Motorspindel, Fräsvorrichtung mit einer Motorspindel und Verfahren

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Motorspindel zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung und eine Fräsvorrichtung, welche die Motorspindel aufweist.

Eine Motorspindel kann eine mittels eines Motors (z.B. eines Elektromotors) angetriebene Welle aufweisen. Allgemein unterscheidet der Fachmann zwischen mehreren Arten von Lagern zur Lagerung einer Welle, wie beispielsweise mechanischen Lagern, Luftlagern (auch als aerodynamische Lager bezeichnet), Magnetlagem (magnetgelagerte Motoren ohne dedizierte Aktoren zur Krafterzeugung werden auch als lagerlose Motoren bezeichnet) und hydraulischen Lagern. Grundsätzlich entscheidet sich der Fachmann in Abhängigkeit erwarteter Beanspruchungen (z.B. wirkender Radialkräfte und/oder Axialkräfte) und anderer Anforderungen (z.B. Vakuumtauglichkeit) für eine dieser Lagerarten als primär anzuwenden und vermischt diese in der Regel nicht.

Bei verschiedenen Bauteil-Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise spanenden Bearbeitungsverfahren (z.B. Fräsen), wirken hohe Kräfte (z.B. circa 1700 N unter Annahme eines Vollschnitts in C45 mit einem vierschneidigen Schaftfräser bei einem Zahnvorschub von 0, 1 mm pro Zahn und Umdrehung und einer Schnitttiefe von 5 mm nach dem Schnittkraftmodell von Kienzl e) auf die Welle einer Motorspindel. Um diese hohen Beanspruchungen über einen weiten Drehzahlbereich aufzunehmen und bei diesen Beanspruchungen im Wesentlichen spielfrei zu arbeiten (z.B. zur Gewährleistung einer erwünschten Oberflächenqualität), sind von den oben genannten Lager-Arten lediglich die mechanischen Lager geeignet. Daher kommen bei spanenden Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise einem Fräsen, grundsätzlich mechanische Lager zum Einsatz. Allerdings kann die spanende Bearbeitung eines Bauteils zu Schwingungen (z.B. fremderregte Schwingungen, z.B. selbsterregte Schwingungen/ Ratterschwingungen) der mittels mechanischen Lagern gelagerten Welle der Motorspindel führen. Fremderregte Schwingungen können aufgrund extern eingebrachter Anregungen, wie beispielsweise eines Eingriffs einer Schneide in einen Werkstoff, Unwuchten in den Lagern der Motorspindel, dem elektromagnetischen Zug im Motor, etc., erzeugt werden. Diese Schwingungen können einen Werkzeugverschleiß erhöhen und/oder eine Oberflächenqualität des bearbeiteten Bauteils verringern. Daher kann es erforderlich und/oder vorteilhaft sein, diese Schwingungen zu verringern bzw. zu unterdrücken.

Zur Verringerung von Schwingungen einer mittels mechanischen Lagern gelagerten Welle in einer Motorspindel können zum Beispiel zusätzliche elektromagnetische Aktoren (auch als Aktor-Elektromagnete bezeichnet) in der Motorspindel verbaut werden. Zum Beispiel beschreibt DE 102006 042 539 C5 eine Motorspindel mit einem zusätzlichen Aktor- Elektromagneten, welcher der Schwingungsdämpfung dient. Allerdings führen zusätzliche Aktoren entweder zu einer Verlängerung der Motorspindel, wodurch eine Steifigkeit der Motorspindel verringert wird, oder zu einer Verringerung des für den Motor verbleibenden Bauraumanteils, wodurch eine Antriebsleistung der Motorspindel verringert wird.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass es hilfreich sein kann, wenn sowohl Schwingungen bei einem Betrieb einer Motorspindel verringert werden können aber auch gleichzeitig eine bezogen auf den Bauraum möglichst hohe Antriebsleistung zur Verfügung steht.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Motorspindel zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung und eine Fräsvorrichtung, welche die Motorspindel aufweist, bereitgestellt, welche ein Wicklungssystem aufweist, das es ermöglicht, sowohl eine hohe Antriebsleistungsdichte zu realisieren als auch Schwingungen der Spindelwelle zu kompensieren. Dies wird ermöglicht, indem die Motorspindel eine variable Aufteilung einer Gesamtleistung des Wicklungssystems auf einen drehmomentbildenden Anteil zum Antreiben einer Spindelwelle und auf einen radialkraftbildenden Anteil zur Verringerung von Schwingungen der Spindelwelle ermöglicht.

Es sei angemerkt, dass somit beispielsweise keine zusätzlichen elektromagnetischen Aktoren in der Motorspindel integriert sein müssen, und dennoch eine Schwingungskompensation für die Spindelwelle - z.B. bei Bedarf - durchgeführt werden kann.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine Motorspindel zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung auf: eine Spindelwelle zum Betreiben eines Fräswerkzeugs; ein erstes mechanisches Lager und ein zweites mechanisches Lager, welche die Spindelwelle drehbar lagern; eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Spindelwelle, wobei die elektrische Antrieb svorrichtung zwischen dem ersten mechanischen Lager und dem zweiten mechanischen Lager angeordnet ist, die elektrische Antriebsvorrichtung aufweisend: einen Stator, welcher eine Mehrphasen-Wicklung mit mindestens fünf Phasen aufweist, wobei die Mehrphasen-Wicklung derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von in die Mehrphasen- Wicklung eingespeisten elektrischen Strömen eine Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung auf einen radialkraftbildenden Anteil, der eine Radialkraft auf die Spindelwelle erzeugt, und einen drehmomentbildenden Anteil, der ein Drehmoment der Spindelwelle erzeugt, variabel aufgeteilt werden kann, einen Rotor, welcher mit der Spindelwelle gekoppelt ist oder in der Spindelwelle ausgebildet ist und eine Antriebssteuerung zum Einspeisen von elektrischen Strömen in die Mehrphasen-Wicklung des Stators, wobei die Antriebs Steuerung eingerichtet ist, die elektrischen Ströme in einem ersten Betriebsmodus der Motorspindel derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators einzuspeisen, dass die Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung im Wesentlichen vollständig dem drehmomentbildenden Anteil zugeteilt wird, und die elektrischen Ströme in einem zweiten Betriebsmodus der Motorspindel derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators einzuspeisen, dass die Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung teilweise auf den radialkraftbildenden Anteil und teilweise auf den drehmomentbildenden Anteil aufgeteilt wird.

Es zeigen

Figuren 1A bis ID jeweils eine Motorspindel gemäß verschiedenen Ausführungsformen;

Figuren 2A und 2B jeweils ein beispielhaftes Wicklungsschema einer Mehrphasen-Wicklung eines Stators gemäß verschiedenen Ausführungsformen;

Figur 3 einen Ausschnitt einer Motorspindel mit einer auf eine Spindelwelle erzeugten Radialkraft und einem auf die Spindelwelle erzeugten Drehmoment, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und

Figur 4 ein Verfahren zum Betreiben einer Motorspindel gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.

Zur spanenden Bearbeitung von Bauteilen, wie beispielsweise einem Fräsen von Bauteilen, werden aufgrund der bei der Bauteilbearbeitung wirkenden Kräfte grundsätzlich Motorspindeln mit mechanischen Lagern verwendet. Allerdings treten bei den mechanisch gelagerten Motorspindeln während der Bauteilbearbeitung fremd- und/oder selbsterregte Schwingungen in der Motorspindel auf, was zu einem erhöhten Werkzeug- und Lagerverschleiß und/oder einer verringerten Oberflächenqualität des bearbeiteten Bauteils führen kann. Es ist wünschenswert, diese fremd- und/oder selbsterregten Schwingungen zu verringern und/oder zu unterdrücken. Dazu können zum Beispiel zusätzliche elektromagnetische Aktoren eingesetzt werden, welche allerdings eine Antriebsleistungsdichte der Motorspindel verringern. Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Motorspindel (z.B. zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung), welche sowohl eine Verringerung und/oder Unterdrückung von Schwingungen (z.B. fremderregte Schwingungen und/oder selbsterregte Schwingungen) in der Motorspindel als auch eine hohe Antriebsleistungsdichte ermöglicht. Dies wird ermöglicht, indem ein Stator der Motorspindel eine Mehrphasen-Wicklung mit mindestens fünf Phasen aufweist, wodurch eine Gesamtleistung der Motorspindel auf einen drehmomentbildenden Anteil zum Antreiben einer Spindelwelle und radialkraftbildenden Anteil zum Verringern von Schwingungen der Spindelwelle aufgeteilt werden kann. Anschaulich kann derart variabel auf Anforderungen (z.B. ein hohes Drehmoment, z.B. eine hohe Schnitttiefe, z.B. eine hohe Oberflächenqualität) an die Motorspindel in verschiedenen Betriebsmodi (z.B. einer Vorbearbeitung, z.B. einer Nachbearbeitung) eingegangen werden.

FIG. 1A bis FIG. ID zeigen jeweils eine Motorspindel 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Eine Motorspindel kann eine Werkzeugspindel mit einem integrierten Motor sein. Anschaulich kann eine Motorspindel als Antriebselement einer Werkzeugmaschine dienen. Ein Motor (z.B. Elektromotor) der Motorspindel kann hierbei eine Spindelwelle (in manchen Aspekten auch als Hauptspindel bezeichnet) direkt antreiben. Anschaulich erfordert die Motorspindel keine zusätzlichen Getriebe oder Keilriemen zum Antreiben der Spindelwelle.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 in einer spanenden Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden. Eine spanende Bearbeitungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Fräsvorrichtung sein. Zum Beispiel kann die Motorspindel 100 zum Antreiben eines Fräswerkzeugs der Fräsvorrichtung verwendet werden. Anschaulich kann die Motorspindel 100 eine Frässpindel sein.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 eine Spindelwelle 102 aufweisen. Die Spindelwelle 102 kann eingerichtet sein, ein Werkzeug (z.B. ein Fräswerkzeug) zu betreiben (z.B. antreiben). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spindelwelle 102 mit einer Werkzeugschnittstelle 124 (siehe zum Beispiel FIG: 1B) gekoppelt sein. Die Werkzeugschnittstelle 124 kann derart eingerichtet sein, dass das Werkzeug (z.B. das Fräswerkzeug) angekuppelt werden kann. Zum Beispiel kann die Werkzeugschnittstelle 124 ein Spannfutter aufweisen oder dieses sein. Die Spindelwelle 102 kann derart mit der Werkzeugschnittstelle 124 gekoppelt sein, dass ein Drehmoment von der Spindelwelle 102 auf ein an die Werkzeugschnittstelle 124 angekuppeltes Werkzeug übertragen werden kann.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Werkzeugschnittstelle 124 in die Spindelwelle 102 integriert sein. Die Werkzeugschnittstelle 124 kann zum Beispiel ein Steilkegel oder ein Hohl schaftkegel sein oder aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spindelwelle 102 eine Hohlwelle aufweisen. Zum Beispiel kann ein Werkzeugspanner zum Ankuppeln des Werkzeugs in die Hohlwelle integriert sein. Anschaulich kann die Spindelwelle 102 kreiszylinderförmig oder hohlkreiszylinderförmig sein. Anschaulich zeigen die FIG. 1 A bis FIG. ID eine Rotationssymmetrieachse 120. Anschaulich kann die hierin beschriebene Motorspindel 100 im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationssymmetrieachse 120 sein.

Wie hierin beschrieben, kommen bei Motorspindeln aufgrund der wirkenden Kräfte grundsätzlich mechanische Lager zum Einsatz. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 ein erstes mechanisches Lager 104 aufweisen. Die Motorspindel 100 kann ein zweites mechanisches Lager 106 aufweisen. Das erste mechanische Lager 104 und das zweite mechanische Lager 106 können die Spindelwelle 102 drehbar lagern. Eine spanende Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines an die Werkzeugschnittstelle 124 angekuppelten Werkzeugs kann zu (vergleichsweise hohen) Radialkräften (z.B. circa 500 N unter Annahme eines Vollschnitts in C45 mit einem vierschneidigen Schaftfräser bei einem Zahnvorschub von 0, 1 mm pro Zahn und Umdrehung und einer Schnitttiefe von 5 mm nach dem Schnittkraftmodell von Kienzl e) auf die Spindelwelle 102 führen. Wie hierin beschrieben, werden zur Aufnahme der bei einer spanenden Bearbeitung wirkenden Kräfte (z.B. der Radialkräfte und der Axialkräfte) lagerlose Motoren aufgrund der deutlich geringeren dynamischen Steifigkeit als nicht sinnvoll erachtet. Das erste mechanische Lager 104 und das zweite mechanische Lager 106 können die Spindelwelle 102 derart drehbar lagern, dass eine Radialkraft (bzw. Radialkräfte) aufgenommen werden kann. Zum Beispiel können das erste mechanische Lager 104 und das zweite mechanische Lager 106 jeweils ein Radiallager (z.B. ein Kugellager) aufweisen. Das erste mechanische Lager 104 und das zweite mechanische Lager 106 können die Spindelwelle 102 derart drehbar lagern, dass eine Radialkraft (bzw. Radialkräfte) und eine Axialkraft (z.B. zumindest eine einseitig wirkende Axialkraft) aufgenommen werden können. Zum Beispiel können das erste mechanische Lager 104 und das zweite mechanische Lager 106 jeweils ein Radiallager (z.B. ein Kugellager) und/oder ein Radiaxlager (z.B. ein Schrägkugellager) aufweisen. Es wird verstanden, dass das erste mechanische Lager 104 und/oder das zweite mechanische Lager 106 auch jeweils mehrere Lager aufweisen kann. Zum Beispiel können das erste mechanische Lager 104 und/oder das zweite mechanische Lager 106 jeweils zwei (oder mehr) Schrägkugellager aufweisen. Zum Beispiel können die beiden Schrägkugellager derart angeordnet sein, dass eines der beiden Schrägkugellager eine Axialkraft in eine erste Richtung aufnehmen kann und dass das andere der beiden Schrägkugellager eine Axialkraft in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung aufnehmen kann (Stützlagerung, siehe zum Beispiel FIG. ID).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 eine elektrische Antriebsvorrichtung 108 aufweisen. Die elektrische Antriebsvorrichtung 108 kann zwischen dem ersten mechanischen Lager 104 und dem zweiten mechanischen Lager 106 angeordnet sein. Die elektrische Antrieb svorrichtung 108 kann die Spindelwelle 102 zumindest teilweise umgeben (z.B. vollständig umgeben bezüglich der Rotationssymmetrieachse 120). Die elektrische Antriebsvorrichtung 108 kann eingerichtet sein, die Spindelwelle 102 anzutreiben. Die elektrische Antriebsvorrichtung 108 kann einen Motor (z.B. einen Elektromotor) aufweisen oder von diesem gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Antriebsvorrichtung 108 einen Rotor 112 (in manchen Aspekten auch als Motorläufer bezeichnet) aufweisen. Der Rotor 112 kann mit der Spindelwelle 102 gekoppelt sein. Der Rotor 112 kann in der Spindelwelle 102 ausgebildet sein. Der Rotor 112 kann derart eingerichtet sein, dass eine Radialkraft und ein Drehmoment auf die Spindelwelle 102 übertragen werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Rotor 112 ein permanentmagnetisches Material (z.B. ein oder mehrere Permanentmagnete) aufweisen bzw. aus diesem bestehen. Anschaulich kann die Motorspindel 100 einen permanentmagnetisch erregten Rotor aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Rotor 112 im Wesentlichen lediglich (z.B. mehr als 90 %, z.B. mehr als 95 %) in weichmagnetisches Material aufweisen bzw. aus diesem bestehen. Zum Beispiel kann die Antrieb svorrichtung 108 eine weichmagnetische Reluktanzmaschine (z.B. eine Synchronreluktanzmaschine) aufweisen oder sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Rotor 112 einen Käfig (z.B. einen auflagerlose Motoren angepassten Käfig) aufweisen. Zum Beispiel kann die Antriebsvorrichtung 108 eine Asynchronmaschine mit Käfigläufer aufweisen oder sein. Es wird verstanden, dass in dem Fall, dass der Rotor 112 ein permanentmagnetisches Material oder einen Käfig aufweist, der Rotor 112 ferner auch ein weichmagnetisches Material aufweisen kann. Anschaulich kann der Rotor 112 ein permanentmagnetisches Material, lediglich ein weichmagnetisches Material, oder einen Käfig aufweisen.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Antriebsvorrichtung 108 einen Stator 110 (in manchen Aspekten auch als Aktivteil bezeichnet) aufweisen.

Die bei einer spanenden Bearbeitung eines Bauteils wirkenden Radialkräfte können zwar mittels der mechanischen Lager (z.B. dem ersten mechanischen Lager 104 und dem zweiten mechanischen Lager 106) zumindest aufgenommen werden, allerdings kann die spanende Bearbeitung des Bauteils zu Schwingungen (z.B. fremderregten Schwingungen, z.B. selbsterregten Schwingungen) der Spindelwelle 102 führen. Schwingungen der Spindelwelle 102 können zum Beispiel einen Werkzeug- und Lagerverschleiß erhöhen und/oder eine Oberflächenqualität des bearbeiteten Bauteils verringern. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 102 weder Aktoren noch andere Wicklungssysteme zusätzlich zu dem Rotor 112 und dem Stator 110 aufweisen. Anschaulich kann die elektrische Antriebsvorrichtung 108 gemäß verschiedenen Ausführungsformen nur den Rotor 112 und den Stator 110 aufweisen.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 ein Gehäuse 114 aufweisen. Die Spindelwelle 102, das erste mechanische Lager 104, das zweite mechanische Lager 106 und die elektrische Antriebsvorrichtung 108 können in dem Gehäuse 114 angeordnet sein.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Stator 110 eingerichtet sein, sowohl einen Antrieb der Spindelwelle 102 als auch eine Verringerung von Schwingungen der Spindelwelle 102 zu ermöglichen (auch aktive Schwingungsdämpfung genannt). Anschaulich sind dadurch keine zusätzlichen Aktoren und/oder anderen Wicklungssysteme erforderlich, um Schwingungen der Spindelwelle 102 zu verringern (z.B. zu kompensieren). Anschaulich ermöglicht das hierin beschriebene variable Aufteilen der Gesamtleistung eine Verringerung von Schwingungen der Spindelwelle 102 bei gleichzeitigem Erhalt der Leistungsdichte der Motorspindel 100. Im Gegensatz dazu führen zusätzliche Aktoren und/oder andere Wicklungssysteme zu einer Verlängerung der Motorspindel, wodurch eine Steifigkeit der Motorspindel verringert wird, und/oder zu einem kleineren Bauraum für den Elektromotor, wodurch eine Leistung der Motorspindel zur Drehmomentbildung verringert wird.

Der Stator 110 kann eine Mehrphasen-Wicklung mit mindestens fünf Phasen (z.B. genau fünf Phasen, z.B. sechs Phasen, z.B. mehr als sechs Phasen, bevorzugt zwölf Phasen) aufweisen. Ein beispielhaftes Wicklungsschema 200A einer Mehrphasen-Wicklung mit sechs Phasen ist in FIG. 2A dargestellt. Ein beispielhaftes Wicklungsschema 200B einer Mehrphasen-Wicklung mit zwölf Phasen ist in FIG. 2B dargestellt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 eingespeisten elektrischen Strömen eine Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 auf einen radialkraftbildenden Anteil, PR , und einen drehmomentbildenden Anteil, PD , variabel aufgeteilt werden. Die Gesamtleistung, P _ges , kann eine maximale elektrische Leistung der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 sein. FIG. 3 zeigt einen Ausschnitt 300 der Motorspindel 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der mittels der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 erzeugte drehmomentbildende Anteil, PD , kann ein Drehmoment, MD , der Spindelwelle 102 erzeugen. Anschaulich kann das Drehmoment, MD , der Spindelwelle 102 zu einer Rotation der Spindelwelle 102 führen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein mit der Spindelwelle 102 gekoppeltes Werkzeug (z.B. ein an die Werkzeugschnittstelle 124 angekuppeltes Werkzeug) mittels des Drehmoments, MD , der Spindelwelle 102 angetrieben werden. Der mittels der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 erzeugte radialkraftbildende Anteil, PR, kann eine Radialkraft, FR, auf die Spindelwelle 102 erzeugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erzeugte Radialkraft, FR, Schwingungen der Spindelwelle 102 verringern (z.B. kompensieren). Anschaulich kann die hierin beschriebene elektrische Antriebsvorrichtung 108 aufgrund der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 imstande sein, sowohl einen Antrieb der Spindel welle 102 als auch eine Verringerung von Schwingungen der Spindelwelle 102 zu ermöglichen. Es wird verstanden, dass die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 für jede Phase der mindestens fünf Phasen einen jeweiligen elektrischen Leiter aufweisen kann. Die elektrischen Leiter einer Mehrphasen-Wicklung können ihre jeweilige räumliche Position zueinander verändern. Zum Beispiel können die elektrischen Leiter einer Mehrphasen-Wicklung verdrillt und/oder gesehnt sein.

Mit Bezug auf die FIG. 1 A bis ID, kann die Motorspindel 100 eine Antriebs Steuerung 122 aufweisen. Die Antriebs Steuerung 122 kann eingerichtet sein, elektrische Ströme in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen. Die Antriebs Steuerung 122 kann eingerichtet sein, elektrische Ströme derart variabel in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen, dass eine jeweils gewünschte Aufteilung der Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 auf den radialkraftbildenden Anteil, PR , und den drehmomentbildenden Anteil, PD , im Wesentlichen erreicht wird (z.B. Pges=PR+PD). Zum Beispiel kann ein Anteil in einem Bereich von ungefähr 0 % bis ungefähr 100 % der Gesamtleistung dem drehmomentbildenden Anteil, PD , zugewiesen werden und der verbleibende Anteil (d.h. 100 %-PD) kann dem radialkraftbildenden Anteil, PR , zugewiesen werden, oder vice versa. Im Gegensatz zu einem zusätzlichen Aktor zur Verringerung von Schwingungen ermöglicht die hierin beschriebene variable (z.B. flexible) Aufteilung der Gesamtleistung, P _ges , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 eine größere Leistungsdichte (da kein zusätzliches Wicklungssystem benötigt wird, welches eine Bauteilgröße vergrößert oder eine Größe der elektrischen Antriebsvorrichtung verringert). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird außer der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 kein anderes Wicklungssystem benötigt, wodurch das hierin beschriebene variable Aufteilen der Gesamtleistung bei gleicher Bauteilgröße eine höhere maximale Radialkraft oder wahlweise ein höheres maximales Drehmoment ermöglichen kann. Anschaulich können Schwingungen der Motorspindel 100 mittels einer einzigen Wicklung (der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110) verringert (z.B. kompensiert) werden. Anschaulich ermöglicht die Mehrphasen-Wicklung des Stators eine aktive Dämpfung von Schwingungen der Spindelwelle 102. Dies ermöglicht beispielsweise eine Aufrüstung herkömmlicher Motorspindeln, indem lediglich der Stator und die Antriebs Steuerung (in manchen Aspekten auch als Einspeiseeinrichtung bezeichnet) der Motorspindel getauscht wird, wodurch die Motorspindel anschließend imstande ist, Schwingungen der Spindelwelle aktiv zu verringern. Anschaulich kann derart bei gleichem maximalen Drehmoment die zusätzliche Funktion der Schwingungsdämpfung erreicht werden.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebssteuerung 122 eingerichtet sein, zwei verschiedene elektrische Stromsysteme, Ii und h , in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen. Ein erstes Stromsystem, Ii , kann für jede Phase, n, der mindestens fünf Phasen, n=l,2,...,N mitN>5, einen jeweiligen elektrischen Strom, ii _,n , aufweisen (d.h.

11 =[ii,i bis ii,N ]). Ein zweites Stromsystem, h , kann für jede Phase, n, der mindestens fünf Phasen, n=l,2,...,N mitN>5, einen jeweiligen elektrischen Strom, 12 _{, n} , aufweisen (d.h.

12 =[12,1 bis 12,N ]). Die Antriebssteuerung 122 kann eingerichtet sein, die elektrischen Ströme in einem jeweiligen Betriebsmodus (z.B. dem ersten Betriebsmodus, z.B. dem zweiten Betriebsmodus) der Motorspindel 100 als Überlagerung des ersten Stromsystems, Ii , und des zweiten Stromsystems, h , zu ermitteln (bzw. die ermittelten elektrischen Ströme einzuspeisen). Anschaulich kann ein Anteil einer Überlagerung des ersten Stromsystems, Ii , und des zweiten Stromsystems, h , den radialkraftbildenden Anteil, PR , und den drehmomentbildenden Anteil, PD , auf welche die Gesamtleistung, P _es , aufgeteilt wird, definieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Stromsystem, h , eine von dem ersten Stromsystem, Ii , verschiedene Phasenverschiebung aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Stromsystem, Ii , und das zweite Stromsystem, h Jeweils ein Magnetfeld in einem Luftspalt zwischen dem Rotor 112 und dem Stator 110 erzeugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Stromsystem, Ii , zumindest die Grundwelle (Bi i des magnetischen Feldes zur Momentbildung erzeugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Stromsystem, h , zumindest die Grundwelle Bi 2 des magnetischen Feldes zur Kraftbildung erzeugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die von der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 erzeugte Radialkraft, FR , aufgrund einer Wechselwirkung der Grundschwingung Bi 2 mit der Grundschwingung Bi 1 und der Grundschwingung des Rotorfelds, Bi _r erzeugt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das von der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 erzeugte Drehmoment, MD , aufgrund einer Wechselwirkung der Grundschwingung Bi 1 und der Grundschwingung Bi _r erzeugt werden. Anschaulich kann die Radialkraft, FR , mittels des zweiten Stromsystems, I2 , erzeugt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Stromsystem, Ii , das Drehmoment, MD , erzeugen. Daher kann eine anteilsmäßige Überlagerung des ersten Stromsystems, Ii , und des zweiten Stromsystems, I2 , den radialkraftbildenden Anteil, PR (resultierend aus dem zweiten Stromsystem, I2 ) und den drehmomentbildenden Anteil, PD , (resultierend aus dem ersten Stromsystem, Ii ) definieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebssteuerung 122 eingerichtet sein, das erste Stromsystem, Ii , in ein erstes d-q-Koordinatensystem zu transformieren und das zweite Stromsystem, I2 , in ein zweites d-q- Koordinatensystem zu transformieren. Anschaulich kann die d-Komponente eine magnetische Flussdichte im Rotor 112 angeben und die q-Komponente kann das erzeugte Drehmoment,

MD , beschreiben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebs Steuerung 122 eingerichtet sein, die in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisenden elektrischen Ströme (z.B. I=[ii bis IN ]) mittels einer inversen d-q-Transformation der d-Komponente, Iid , des ersten Stromsystems, der q-Komponente, Iiq , des ersten Stromsystems, der d-Komponente, hd , des zweiten Stromsystems und der q-Komponente, Lq , des zweiten Stromsystems zu ermitteln.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Leiter, die mehreren Phasen der Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 zugeordnet sind, auf einen gemeinsamen Stempunkt verschaltet sein. Dies kann so eingerichtet sein, dass sich die durch das eingeprägte erste Stromsystem, Ii , und das eingeprägte zweite Stromsystem, I2 , ergebenden Phasenströme (ii,n+ 12, n) für n=l,2, ... ,N mit N > 5 zu Null aufsummieren. Auf diese Weise können ein oder mehrere mehrphasige (N > 5) Drehstromsysteme erzeugt werden. Zum Beispiel ist auf diese Weise in dem Fall der in FIG. 2B dargestellten zwölfphasigen Mehrphasen-Wicklung die Bildung von zwei sechsphasigen Drehstromsystemen oder von drei vierphasigen Drehstromsystemen möglich. Die auf diese Weise erzeugten Drehstromsysteme können symmetrische (z.B. wenn nur das erste Stromsystem, Ii , oder das zweite Stromsystem, I2 , eingeprägt wird) oder asymmetrische Drehstromsysteme (z.B. wenn das erste Stromsystem, Ii , und das zweite Stromsystem, I2 , eingeprägt werden) sein. Die Existenz dieser Drehstromsysteme kann zum Beispiel in der Leistungselektronik (vorteilhaft) ausgenutzt werden.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebssteuerung 122 eingerichtet sein, die elektrischen Ströme in Abhängigkeit eines Betriebsmodus oder mehrerer Betriebsmodi der Motorspindel 100 in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen. Zum Beispiel kann die Antriebs Steuerung 122 eingerichtet sein, die elektrischen Ströme in einem ersten Betriebsmodus der Motorspindel 100 derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen, dass die Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antrieb svorrichtung 108 im Wesentlichen vollständig (z.B. mindestens ungefähr 95 %, z.B. bis zu 100 %) dem drehmomentbildenden Anteil, PD , zugeteilt wird. Anschaulich kann in dem ersten Betriebsmodus der Motorspindel 100 der drehmomentbildende Anteil, PD , im Wesentlichen der Gesamtleistung, P _ges , der elektrischen Antrieb svorrichtung 108 entsprechen. Zum Beispiel kann die Antriebs Steuerung 122 eingerichtet sein, die elektrischen Ströme in einem zweiten Betriebsmodus der Motorspindel 100 derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators 110 einzuspeisen, dass die Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antrieb svorrichtung 108 teilweise (z.B. mindestens 10 %, z.B. mindestens 20 %, z.B. mindestens 50 %, z.B. mehr als 50 %) auf den radialkraftbildenden Anteil, PR , und teilweise (z.B. der verbleibende Anteil der Gesamtleistung) auf den drehmomentbildenden Anteil, PD , aufgeteilt wird.

Zum Beispiel kann der erste Betriebsmodus der Motorspindel 100 eine Vorbearbeitung, wie beispielsweise ein Schruppen, eines Bauteils sein (z.B. mittels eines an die Werkzeugschnittstelle 124 angekuppelten Werkzeugs). Diese Vorbearbeitung kann beispielsweise ein hohes Drehmoment (z.B. bei Drehzahlen von bis 10000 1/min) erfordern und keine hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität (z.B. eine Oberflächenrauheit von weniger als Ra =30 pm) des bearbeiteten Bauteils stellen. Anschaulich kann hierbei die Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 vollständig (z.B. mindestens ungefähr 95 %, z.B. bis zu 100 %) dem drehmomentbildenden Anteil, PD , zugewiesen werden. Zum Beispiel kann der zweite Betriebsmodus der Motorspindel 100 eine Vorbearbeitung, wie beispielsweise ein Schruppen, oder eine Nachbearbeitung, wie beispielsweise ein Schlichten, eines Bauteils sein (z.B. mittels eines an die Werkzeugschnittstelle 124 angekuppelten Werkzeugs). Im Falle einer Vorbearbeitung kann es sich um einen Arbeitspunkt handeln, der aufgrund der gewählten Spindeldrehzahl ohne das Aufbringen einer Dämpfungskraft bereits bei einer nicht vollständigen Ausnutzung des maximalen drehmomentbildenden Anteils PD instabil ist. Ein Erzeugen einer Dämpfung (d.h. das Erzeugen eines radialkraftbildenden Anteils) bei der Vorbearbeitung kann zum Beispiel eine erhöhte maximale Schnitttiefe beim Fräsen ermöglichen. Im Falle einer Nachbearbeitung kann diese beispielsweise ein geringeres Drehmoment erfordern, und/oder hohe Anforderungen an die Oberflächenqualität (z.B. eine Oberflächenrauheit von mindestens R _z =10 pm) des bearbeiteten Bauteils stellen. Zum Beispiel kann eine Nachbearbeitung einen im Vergleich zu der Vorbearbeitung geringeren Material ab trag mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl der Spindelwelle aufweisen, so dass im Vergleich zu der Vorbearbeitung kleinere Drehmomente erforderlich sind. Anschaulich kann in beiden Fällen die Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 teilweise dem radialkraftbildenden Anteil, PR , zugewiesen werden, so dass die aus dem radialkraftbildenden Anteil, PR , resultierende Radialkraft, FR , Schwingungen der Spindelwelle 102 verringert. Ein anderer Anteil der Gesamtleistung, P _ges , der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 kann dem drehmomentbildenden Anteil, PD , zuwiesen werden, so dass das aus dem drehmomentbildenden Anteil, PD , resultierende Drehmoment, MD , eine Bearbeitung (z.B. Grob- oder Feinbearbeitung) des Bauteils ermöglicht.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Motorspindel 100 eine Detektionsvorrichtung 126 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. IC und FIG. ID). Die Detektionseinrichtung 126 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen innerhalb der Spindelwelle 102 angeordnet sein. Die Detektionsvorrichtung 126 kann eingerichtet sein, einen Schwingungszustand der Spindelwelle 102 zu detektieren (z.B. zu erfassen). Zum Beispiel kann die Detektionsvorrichtung 126 eingerichtet sein, eine Radialauslenkung und eine Drehzahl der Spindelwelle 102 zu detektieren. Anschaulich kann die Radialauslenkung der Spindelwelle 102 den Schwingungszustand der Spindelwelle 102 charakterisieren. Zum Beispiel kann die Detektionsvorrichtung 126 eingerichtet sein, eine Temperatur der Spindelwelle 102 zu detektieren. Anschaulich können die Radialauslenkung der Spindelwelle 102 und/oder die Temperatur der Spindelwelle 102 den Schwingungszustand der Spindelwelle 102 charakterisieren. Optional kann die Motorspindel 100 ein oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Die ein oder mehreren Temperatursensoren können eingerichtet sein, eine Temperatur des ersten mechanischen Lagers 104 und/oder eine Temperatur des zweiten mechanischen Lagers 106 zu detektieren. Zum Beispiel können die Radialauslenkung der Spindelwelle 102, die Temperatur der Spindelwelle 102, die Temperatur des ersten mechanischen Lagers 104 und/oder die Temperatur des zweiten mechanischen Lagers 106 den Schwingungszustand sowie die Drehzahl der Spindelwelle 102 charakterisieren.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebssteuerung 122 eingerichtet sein, die Gesamtleistung, P _es , der elektrischen Antrieb svorrichtung 108 in dem zweiten Betriebsmodus der Motorspindel 100 in Abhängigkeit der detektierten Radialauslenkung der Spindelwelle 102 variabel auf den radialkraftbildenden Anteil, PR , und den drehmomentbildenden Anteil, PD , aufzuteilen. Wie hierin beschrieben, kann die Antriebssteuerung 122 eingerichtet sein, das erste Stromsystem, Ii , und das zweite Stromsystem, h , zu überlagern gemäß einer gewünschten Aufteilung der Gesamtleistung, P _ges , der elektrischen Antrieb svorrichtung 108 auf den radialkraftbildenden Anteil, PR , und den drehmomentbildenden Anteil, PD .

Die Antriebs Steuerung 122 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart eingerichtet sein, dass sie anhand einer Drehzahl vorgabe und des gemessenen (z.B. detektierten) aktuellen Drehzahlwertes das nötige Stromsystem Ii zur Erzeugung eines Drehmoments, MD, ermittelt. Die Antriebssteuerung 122 kann ferner derart eingerichtet sein, dass sie im zweiten Betriebsmodus anhand des detektierten Schwingungszustands der Spindelwelle 102 auf den tatsächlichen Schwingungszustand in der Mitte der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 schließt (z.B. den tatsächlichen Schwingungszustand in der Mitte der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 anhand des detektierten Schwingungszustands der Spindelwelle 102 ermittelt). Auf Basis dieses tatsächlichen Schwingungszustands kann die Antriebssteuerung 122 (z.B. unter der Nutzung eines mechanischen Modells) die für eine aktive Schwingungsdämpfung benötigte Radialkraft, FR, ermitteln. Die Antriebs Steuerung 122 kann ferner derart eingerichtet sein, dass sie aus der benötigten Radialkraft, FR, mittels eines elektromagnetischen Modells das für ihre Erzeugung benötigte zweite Stromsystem, I2, ermittelt und elektromagnetische Kopplungen zwischen den von den beiden Stromsystemen, Ii und I2, erzeugten magnetischen Feldern berücksichtigt und entsprechende Anpassungen vornimmt. Bevorzugt stellt eine unterlagerte Stromregelung das tatsächliche Einprägen dieser Ströme in die Mehrphasen-Wicklung sicher.

Anschaulich kann die Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung 108 während des Betriebs der Motorspindel je nach Anforderungen variabel (z.B. flexibel) auf Radialkraft, FR , und Drehmoment, MD , aufgeteilt werden.

Es wird verstanden, dass die hierin beschriebene Motorspindel 100 optional ferner zusätzliche Elemente herkömmlicher Motorspindeln aufweisen kann, wie beispielsweise ein Kühlsystem zum Kühlen der Motorspindel (z.B. des Stators 110) und/oder ein oder mehrere Befestigungselemente (z.B. ein oder mehrere Flansche) zum Befestigen der Motorspindel an einer Werkzeugvorrichtung (z.B. einem anderen Element einer Fräsvorrichtung). FIG. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400 eines Verfahren (z.B. eines Verfahrens zum Betreiben einer Motorspindel, wie beispielsweise der Motorspindel 100) gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Das Verfahren kann ein Einspeisen erster elektrischer Ströme in eine Mehrphasen-Wicklung einer mechanisch gelagerten Motorspindel zum Aufteilen einer Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel auf einen radialkraftbildenden Anteil und einen drehmomentbildenden Anteil aufweisen (in 402). Die ersten elektrischen Ströme können ein erster Satz an elektrischen Strömen sein, welcher ein zugeordnetes erstes Stromsystem, Ii , und ein zugeordnetes zweites Stromsystem, h , aufweist. Die Mehrphasen-Wicklung der mechanisch gelagerten Motorspindel kann mindestens fünf Phasen aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ersten elektrischen Ströme in einem ersten Bearbeitungsmodus (z.B. einer Vorbearbeitung eines Werkstücks) in die Mehrphasen-Wicklung der mechanisch gelagerten Motorspindel eingespeist werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel im Wesentlichen vollständig (z.B. 95% und mehr) dem drehmomentbildenden Anteil zugeteilt werden. Zum Beispiel kann die Motorspindel in einer Fräsvorrichtung verwendet werden und der erste Bearbeitungsmodus kann ein Schruppen des Werkstücks sein.

Das Verfahren kann ein Einspeisen zweiter elektrischer Ströme in die Mehrphasen-Wicklung der mechanisch gelagerten Motorspindel zum Verändern der Aufteilung der Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel auf den radialkraftbildenden Anteil und den drehmomentbildenden Anteil aufweisen (in 404). Die zweiten elektrischen Ströme können ein zweiter Satz an elektrischen Strömen sein, welcher ein zugeordnetes erstes Stromsystem, Ii , und ein zugeordnetes zweites Stromsystem, h , aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zweiten elektrischen Ströme in einem zweiten Bearbeitungsmodus (z.B. einer Vorbearbeitung oder einer Nachbearbeitung eines Werkstücks) in die Mehrphasen-Wicklung der mechanisch gelagerten Motorspindel eingespeist werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel teilweise auf den drehmomentbildenden Anteil und teilweise (z.B. mindestens 20 %) auf den radialkraftbildenden Anteil aufgeteilt werden. Zum Beispiel kann die Motorspindel in einer Fräsvorrichtung verwendet werden und der zweite Bearbeitungsmodus kann ein Schruppen oder Schlichten des Werkstücks sein.

Im Folgenden werden verschiedene Beispiele bereitgestellt, welche ein oder mehrere Aspekte der Motorspindel 100 und des Verfahrens 400 beschreiben. Es wird verstanden, dass mit Bezug auf die Motorspindel beschriebene Aspekte auch auf das Verfahren zutreffen können und dass die Motorspindel mittels des Verfahrens betrieben werden kann. Beispiel 1 ist eine Motorspindel zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung, die Motorspindel aufweisend: eine Spindelwelle zum Betreiben eines Fräswerkzeugs, ein erstes mechanisches Lager und ein zweites mechanisches Lager, welche die Spindelwelle drehbar lagern; eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Spindelwelle, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung zwischen dem ersten mechanischen Lager und dem zweiten mechanischen Lager angeordnet ist, die elektrische Antrieb svorrichtung aufweisend: einen Stator, welcher eine Mehrphasen-Wicklung mit mindestens fünf Phasen aufweist, wobei die Mehrphasen- Wicklung derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von in die Mehrphasen-Wicklung eingespeisten elektrischen Strömen eine Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung auf einen radialkraftbildenden Anteil, der eine auf die Spindelwelle wirkende Radialkraft erzeugen kann, und einen drehmomentbildenden Anteil, der ein auf die Spindelwelle wirkendes Drehmoment erzeugen kann, variabel aufgeteilt werden kann, einen Rotor, welcher mit der Spindelwelle gekoppelt ist und/oder in der Spindelwelle ausgebildet ist; und eine Antriebssteuerung zum Einspeisen von elektrischen Strömen in die Mehrphasen-Wicklung des Stators, wobei die Antriebssteuerung eingerichtet ist, die elektrischen Ströme in einem ersten Betriebsmodus der Motorspindel derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators einzuspeisen, dass die Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung im Wesentlichen vollständig dem drehmomentbildenden Anteil zugeteilt wird, und die elektrischen Ströme in einem zweiten Betriebsmodus der Motorspindel derart in die Mehrphasen-Wicklung des Stators einzuspeisen, dass die Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung teilweise auf den radialkraftbildenden Anteil und teilweise auf den drehmomentbildenden Anteil aufgeteilt wird.

In Beispiel 2 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass die Antriebssteuerung eingerichtet ist, die elektrischen Ströme, die in dem ersten Betriebsmodus und/oder zweiten Betriebsmodus in die Mehrphasen-Wicklung eingespeist werden, als eine Überlagerung eines ersten Stromsystems und eines zweiten Stromsystems zu ermitteln.

In Beispiel 3 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 2 optional ferner aufweisen, dass das zweite Stromsystem eine von dem ersten Stromsystem verschiedene Phasenverschiebung aufweist.

In Beispiel 4 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 2 oder 3 optional ferner aufweisen, dass eine anteilsmäßige Überlagerung des ersten Stromsystems und des zweiten Stromsystems den radialkraftbildenden Anteil und den drehmomentbildenden Anteil der Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung definieren.

In Beispiel 5 kann die Motorspindel gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional ferner aufweisen: eine Detektionsvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Schwingungszustand der Spindelwelle zu detektieren, wobei die Antriebssteuerung eingerichtet ist, die Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung in dem zweiten Betriebsmodus der Motorspindel in Abhängigkeit des detektierten Schwingungszustands variabel auf den radialkraftbildenden Anteil und den drehmomentbildenden Anteil aufzuteilen.

In Beispiel 6 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional ferner aufweisen, dass der erste Betriebsmodus (z.B. ein erster Bearbeitungsmodus einer Fräsmaschine) der Motorspindel eine Vorbearbeitung (z.B. ein Schruppen) eines Bauteils mittels des Fräswerkzeugs aufweist, und/oder wobei der zweite Betriebsmodus (z.B. ein zweiter Bearbeitungsmodus einer Fräsmaschine) der Motorspindel ebenfalls eine Vorbearbeitung (z.B. ein Schruppen) oder eine Nachbearbeitung (z.B. ein Schlichten) des Bauteils mittels des Fräswerkzeugs aufweist.

In Beispiel 7 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional ferner aufweisen, dass die Mehrphasen-Wicklung des Stators für jede Phase der mindestens fünf Phasen mindestens einen jeweiligen elektrischen Leiter aufweist.

In Beispiel 8 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 7 optional ferner aufweisen, dass der Stator keine andere Wicklung als die Mehrphasen-Wicklung aufweist.

In Beispiel 9 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 optional ferner aufweisen, dass die Motorspindel keine andere Wicklung als die Mehrphasen-Wicklung des Stators und eine Wicklung des Rotors aufweist.

In Beispiel 10 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 optional ferner aufweisen, dass die Motorspindel keinen elektromagnetischen Aktor aufweist.

In Beispiel 11 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 optional ferner aufweisen, dass das erste mechanische Lager mindestens ein erstes mechanisches Radiallager aufweist, und/oder wobei das zweite mechanische Lager mindestens ein zweites mechanisches Radiallager aufweist;

In Beispiel 12 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 11 optional ferner aufweisen, dass die Mehrphasen-Wicklung derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von in die Mehrphasen-Wicklung eingespeisten elektrischen Strömen dem drehmomentbildenden Anteil variabel ein Anteil in einem Bereich von 0 % bis 100 % der Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung zugewiesen werden kann, wobei dem radialkraftbildenden Anteil der verbleibende Anteil der Gesamtleistung der elektrischen Antrieb svorrichtung zugewiesen wird (oder vice versa). Beispiel 13 ist eine Motorspindel zur Verwendung in einer Fräsvorrichtung, die Motorspindel aufweisend: eine mechanisch gelagerte Spindelwelle zum Betreiben eines Fräswerkzeugs, eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Spindelwelle, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung aufweist: einen Stator, welcher eine Mehrphasen-Wicklung mit mindestens fünf Phasen aufweist, wobei die Mehrphasen-Wicklung derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von in die Mehrphasen-Wicklung eingespeisten elektrischen Strömen eine Gesamtleistung der elektrischen Antriebsvorrichtung auf einen radialkraftbildenden Anteil, der eine auf die Spindelwelle wirkende Radialkraft erzeugen kann, und einen drehmomentbildenden Anteil, der ein auf die Spindelwelle wirkendes Drehmoment erzeugen kann, variabel aufgeteilt werden kann, einen Rotor, welcher mit der Spindelwelle gekoppelt ist und/oder in der Spindelwelle ausgebildet ist; und eine Einspeiseschnittstelle zum Einspeisen von elektrischen Strömen in die Mehrphasen-Wicklung des Stators derart, dass die elektrischen Ströme variabel zwischen dem drehmomentbildenden Anteil und dem radialkraftbildenden Anteil aufgeteilt werden können.

Beispiel 14 ist eine Fräsvorrichtung, die eine Motorspindel gemäß einem der Beispiele 1 bis 13 aufweist.

Beispiel 15 ist ein Verfahren, aufweisend: Einspeisen erster elektrischer Ströme in eine Mehrphasen-Wicklung einer mechanisch gelagerten Motorspindel zum Aufteilen einer Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel auf einen radialkraftbildenden Anteil und einen drehmomentbildenden Anteil, und Einspeisen zweiter elektrischer Ströme in die Mehrphasen-Wicklung der mechanisch gelagerten Motorspindel zum Verändern der Aufteilung der Gesamtleistung der mechanisch gelagerten Motorspindel auf den radialkraftbildenden Anteil und den drehmomentbildenden Anteil.