中的切口、间隔件优选以不损坏甩油环的旋转对称性的方式形成。这是因为,在甩油环自身不旋转对称时,通过向螺纹孔插入无头止动螺钉等来调整旋转平衡是非常困难的。
[0064] 通过将本公开所涉及的甩油环应用于电动机(旋转电机),即使未使用防止噪声用的罩、未出于平衡调整以外的目的而堵塞螺纹孔,也能够大幅降低随着电动机的旋转而产生的噪声。而且,仅通过改造模具就能够相对容易地制造上述的实施例所涉及的甩油环,在成本方面也不会与以往产品有较大差异。此外,若将具备了本公开所涉及的甩油环的电动机应用于NC车床、加工中心等主轴通常进行高速旋转的机床,则能够实现噪声较少的作业环境。
[0065] 根据本公开,能够相比于以往产品较大幅度地降低因存在螺纹孔而引起的电动机的旋转时产生的声音的大小。
权利要求:1.一种甩油环,在具备定子、具有相对于所述定子能够绕轴线旋转的旋转轴的转子以及用于将所述旋转轴支承为能够旋转的前方轴承和后方轴承的电动机中,该甩油环安装于所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述前方轴承靠前方侧的部分和所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述后方轴承靠后方侧的部分中的一者或这两者,其特征在于,
该甩油环具有多个螺纹孔和将所述螺纹孔各自的一部分切掉而成的切口。
2.根据权利要求1所述的甩油环,其特征在于,
所述切口形成为将各个所述螺纹孔自该螺纹孔的开口端切掉短于所述螺纹孔的深度的距离的凹部。
3.根据权利要求1或2所述的甩油环,其特征在于,
所述切口形成为将所述螺纹孔的侧部的一部分沿着该螺纹孔的长度方向切掉而成的狭缝。
4.根据权利要求3所述的甩油环,其特征在于,
所述狭缝以不在所述甩油环的外侧面开口的方式形成。
5.一种甩油环,在具备定子、具有相对于所述定子能够绕轴线旋转的旋转轴的转子以及用于将所述旋转轴支承为能够旋转的前方轴承和后方轴承的电动机中,该甩油环安装于所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述前方轴承靠前方侧的部分和所述旋转轴的在所述轴线上位于比所述后方轴承靠后方侧的部分中的一者或这两者,其特征在于,
该甩油环具有多个螺纹孔和在所述旋转轴的旋转方向上形成于比所述螺纹孔靠下游侧的间隔件。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的甩油环,其特征在于,
所述多个螺纹孔设于与面向所述电动机的内部的一侧在轴向上相反的侧的端面。
7.一种电动机,其特征在于,
该电动机包括权利要求1~6中任一项所述的甩油环。
公开号:CN110601429
申请号:CN201910485946.4A
发明人:向井康仁
申请人:发那科株式会社
申请日:2019-06-05
公开日:2019-12-20
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