ES2206189T3 - Perfeccionamientos en motores electricos de corriente continua, especialmente para accionadores de vehiculo automovil. - Google Patents
Perfeccionamientos en motores electricos de corriente continua, especialmente para accionadores de vehiculo automovil.Info
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Abstract
Motor eléctrico, especialmente para accionador de vehículo automóvil, que comprende un rotor (2) dotado de un bobinado (21) que presenta unos extremos axiales primero (22) y segundo (23) y montado rotativo en una carcasa hueca (1) que comprende dos partes (6, 7) montadas una sobre la otra y que presenta paredes extremas (6b, 7b), siendo estas dos partes de un material buen conductor de calor y estando dicha carcasa provista de medios de inducción (8, 9), caracterizado por el hecho de que dicha carcasa (1) es estanca, por el hecho de que las dos partes son dos piezas (6, 7) unidas transversalmente entre ellas, y por el hecho de que la pared extrema (6b, 7b) de cada parte es continuamente adyacente a uno de dichos extremos (22, 23) primero y segundo del bobinado (21).
Description
Perfeccionamientos en motores eléctricos de
corriente continua, especialmente para accionadores de vehículo
automóvil.
La presente invención es relativa a los motores
eléctricos y especialmente a los motores eléctricos utilizados en
los accionadores de vehículos automóviles.
La invención se aplica ventajosamente en los
motores eléctricos cerrados que disipan energía calorífica, como los
motores de secado, de asistencia del embrague, de elevalunas de
vehículos automóviles, los motores eléctricos de mando de techos
practicables, o de asientos. La invención se aplica a los motores
eléctricos de tipo síncrono, asíncrono, o de otro tipo.
De forma clásica, el estator de un motor
eléctrico de corriente continua comprende una carcasa de acero que
sirve como soporte de los imanes, que asegura la estanqueidad del
motor, que permite confinar el flujo magnético y asegura una buena
evacuación de las calorías generadas en el inductor por conducción,
convección y radiación.
Para ciertas aplicaciones, es deseable disponer
de motores eléctricos muy compactos, que permitan velocidades de
rotación elevadas y que transmitan pares motor importantes,
especialmente para el secado o la asistencia del embrague de un
vehículo.
A este efecto, se conocen, especialmente por el
documento FR-2.432.790, estructuras de motores
eléctricos en los cuales la carcasa del estator es de material no
magnetizable, como el "zamac", y está provista de un elemento
anular de hierro dulce que permite confinar el flujo de campo
magnético.
Esta carcasa está constituida por dos medias
cajas cerradas una sobre la otra según un plano de contacto que pasa
por el eje del motor. Estas medias cajas presentan aberturas en las
cuales son especialmente recibidos los imanes del estator, de modo
que dicha carcasa no es estanca en absoluto y el motor está bien
ventilado.
Un problema técnico que surge cuando se busca
realizar motores eléctricos compactos y estancos al agua y al polvo
es el de la evacuación de las calorías disipadas por el inducido
porque, cuando se busca disminuir el tamaño del motor, es necesario
aumentar su velocidad de rotación para transmitir un par motor
equivalente, lo que implica un aumento del calor a evacuar.
El objeto de la invención es el de resolver este
problema de forma simple y económica mejorando los intercambios
térmicos.
La invención propone un motor eléctrico,
especialmente para accionador de vehículo automóvil, que comprende
un rotor dotado de un bobinado que presenta unos extremos axiales
primero y segundo y montado rotativo en una carcasa hueca que
comprende dos partes huecas montadas una sobre la otra y que
presenta paredes extremas, siendo estas dos partes de un material
buen conductor de calor y estando dicha carcasa provista de medios
de inducción, caracterizado por el hecho de que dicha carcasa es
estanca, por el hecho de que las dos partes son dos piezas unidas
transversalmente entre ellas, y por el hecho de que la pared extrema
de cada parte es continuamente adyacente a uno de dichos extremos
primero y segundo del bobinado.
En estas condiciones, la radiación y la
convección térmica de los extremos del bobinado del rotor son
transmitidas directamente a las paredes extremas y evacuadas de
forma optimizada.
Además, el plano de unión o de ensamblado de las
dos piezas es implantado fuera de los cojinetes que soportan el eje
del motor de modo que estos cojinetes están incluidos. Además, las
dos piezas no son necesariamente análogas, por ejemplo una de estas
piezas puede presentar una profundidad sensiblemente superior a la
otra. Por otra parte, el plano de ensamblado de las dos piezas puede
ser un simple collarín que presenta una gran robustez.
Gracias al montaje transversal de las piezas de
la carcasa, el acceso directo a las partes constitutivas del motor
es facilitado por desmontaje de una de las piezas de la carcasa.
Un motor de este tipo es completado
ventajosamente por las diferentes características siguientes tomadas
solas o según todas sus combinaciones posibles:
- -
- las paredes extremas cubren, ajustándose a la forma de los moños, constituidos por los extremos del bobinado, para favorecer más los intercambios térmicos;
- -
- las superficies interiores de las paredes extremas de las dos piezas de la carcasa son conformadas centralmente con una forma de cubeta que limita los extremos del bobinado del rotor que son adyacentes a dichas paredes;
- -
- el material conductor térmico es amagnético y escogido ventajosamente entre el grupo que comprende el "zamac", el aluminio, el magnesio, para reducir el peso del motor y facilitar su fabricación por moldeo;
- -
- como variante, el material es magnético o magnetizable, como el acero;
- -
- una de las dos piezas de la carcasa es de una pieza con una parte por lo menos del cárter del accionador al que corresponde dicho motor;
- -
- una por lo menos de las dos piezas de la carcasa comprende una pared extrema y una porción de orientación axial que comprende exteriormente elementos que contribuyen a aumentar los intercambios térmicos con el aire del ambiente;
- -
- por lo menos una de las dos piezas de la carcasa está provista de aletas de refrigeración;
- -
- por lo menos una de las dos piezas de la carcasa está provista de patas de fijación que facilitan los intercambios térmicos por conducción y el desmontaje de la pieza desprovista de patas de fijación;
- -
- ambas piezas de la carcasa comprenden una pared extrema y una parte circunferencial;
- -
- las dos piezas son de materiales diferentes.
Otras ventajas de la invención se pondrán de
manifiesto con la descripción siguiente. Esta descripción es
puramente ilustrativa y no limitativa. Debe ser leída en referencia
a los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en sección esquemática
que ilustra un modo de realización de la invención;
- la figura 2 es una vista en sección esquemática
que ilustra otro modo de realización de la invención;
- la figura 3 es una vista en perspectiva del
modo de realización de la figura 2;
- la figura 4 es una vista en sección esquemática
que ilustra otro modo de realización de la invención;
- la figura 5 es una vista en perspectiva del
modo de realización de la figura 4.
El motor eléctrico representado en la figura 1 es
un motor eléctrico cerrado de corriente continua, que comprende una
carcasa hueca 1, así como un rotor bobinado 2 situado en un árbol 3
montado rotativo entre dos cojinetes 4, 5 montados en la carcasa 1,
constituidos por dos rodamientos de bolas en este modo de
realización. El árbol 3 está provisto, entre estos dos
arrollamientos 4, 5, de un paquete de chapas acopladas 20, cada una
de las cuales presenta ranuras globalmente en forma de V para
constituir ranuras axiales 30. Estas ranuras están destinadas a
arrollar en varias vueltas el hilo conductor, por ejemplo de cobre,
para formar un bobinado 21. Este bobinado presenta axialmente,
sobresaliendo con respecto al paquete 20, y a cada unos de sus
extremos, unos extremos primero y segundo, 22 y 23, con forma de
moños.
La carcasa 1 es una carcasa cerrada que es
estanca al agua y al polvo. Está constituida por dos piezas 6, 7 que
están montadas axialmente una sobre la otra, siendo su plano de
contacto y de ensamblado sensiblemente perpendicular al eje de
rotación X-X del árbol 3.
Estas dos piezas 6, 7 son dos piezas huecas
moldeadas en un material amagnético ligero en este modo de
realización, y que presentan una buena conducción térmica, como el
aluminio, el magnesio, el "zamac", etc. Como variante, estas
piezas huecas son de acero labrado u otro material magnético o
magnetizable y buen conductor del calor.
Cada una de ellas presenta una porción anular de
orientación axial 6a, 7a cuya superficie interior es de forma
general cilíndrica, y un fondo 6b, 7b, de orientación globalmente
transversal, que termina esta porción 6a, 7a en un extremo. El fondo
6b recibe el cojinete 4 que constituye el cojinete trasero; el fondo
7b es atravesado por el árbol 3 y prolongado por un tramo 16 que
recibe el cojinete delantero 5, así como el colector 14 del motor.
Igualmente presenta alojamientos 15 para las escobillas 15'.
La carcasa 1 está provista de un inductor con
anillo 8 e imanes 9. A este efecto, recibe en su interior un anillo
tubular 8, que está realizado en un material magnético o
magnetizable, por ejemplo hierro dulce.
Igualmente recibe imanes permanentes 9 dispuestos
en el interior de dicho tubo 8 y cuyo campo magnético es confinado
en dicho tubo 8. Entre el paquete de chapas 20 y los imanes se prevé
un débil entrehierro, lo que permite aumentar las prestaciones del
motor.
El tubo 8 y los imanes 9 son mantenidos en su
sitio por encastramiento en la carcasa por medio de vaciados
interiores 10 que presentan los fondos 6b, 7b y en los cuales son
recibidos los bordes de dicho tubo 8 y de los imanes 9. Este
encastramiento permite, por cooperación de formas, prescindir de los
resortes generalmente previstos para ensamblar los imanes al tubo.
Además, la sustitución de estos resortes por material conductor de
calor entre los vaciados 10 permite evacuar más eficazmente las
calorías porque los arrollamientos del hilo conductor en las ranuras
30 son adyacentes a este material que se extiende ventajosamente de
forma axial, de un fondo 6b al otro 7b.
Cada uno de los fondos 6b, 7b constituye una
pared extrema para la pieza 6, 7 respectivamente, presentando además
una forma interior de cubeta que recubre los extremos axiales 22, 23
del bobinado 21 del rotor 2. Estos extremos 21, 22 son, según la
invención, continuamente adyacentes a dichos fondos 6b, 7b, lo que
permite minimizar el espacio entre estos fondos 6b, 7b y los
extremos 22, 23. En consecuencia, la energía radiada por los
extremos 22, 23 es transmitida por toda la carcasa y evacuada de
forma óptima.
Se entiende que la estructura que acaba de ser
descrita permite utilizar materiales buenos conductores del calor
para realizar una carcasa estanca, en particular al agua y al polvo,
de un motor eléctrico compacto.
Además, los fondos 6b, 7b de la carcasa que
constituyen paredes extremas, tienen centralmente una forma de
cubeta para recibir de forma complementaria los moños 22, 23 del
bobinado 21. Esta disposición minimiza la distancia entre el
bobinado y la carcasa 1, lo que permite optimizar la refrigeración
del inducido a través de dicha carcasa 1.
Se observa igualmente que el "zamac", el
aluminio o el magnesio permite una ganancia de masa.
Además, la estructura descrita permite moldear
una de las dos piezas 6, 7 que constituyen la carcasa 1 -y en
particular la que define el cojinete delantero del motor- de modo
que ésta sea de una sola pieza con una parte por lo menos del cárter
16 del accionador al que dicho motor está asociado. Además, la pieza
que es monobloque con una parte por lo menos del cárter puede ser de
material diferente, de naturaleza magnética parecida o diferente con
respecto a la otra pieza.
Como consecuencia se tiene una simplificación del
montaje, así como un aumento del volumen de la carcasa 1 que
contribuye a aumentar los intercambios térmicos con el aire
ambiente.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, la pieza
6 presenta una pluralidad de patas de fijación 13 que, además de su
función mecánica, permiten igualmente aumentar el volumen de la
carcasa 1 y por tanto los intercambios térmicos por convección y
radiación con el aire ambiente y por conducción con el soporte al
que las patas están fijadas. Además, el hecho de que las patas de
fijación estén dispuestas sobre el paquete de chapas 20 permite
disminuir las inclinaciones y en consecuencia mejorar el
mantenimiento del rotor 2.
Como variante o como complemento, se puede prever
igualmente que por lo menos una de las dos piezas 6 y 7 esté
provista de aletas de refrigeración.
Esto es lo que ilustran las figuras 2 y 3, en las
que se ha representado una variante de realización en la cual la
parte circunferencial 6a de la pieza 6 comprende una pluralidad de
aletas de refrigeración 11 que se extienden a lo largo de
generatrices de dicha parte 6a, cada una de ellas en un plano
diametral de dicha pieza 6. Concretamente en la figura 2, se observa
que las piezas 6 y 7 se unen con la ayuda de collarines 31, 32, uno
32 de los cuales es interrumpido por las patas de fijación 13. Los
collarines son ensamblados juntos con la ayuda de órganos de
fijación, como tornillos, remaches u otros, conocidos por el experto
en la materia.
Por supuesto, otras variantes de realización de
la invención son posibles. Por ejemplo, las dos piezas de la carcasa
están provistas de patas de fijación y aletas de refrigeración. Cada
pieza puede comprender por lo menos una pata de fijación que
interrumpe el collarín correspondiente.
Estas dos piezas pueden presentar profundidades
diferentes en función de las aplicaciones a que vayan a ser
destinadas. En particular, tal como se ilustra en las figuras 4 y 5,
la pieza 7 puede estar constituida por una simple placa de cierre
sobre la que se ubica la parte hueca 6.
Igualmente, la platina portadora de escobillas
(no representada en las figuras 1 a 5) puede estar dispuesta en el
interior de la carcasa 1 en el fondo 7b de la pieza 7. Entonces, las
calorías liberadas por dicha platina son evacuadas directamente por
dicha pieza 7.
El árbol 3 presenta un extremo adaptado para
permitir constituir el elemento de entrada del accionador. Por
ejemplo, como se ilustra de forma esquemática en la figura 4, el
árbol 3 presenta una parte extrema roscada 33 para arrastrar una
tuerca o una rueda perteneciente a un dispositivo de engranaje, como
el descrito en los documentos EP 0 740 401 y EP 0 867 629.
Por otra parte, para obtener intercambios
térmicos todavía más eficaces entre el inducido y el resto del
motor, en particular cuando el hilo conductor es de mayor diámetro
para que el motor pueda entregar un mayor par motor, es ventajoso
que los arrollamientos y los moños se ajusten a la carcasa. A este
efecto, sin perder el estándar de las muescas del paquete de chapas,
los fondos de muescas son rellenados de un material plástico, o de
cualquier otro material aislante eléctrica y térmicamente, para que
los arrollamientos de hilos ocupen todo el espacio en lo alto de las
ranuras y radien así hacia la carcasa y/o el anillo. Como variante,
es posible igualmente realizar muescas específicas menos
profundas.
Claims (15)
1. Motor eléctrico, especialmente para accionador
de vehículo automóvil, que comprende un rotor (2) dotado de un
bobinado (21) que presenta unos extremos axiales primero (22) y
segundo (23) y montado rotativo en una carcasa hueca (1) que
comprende dos partes (6, 7) montadas una sobre la otra y que
presenta paredes extremas (6b, 7b), siendo estas dos partes de un
material buen conductor de calor y estando dicha carcasa provista de
medios de inducción (8, 9), caracterizado por el hecho de que
dicha carcasa (1) es estanca, por el hecho de que las dos partes son
dos piezas (6, 7) unidas transversalmente entre ellas, y por el
hecho de que la pared extrema (6b, 7b) de cada parte es
continuamente adyacente a uno de dichos extremos (22, 23) primero y
segundo del bobinado (21).
2. Motor según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las paredes extremas (6b,
7b) cubren, ciñéndose a ellos, los extremos del bobinado (21) en
forma de moños.
3. Motor según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que las paredes extremas (6b,
7b) de las dos piezas (6, 7) tienen, centralmente, forma de
cubeta.
4. Motor según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que el material es
amagnético y escogido entre el grupo que comprende el "zamac",
el aluminio, el magnesio.
5. Motor según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el
material es magnético o magnetizable, como el acero.
6. Motor según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que una (7) de las
dos piezas de la carcasa (1) es monobloque con una parte por lo
menos de una pieza del cárter del accionador al que corresponde
dicho motor.
7. Motor según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que una (6) por lo
menos de las dos piezas (6, 7) de la carcasa (1) comprende una pared
extrema (6b) y una porción de orientación axial (6a) que comprende
exteriormente elementos (11, 13) que contribuyen a aumentar los
intercambios térmicos con el aire del ambiente.
8. Motor según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que la porción de orientación
axial (6a) está provista de aletas de refrigeración (11).
9. Motor según una de las reivindicaciones 6 y 7,
caracterizado por el hecho de que dicha porción (6a) está
provista de patas de fijación (13).
10. Motor según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que ambas piezas
(6, 7) de la carcasa (1) comprenden una pared extrema (6b, 7b) y una
porción de orientación axial (6a, 7a).
11. Motor según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que cada pieza (6, 7) presenta un collarín de ensamblado de las
piezas entre ellas.
12. Motor según la reivindicación 11 tomada en
combinación con la reivindicación 9, caracterizado por el
hecho de que por lo menos uno de los collarines es interrumpido por
lo menos por una pata de fijación (13).
13. Motor según una de las reivindicaciones 1 a
12, caracterizado por el hecho de que una (7) de las dos
piezas de la carcasa (1) es una placa de cierre sobre la que es
situada la otra pieza.
14. Motor según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende una
platina portadora de escobillas dispuesta en el interior de la
carcasa sobre la pared extrema de una de las dos piezas.
15. Motor según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que las dos piezas son de materiales diferentes.
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