BRPI1103496A2

BRPI1103496A2 - motor linear para compressor e compressor provido de motor linear

Info

Publication number: BRPI1103496A2
Application number: BRPI1103496-3A
Authority: BR
Inventors: Alberto Bruno Feldmann; Flavio J H Kalluf
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-10-01
Also published as: AR087275A1; TW201314038A; WO2013010236A1; US20140241916A1; EP2734732B1; KR20140059194A; JP2014521300A; CN103765009A; EP2734732A1; US9752586B2

Abstract

MOTOR LINEAR PARA COMPRESSOR E COMPRESSOR PROVIDO DE MOTOR LINEAR. A presente invenção refere-se a um motor linear para compressor, e a um compressor provido de motor linear. O Motor linear para compressor compreende pelo menos um estator formado por um primeiro núcleo (2) e por um segundo núcleo (3), e pelo menos um cursor (4), sendo que o primeiro núcleo (2), o cursor (4) e o segundo núcleo (3) são concentricamente dispostos; O primeiro núcleo (2) é substancialmente definido por pelo menos dois corpos (21, 22) distintos e prevê meios de anexação (6, 7) entre os dois corpos (21, 22).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para "MOTOR LINEAR PARA COMPRESSOR E COMPRESSOR PROVIDO DE MOTOR LINEAR".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um motor linear para compressor, e a um compressor provido de motor linear. De forma mais específica, a presente invenção revela uma nova disposição de motor linear para compressor e um compressor provido de meios de suporte e fixação do um motor linear.

Fundamentos da Invenção

Motores lineares compreendem máquinas elétricas capazes de converter energia elétrica em energia mecânica sob a forma de movimento de translação preferencialmente axial (ao longo de um eixo imaginário).

Desta forma, e diferentemente dos motores rotativos, os motores lineares são capazes de produzir movimento linear sem a necessidade de acoplamentos mecânicos como correias, conjuntos de engrenagens, e dispositivos semelhantes. Neste sentido, um motor linear é integrado por uma porção estática (ou fixa) e uma porção dinâmica (ou móvel).

De acordo com bibliografias especializadas, o funcionamento de um motor linear é análogo ao funcionamento de um motòr rotativo, onde uma força eíetromagnética (decorrente da interação entre a corrente aplicada ao enrolamento do motor e um campo magnético) resulta no deslocamento da porção dinâmica (ou móvel) do motor em relação à porção estática (ou fixa) do motor.

Dentre as possíveis construtividades de motores lineares pertencentes ao atua! estado da técnica, destaca-se o motor linear cuja porção estática (ou fixa) é formada por três núcleos de ferro (somente o núcleo central possui um enrolamento) e a porção dinâmica (ou móvel) é constituída por imãs permanentes dispostos entre os núcleos de ferro.

Esta construtividade pode, inclusive, ser implementada em compressores lineares, onde o deslocamento da porção dinâmica (ou móvel) do motor linear é funcionalmente associada ao pistão (o qual é reciprocamente movimentado no interior de um pistão, promovendo a compressão de um fluido de trabalho).

Um exemplo de compressor linear baseado em motor linear é descrito no documento Pl 0401581-9. Este documento prevê um motor linear integrado por um estator (compreendido por um núcleo e uma bobina concentricamente dispostos) e por um cursor, sendo que o citado estator encontra-se fixado (mesmo que indiretamente) à carcaça do compressor, e o mencionado cursor encontra-se funcionalmente associado ao pistão do compressor. De forma mais específica, o estator é conformado por um anel externo (bobina) e um anel interno (núcleo ferroso), sendo que ambos são indiretamente fixados à carcaça do compressor através de elementos de suspensão. Já o cursor do motor linear, o qual encontra-se disposto entre o anel externo e o anel interno do estator, é conformado por um anel magnético integrado a um guia de suporte (o qual é também associado ao pistão). Ainda de acordo com este documento, nota-se que o cursor é passível de contato físico à face externa no núcleo do estator.

Outro exemplo de compressor linear baseado em motor linear é descrito no documento Pl 9801434-0. Este documento tem seu foco voltado à estrutura do motor linear propriamente dito, a qual melhora o rendimento de um motor e simplifica um processo de montagem para uma laminação (conjunto de lâminas metálicas em formato análogo à tetra "C"), pelo qual a laminação é fixada por um anei de fixação, não por um processo de soldagem. De acordo com este documento, o motor linear inclui uma laminação onde partes salientes têm, respectivamente, um sulco de formado nos círculos concêntricos de peças de ferro dispostas radialmente, um conector para os fios da bobina, e um anel de fixação não-magnético disposto no sulco, para impedir que peças de ferro sejam afrouxadas.

Muito embora os documentos Pl 0401581-9 e Pl 9801434-0 compreendam meros exemplos de motores lineares (de compressores lineares) pertencentes ao atual estado da técnica, resta notar que a maioria dos motores lineares (de compressores lineares) é fundamentalmente similar, pelo menos conceitualmente, aos referidos exemplos. Ou seja, a maioria dos motores lineares (de compressores lineares) pertencentes

ao atual estado da técnica prevê uma construção fundamental baseada em estator de anéis concêntricos e cursor disposto entre os anéis concêntricos do estator. Nota-se também que a maioria dos motores lineares (de compressores lineares) tem sua bobina enrolada em por laminações metálicas (placas Iaminares metálicas justapostas). Além disto, percebe-se ainda que a maioria dos motores lineares (de

compressores lineares) são indiretamente fixados à carcaça do compressor através de suspensões e similares, ou ainda, através do próprio bíoco que define o cilindro de compressão.

Estes dois aspectos convencionalmente observados nos motores lineares (de compressores lineares) podem ser interpretados como aspectos passíveis de melhoria, afinal:

A conformação de laminações metálicas para o enrolamento das bobinas, além de proporcionar insegurança no que diz respeito à isolação elétrica do conjunto, demanda um complexo processo produtivo de conformação e montagem. A fixação do motor linear à carcaça do compressor (pelos meios acima citados),

além de proporcionar insegurança no que diz respeito à isolação elétrica do conjunto, é passível de causar danos estruturais aos outros elementos do compressor, como por exemplo, o bloco que define o cilindro de compressão.

Com base em todo o contexto acima explanado, resta evidente observar a necessidade de desenvolvimento de um motor linear para compressor linear isento de tais aspectos negativos e passives de melhoria.

Objetivos da Invenção

Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um motor linear (para compressor) isento dos convencionais conjuntos de lâminas metálicas que definem a região de enrolamento das bobinas. Neste sentido, é também objetivo da presente invenção apresentar um estator composto por um núcleo magnético (para o enrolamento das bobinas) de fácil montagem.

Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um motor linear composto por um estator com pelo menos um núcleo (ou carretei) bi-partido.

É ainda outro objetivo da presente invenção apresentar um motor linear (para compressor) capaz de ser fixado, de modo direito, à carcaça do compressor. É também um dos objetivos da presente invenção apresentar um compressor

linear integrado por meios de fixação que viabilizem a fixação, de modo direto, do motor linear à sua carcaça.

Sumário da Invenção

Estes e outros objetivos da invenção ora revelada são totalmente alcançados por meio do motor linear para compressor ora tratado, o qual compreende pelo menos um estator formado por um primeiro núcleo e por um segundo núcleo, e pelo menos um cursor. O primeiro núcleo compreende ainda pelo menos uma bobina. O primeiro núcleo, o cursor e o segundo núcleo são concentricamente dispostos.

De acordo com a presente invenção, o motor linear para compressor compreende um primeiro núcleo substancialmente definido por pelo menos dois corpos distintos, e meios de anexação entre os citados dois corpos. Pelo menos um dos dois corpos define pelo menos uma área de enrolamento de pelo menos uma bobina, e os corpos são passíveis de acoplamento físico entre si.

Preferencialmente, os corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator) são confeccionados em material compósito ferroso e resina fenóiica. Ainda preferencialmente, um dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator) compreende um corpo de geometria prismática fundamentalmente toroidal, sendo que o outro corpo (que conforma o primeiro núcleo do estator) compreende um corpo integra! definido por pelo menos duas regiões fundamentalmente cilíndricas e concentricamente dispostas. Também preferencialmente, um dos meios de anexação compreende pelo menos

um furo disposto em pelo menos um dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator), e o outro dos meios de anexação compreende pelo menos uma projeção disposta em pelo menos um dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator).

Neste sentido, e de acordo com uma construção preferenciai da presente invenção, um dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator) possui pelo menos um furo disposto em uma de suas extremidades longitudinais, enquanto o outro dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator) possui pelo menos uma projeção disposta uma de suas extremidades longitudinais. Ainda neste contexto, pelo menos um furo disposto em uma das extremidades longitudinais de um dos corpos (que conformam o primeiro núcleo do estator) e pelo menos uma projeção disposta em uma das extremidades longitudinais do outro corpo (que conforma o primeiro núcleo do estator) possuem diâmetros equivalentes.

De acordo com a presente invenção, o compressor provido de motor linear conforme acima definido compreende pelo menos um primeiro suporte atuando como elemento de ligação entre o cursor motor e pelo menos uma parte móvel do compressor e pelo menos um segundo suporte atuando como elemento de ligação entre o primeiro núcleo motor e pelo menos uma parte fixa à carcaça do compressor.

Neste sentido, O cursor é fixado no primeiro suporte através de substância adesiva, e o primeiro núcleo ó fixado ao segundo suporte por meio de substância adesiva (sendo que o segundo suporte propriamente dito é fixado à pelo menos uma parte fixa à carcaça do compressor por meio de substância adesiva). Preferencialmente, tanto o primeiro suporte quanto o segundo suporte são

confeccionados em material não-metálico e não-magnético.

Breve Descrição das Figuras

A presente invenção será pormenorizadamente explanada com base nas figuras abaixo relacionadas, as quais: Afigura 1 ilustra um corte do motor linear para compressor, visto em perspectiva;

Afigura 2 ilustra o motor linear para compressor, visto em perspectiva explodida;

A figura 3 ilustra um corte esquemático (e planificado) do motor linear para compressor;

A figura 4 ilustra um corte esquemático do compressor provido do motor linear ilustrado nas figuras acima; e

A figura 5 ilustra o meio preferencial de fixação do motor linear à carcaça do compressor, visto em perspectiva explodida.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com os conceitos e objetivos da presente invenção, é revelado um motor linear para compressor (doravante referenciado apenas como motor 1).

O motor 1 compreende um motor elétrico capaz de converter energia elétrica (aplicada à bobina do estator) em movimento axial (deslocamento do cursor). O citado motor 1 foi especialmente desenvolvido visando ser aplicado em compressores lineares, em especial, em compressores lineares baseados em mecanismos massa-mola ressonante. Ou seja, o motor 1 foi especialmente projetado objetivando movimentar (direta ou indiretamente) um pistão (não ilustrado) passível de deslocamento axial reciprocante no interior de um cilindro (não ilustrado).

As figuras 1, 2 e 3 ilustram a construção preferencial do motor 1.

Através destas figuras é possível notar que a citada construção preferencial do motor 1 é fundamentalmente compreendida por um estator (porção estática do motor) formado por um primeiro núcleo 2 e por um segundo núcleo 3. O motor 1 é integrado ainda por um cursor 4 (porção dinâmica do motor). O primeiro núcleo 2, o cursor 4 e o segundo núcleo 3 (nesta ordem - do centro para a extremidade - são concentricamente dispostos.

O primeiro núcleo 2 compreende um dos grandes diferenciais da presente invenção.

O citado primeiro núcleo 2, o qual compreende o núcleo central do motor 1, é composto por um corpo bi-partido, isto é, por dois corpos especialmente acopláveis entre si. Desta forma, o corpo bi-partido é integrado por um primeiro corpo 21 e por um segundo corpo 22.

O primeiro corpo 21 compreende um corpo de perímetro circular, com duas faces fundamentalmente planificadas. O primeiro corpo 21 prevê ainda um furo central 6 preferencialmente (mas não limitadamente) passante. Desta forma, pode-se afirmar que o primeiro corpo 21 possui uma forma prismática fundamentalmente aneiar.

O segundo corpo 22 compreende um corpo compreendido por duas regiões fundamentalmente cilíndricas, as quais são concentricamente dispostas e apresentam dimensões (diâmetro e altura) diferentes. Em especial, a região "inferior" do segundo corpo 22 possui formato e dimensões análogas ao formato e dimensões do primeiro corpo 22 (excluindo ai o furo central deste último). Já a região "superior" do segundo corpo 22 trata- se de uma região cilíndrica e bojuda. Observa-se ainda que a região "superior" do segundo corpo 22 conta ainda com uma projeção longitudinal 7 fundamentalmente cilíndrica.

O furo central 6 do primeiro corpo 21 e a projeção longitudinal 7 do segundo corpo 22 possuem dimensões análogas, e acabam por conformar os meios de anexação entre os referidos corpo 21 e 22.

Desta forma, pode-se observar que o primeiro núcleo 2 do estator é definido por um corpo bi-partido (sendo formado por dois corpos passíveis de acoplamento físico entre si) em formato análogo ao formato de um carretei (definindo um corpo com perfil similar à letra Ή"), definindo uma área 23 para o enrolamento da bobina 5.

Preferencialmente, todo o primeiro núcleo 2 do estator (incluindo ai os corpo 21 e 22) é confeccionado em material compósito ferroso e resina fenólica, material este também conhecido com "SMC" - Soft Wlagnetic Composite.

Esta construção preferencial (e o conceito principal ora idealizado através desta) já atinge um dos objetivos da presente invenção, isto é, possibilita a confecção de um motor 1 isento dos convencionais conjuntos de lâminas metálicas que definem a região de enrolamento das bobinas.

No mais, o fato do primeiro núcleo 2 do estator ser bi-partido permite diversas vantagens (processuais e funcionais) tais como: Fabricação facilitada (processo de sinterização), possibilidade de melhor aproveitamento da área reservada para a bobina, possibilidade de modelar a bobina fora do "carretei" para que a mesma seja associada a este último posteriormente, entre outros.

O segundo núcleo 3 do estator e o cursor do motor 1 compreendem elementos fundamentalmente convencionais.

Desta forma, nota-se que o segundo núcleo 3 do estator, o qual trata-se do "ferro de retorno", compreende um corpo metálico de forma prismática fundamentalmente anelar. Notadamente, o segundo núcleo 3 do estator possui um diâmetro maior do que o diâmetro do primeiro núcleo 2 do estator e do que o diâmetro do cursor 4.

Neste contexto, o cursor 4 compreende um corpo preferencialmente metálico e magneticamente duro, de forma prismática fundamentalmente anelar. A direção de magnetização é preferencialmente radial. O diâmetro do cursor 4 é maior do que o diâmetro do primeiro núcleo 2 do estator e menor do que o diâmetro do segundo núcleo 3 do estator.

A fixação entre o cursor 4 e as partes móveis do compressor pode ser realizada através de um suporte 41 não-metálico e não-magnético, preferencialmente de material cerâmico. A fixação entre suporte 41 e cursor 4 deve ser feita preferencialmente através de colagem entre as duas superfícies planas axiais das peças citadas.

A fixação entre o primeiro núcleo 2 e a carcaça do compressor 10 deve ser feita preferencialmente através da colagem de um suporte 8, preferencialmente anelar e confeccionado em material não-metálico e não-magnético (preferencialmente de material cerâmico). Em especial, o suporte 8 atua como elemento de ligação entre o primeiro núcleo 2 do motor e pelo menos uma parte fixa 9 à carcaça do compressor 10.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferencial dos objetos da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da mesma abrange outras possíveis variações, as quais são limitadas tão somente pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis meios equivalentes.

Claims

1. Motor linear para compressor, compreendendo pelo menos um estator formado por um primeiro núcleo (2) e por um segundo núcleo (3), e pelo menos um cursor (4); o primeiro núcleo (2) compreendendo ainda pelo menos uma bobina (5); o primeiro núcleo (2), o cursor (4) e o segundo núcleo (3) sendo concentricamente dispostos; o motor linear para compressor sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender um primeiro núcleo (2) substancialmente definido por pelo menos dois corpos (21, 22) distintos; e meios de anexação (6, 7) entre os dois corpos (21, 22); pelo menos um dos dois corpos (21, 22) definindo pelo menos uma área (23) de enrolamento de pelo menos uma bobina (5); e os corpos (21, 22) sendo passíveis de acoplamento físico entre si.

2. Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os corpos (21, 22) são confeccionados em material compósito ferroso e resina fenólica.

3. Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (21) compreende um corpo de geométrica prismática fundamentalmente anelar.

4. Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (22) compreende um corpo integral definido por pelo menos duas regiões fundamentalmente cilíndricas e concentricamente dispostas.

5. Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um dos meios de anexação (6, 7) compreende pelo menos um furo disposto em pelo menos um dos corpos (21, 22).

6. Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um dos meios de anexação (6, 7) compreende pelo menos uma projeção disposta em pelo menos um dos corpos (21, 22).

7.Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 3 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (21) possui pelo menos um furo disposto em uma de suas faces.

8.Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 4 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (22) possui pelo menos uma projeção disposta uma de suas extremidades longitudinais.

9.Motor linear para compressor, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um furo disposto em uma das faces do corpo (21) e pelo menos uma projeção disposta em uma das extremidades longitudinais do corpo (22) possuem diâmetros equivalentes.

10. Compressor provido de motor linear conforme o definido nas reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: pelo menos um primeiro suporte (41) atuando como elemento de ligação entre o cursor (4) motor e pelo menos uma parte móvel do compressor (10); pelo menos um segundo suporte (8) atuando como elemento de ligação entre o primeiro núcleo (2) do motor e pelo menos uma parte fixa (9) à carcaça do compressor (10); o cursor (4) sendo fixado no primeiro suporte (41) através de substância adesiva; o primeiro núcleo (2) sendo fixado ao segundo suporte (8) por meio de substância adesiva; e o segundo suporte (8) sendo fixado à pelo menos uma parte fixa (9) à carcaça do compressor (10) por meio de substância adesiva.

11. Compressor, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro suporte (41) é confeccionado em material não-metálico e não-magnético.

12. Compressor, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo suporte (8) é confeccionado em material não-metálico e não-magnético.