BR112018009968B1

BR112018009968B1 - Sistema de isolação de anéis porta-escova de motores de indução trifásicos com rotor de anéis e anel portaescova correspondente

Info

Publication number: BR112018009968B1
Application number: BR112018009968-6A
Authority: BR
Inventors: Tiago Mai
Original assignee: Weg Equipamentos Elétricos S.a.
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2022-07-05
Also published as: WO2017083942A1; BR112018009968A2

Abstract

SISTEMA DE ISOLAÇÃO DE ANÉIS PORTA-ESCOVA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS COM ROTOR DE ANÉIS E ANEL PORTAESCOVA CORRESPONDENTE. A presente invenção se refere a um sistema de isolação montado ao redor do eixo (3) de uma máquina elétrica girante dotada de anéis coletores (5) e disposta em um invólucro (10), compreendendo um conjunto de anéis porta-escova (7) aos quais são fixadas escovas (4), em que cada anel porta-escova (7) é fixado radialmente por intermédio de isoladores (9) a uma estrutura de sustentação (8) que é fixada ao invólucro (10), também radialmente, em que os isoladores (9) são montados à estrutura de sustentação (8) utilizando-se furações oblongas, em que é prevista uma folga para ajuste (X) nos elementos de fixação entre os anéis porta-escova (7) e os isoladores (9). Além disso, a presente invenção se refere a um anel porta-escova (7) correspondente.

Description

Campo de aplicação

[001] A presente invenção pertence ao campo dos coletores de corrente de máquinas elétricas girantes, mais especificamente dos porta-escovas de coletores de motores e geradores elétricos.

Fundamentos da invenção

[002] A máquina assíncrona trifásica é um equipamento extremamente difundido no universo das máquinas elétricas girantes. Ao operar como motor, ela transforma energia elétrica em força motriz bastante útil ao acionamento de cargas industriais. Operando como gerador, converte a energia dos ventos ou de pequenos aproveitamentos hidráulicos em energia elétrica.

[003] De um modo geral, a máquina assíncrona trifásica apresenta duas modalidades construtivas para seus rotores: gaiola e bobinado.

[004] A máquina assíncrona de gaiola é o conceito de construção mais simples e tem ampla utilização pelo mercado, sendo seu arranjo constituído basicamente de um estator, com a função de indutor, e de um rotor com bobinas curto-circuitadas que reage ao campo rotativo gerado no estator, resultando em movimento de rotação no eixo do motor.

[005] Já o conceito construtivo de rotor bobinado destaca-se pelo acesso ao circuito elétrico do rotor, oferecendo melhores condições de controle operacional, apresentando-se como uma alternativa bastante atraente, uma vez que o acesso ao circuito elétrico do rotor permite o controle de velocidade, a elevação do torque de partida e a redução da corrente de rotor bloqueado, o que é possível por meio do uso de resistências externas ou reostatos.

[006] Para possibilitar o acesso elétrico ao circuito elétrico do rotor são utilizados conjuntos de escovas que promovem o contato físico para condução de corrente através de anéis instalados ao redor do eixo da máquina elétrica. Cabos conduzem a corrente do anel até o circuito elétrico do rotor permitindo, assim, uma conexão elétrica estática a um componente girante.

[007] As escovas que fazem o contato com os anéis são dispostas em elementos construtivos chamados de porta-escovas, que garantem o seu correto posicionamento mecânico.

Estado da técnica

[008] São conhecidas do estado da técnica diversas soluções para a fixação mecânica das escovas em máquinas elétricas girantes da espécie descrita acima.

[009] Uma das soluções atualmente empregadas é a da própria titular da presente invenção, representada pela Figura 1, anexa, que constitui-se de um conjunto porta-escovas composto por três anéis de cobre (a) onde são fixadas as escovas (b). Ditos anéis de cobre (a) são suportados por três barras (c) com conjuntos de isoladores (d) em uma configuração alternada e paralela ao eixo do motor da máquina elétrica girante, ou seja, em configuração axial. Ditas barras (c) são fixadas pelas suas extremidades a dois anéis de aço (e) usinados. Este conjunto por sua vez é montado a um suporte usinado, fixado a uma caixa de proteção do ventilador ou à tampa traseira da máquina elétrica girante. O conjunto todo é protegido e estruturado por um invólucro ou caixa de proteção. Esta construção possui algumas desvantagens evidentes, como a necessidade de se montar os anéis de cobre (a) que portam as escovas (b) em um conjunto porta- escovas, o que onera o conjunto em termos de material e complexidade de montagem. Além disso, o conjunto é fixado axialmente limitando e até inibindo as possibilidades de regulagem radial. Também não há como ajustar individualmente os anéis de cobre (a).

[010] Outra solução do estado da técnica pertinente é o suporte de escovas revelado pelo documento patentário chinês número CN103904519, no qual os porta-escovas e os conectores são montados separadamente, entretanto, a estrutura tem fixação axial e não possibilita a regulagem radial das escovas e muito menos a regulagem radial independente.

[011] Outro documento pertinente é o documento patentário alemão DE4009851 que revela um porta-escovas pivotável, porém, assim como os exemplos anteriores, de construção e montagem complexas e onerosas, sem a possibilidade de regulagem axial nem radial independente.

[012] Como pode ser inferido a partir da descrição do estado da técnica, existe espaço e demanda para um sistema aprimorado de isolação de anéis porta-escova de motores de indução trifásicos com rotor de anéis, que resolva os problemas do estado da técnica referenciado, provendo um sistema desta espécie dotado de parte condutiva e parte não-condutiva ou de suporte independentes entre si, com anéis porta-escovas independentes entre si, fixados radialmente em torno do eixo da máquina girante e com possibilidade de regulagem radial individual de cada um desses anéis, o sistema possibilita também o ajuste axial do conjunto de anéis com escovas.

Objetivos da invenção

[013] Um dos objetivos da presente invenção é, portanto, prover um sistema de acordo com as características da reivindicação 1 do quadro reivindicatório anexo.

[014] Outro objetivo da presente invenção é prover um anel porta-escova de acordo com as características da reivindicação 4 do quadro reivindicatório anexo.

[015] Demais características e detalhamentos das características são representados pelas reivindicações dependentes.

Breve descrição das figuras

[016] Para melhor entendimento e visualização do objeto da presente invenção, a mesma será agora descrita com referência às figuras anexas, representando o efeito técnico obtido por meio de uma modalidade exemplar não limitante do escopo da presente invenção, em que, esquematicamente:

[017] Figura 1: apresenta uma vista em perspectiva de um conjunto porta-escovas do estado da técnica;

[018] Figura 2: apresenta uma vista lateral em corte parcial de um conjunto porta-escovas de acordo com a invenção;

[019] Figura 3: apresenta uma vista frontal do corte A-A da figura 3;

[020] Figura 4: apresenta uma vista em perspectiva anterior de um anel porta-escova de acordo com a invenção;

[021] Figura 5: apresenta uma vista em perspectiva posterior de um anel porta-escova de acordo com a invenção;

[022] Figura 6: apresenta uma vista em perspectiva de um corte parcial de um invólucro de máquina elétrica girante dotado de um sistema de isolação de acordo com a invenção;

[023] Figura 7: apresenta uma vista lateral em corte parcial de um sistema de isolação de acordo com a invenção;

[024] Figura 8: apresenta uma vista frontal do corte B-B da figura 7; e

[025] Figura 9: apresenta uma vista em perspectiva de um corte parcial de um invólucro de máquina elétrica girante dotado de um sistema de isolação de acordo com a invenção.

Descrição detalhada da invenção

[026] A presente invenção se refere um sistema de isolação montado ao redor do eixo (3) de uma máquina elétrica girante dotada de anéis coletores (5) e disposta em um invólucro (10).

[027] O sistema de acordo com a invenção prevê um conjunto de suportes ou porta-escovas dotado de anéis porta-escova (7) aos quais são fixadas as escovas (4).

[028] Cada anel porta-escova (7) é fixado radialmente por intermédio de isoladores (9) a uma estrutura de sustentação (8) que, por sua vez, é fixada ao invólucro (10), também radialmente, em que o invólucro (10) é fixado à máquina elétrica girante (não representada).

[029] Assim sendo, os anéis porta-escova (7) de acordo com a invenção formam um conjunto pelo qual isolação e suporte são unificados, estando os isoladores arranjados radialmente, o que possibilita, adicionalmente, o uso de isoladores elétricos (9) convencionais, não demandando peças específicas ou especiais.

[030] A presente invenção permite ainda o ajuste radial independente de cada um dos três anéis porta-escova (7), sendo possível prever uma folga para ajuste (X) nos elementos de fixação entre os anéis porta-escova (7) e os isoladores (9). Desta forma, é possível obter uma construção simplificada de todo o conjunto, pois a utilização de processos de fabricação nobres e onerosos se torna dispensável, além de facilitar os trabalhos de montagem.

[031] É de se notar que, de acordo com a invenção, é possível pré-montar os anéis porta-escova (7) independentemente, o que possibilita um ajuste radial individual de cada anel porta-escova (7).

[032] E como os anéis porta-escova (7) são montados ao invólucro (10) e isolados e suportados por três isoladores elétricos (9) dispostos radialmente, é possível também ajustar, individualmente, a concentricidade de cada anel porta-escova (7) em relação aos anéis coletores (5), por conta da folga para ajuste (X).

[033] É de se notar ainda que os isoladores (9) são montados a uma estrutura de sustentação (8) em forma de “U” utilizando-se furações oblongas, permitindo igualmente um ajuste axial do sistema de isolação como um todo.

[034] Esta constelação de ajustes possíveis elimina a necessidade de componentes usinados e reduz drasticamente a complexidade da solução.

Conclusão

[035] Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na presente invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição acima. Essas modificações devem ser consideradas como compreendidas pelo escopo da presente invenção. Consequentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e exemplares e não limitativas quanto ao escopo da presente invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes da mesma.

Claims

1. Sistema de isolação de anéis porta-escova de motores de indução trifásicos com rotor de anéis, montado ao redor do eixo (3) de uma máquina elétrica girante dotada de anéis coletores (5) e disposta em um invólucro (10), caracterizado pelo fato de que compreende um conjunto de anéis porta-escova (7) aos quais são fixadas escovas (4), em que cada anel porta-escova (7) é fixado radialmente por intermédio de isoladores (9) a uma estrutura de sustentação (8) que é fixada ao invólucro (10), também radialmente, em que os isoladores (9) são montados à estrutura de sustentação (8) utilizando-se furações oblongas, em que é prevista uma folga para ajuste (X) nos elementos de fixação entre os anéis porta-escova (7) e os isoladores (9).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anéis porta-escova (7) são pré-montados independentemente.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 e 2, caracterizado pelo fato de que cada anel porta-escova (7) é individualmente ajustável radialmente.

4. Anel porta-escova, caracterizado pelo fato de ser fixado radialmente por intermédio de isoladores (9) a uma estrutura de sustentação (8) que é fixada ao invólucro (10) de uma máquina elétrica girante, também radialmente, em que os isoladores (9) são montados à estrutura de sustentação (8) utilizando-se furações oblongas, em que é prevista uma folga para ajuste (X) nos elementos de fixação entre os anéis porta-escova (7) e os isoladores (9).