ES2213730T3 - Dispositivo de acoplamiento. - Google Patents
Dispositivo de acoplamiento.Info
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Abstract
Dispositivo mejorado para transmitir movimiento entre el rotor (10) de un motor síncrono de imán permanente y una parte (17) móvil asociada a dicho rotor (10), que comprende: - un primer acoplamiento (2), dotado de un elemento (23) impulsor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del rotor (10), en un extremo del eje (16) del rotor. - un segundo acoplamiento (3) que coopera cinemáticamente en serie con dicho primer acoplamiento (2) y está dotado de un elemento (24) impulsado, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del rotor (10) y rígido con dicha parte (17) móvil, encontrándose dichos elemento (23) impulsor y elemento (24) impulsado en posiciones axiales distintas y no interferentes, - caracterizado por comprender dos elementos (25, 26) elásticos que están dispuestos de forma angular uno con otro, interfiriendo uno de ellos con el elemento (23) impulsor del primer acoplamiento (2) e interfiriendo el otro con el elemento (24) impulsado del segundo acoplamiento (3).
Description
Dispositivo de acoplamiento.
La presente invención se refiere a un dispositivo
mejorado para transmitir movimiento entre el rotor de un motor
síncrono de imán permanente y una parte operante.
Como se conoce, la construcción de un motor
eléctrico con un rotor de imán permanente incluye un estator,
láminas del núcleo del estator, devanados del estator, y un rotor
situado entre al menos dos polos del estator.
Un eje se extiende longitudinalmente a través del
rotor y se monta de forma giratoria en una estructura de apoyo.
También se conoce que la fase de arranque de un
motor síncrono es más dura cuanto mayor es la inercia de la parte
operante.
De hecho, la fase de arranque del motor es un
modo transitorio en el que la dirección de rotación, la velocidad, y
la corriente, están todas obligadas a cambiar antes de que se
alcance el modo síncrono.
Durante este modo transitorio, el estator imparte
al rotor un movimiento oscilante que genera un campo magnético
alterno. Este movimiento oscilante, al inducir un momento de torsión
en el rotor de imán permanente, obliga al rotor a trasladarse a una
posición donde el campo magnético del rotor se alinea con el campo
del estator.
Bajo este estado "oscilante", según el rotor
acumula una cantidad suficiente de energía cinética para
desplazarse simplemente un poco fuera de su posición alineada,
recibe una aceleración adicional que le obliga a rotar otra
fracción de vuelta. Estos efectos se acumulan hasta que se alcanza
el modo síncrono.
En realidad, se hace un gran uso de acoplamientos
mecánicos para conectar el rotor a la parte operante; en la fase de
arranque estos acoplamientos permiten al rotor oscilar libremente
en un ángulo predeterminado.
Tal es el caso del llamado acoplamiento de
garras, en el que un primer diente de engranaje, que es excéntrico
con respecto al eje de rotación, está acoplado rígidamente al rotor
y un segundo diente de engranaje, que también es excéntrico con
respecto al eje de rotación, está acoplado rígidamente a la parte
operante.
De esta manera, durante la fase de arranque
transitoria se libera al rotor de la inercia de la parte operante, y
esto hace más fácil conseguir la sincronía.
En otras palabras, se permite un movimiento
angular libre (normalmente de 180 grados) de giro loco, al final del
cual la carga se engrana con un impacto, bloqueando el rotor y la
parte operante para que giren juntos. En funcionamiento real, se
establece así un tipo positivo de transmisión de movimiento.
Así, la oscilación de giro loco permite al motor
alcanzar el modo síncrono de funcionamiento y desarrollar una
cantidad suficiente de momento de torsión para vencer la inercia de
la parte operante en el arranque.
En el documento
WO-A-9 948 189 en nombre de este
solicitante se describe un dispositivo para transmitir movimiento
entre el rotor de un motor síncrono de imán permanente y una parte
operante. Este dispositivo comprende al menos dos acoplamientos de
transmisión de movimiento que cooperan
\hbox{mutuamente}
cinemáticamente en serie.
Un primer acoplamiento de dicho dispositivo
comprende al menos un elemento impulsor que es excéntrico con
respecto al eje de rotación y está rígidamente acoplado al rotor y a
al menos un elemento impulsado, que también es excéntrico con
respecto al eje de rotación y puede girar libremente con respecto a
dicho rotor.
Un segundo acoplamiento de dicho dispositivo
comprende al menos un elemento impulsor que es excéntrico con
respecto al eje de rotación y un elemento impulsado que es también
excéntrico con respecto al eje de rotación y está rígidamente
acoplado a la parte operante.
El ángulo cubierto por los elementos de cada
acoplamiento es, en conjunto, menor que un ángulo de 360º, pero el
elemento impulsor del segundo acoplamiento corresponde al elemento
impulsado de dicho primer acoplamiento, de forma que el ángulo de
libertad entre el rotor y la parte operante aumenta.
En otras palabras, el elemento impulsor del
primer acoplamiento y el elemento impulsado del segundo acoplamiento
están situados en posiciones axiales diferentes libres una de la
otra, y el componente intermedio que funciona como elemento
impulsado del primer acoplamiento y elemento impulsor del segundo
acoplamiento interfiere con su perfil axial en las trayectorias de
movimiento de ambos elementos.
Este componente intermedio situado entre los
elementos impulsor e impulsado del primer y segundo acoplamientos
es un único elemento elástico hecho de goma.
Un problema al que se enfrenta este tipo de
acoplamientos impulsores es que los ritmos de aceleración del rotor
tan altos (del orden de 16.000 rad/s^{2}) provocan un impacto
entre los elementos impulsor e impulsado que se propaga a través
del elemento elástico intermedio.
La onda de choque resultante queda atrapada
dentro del elemento elástico intermedio, provocando que ésta falle
prematuramente.
Un objeto principal de esta invención es
proporcionar un dispositivo mejorado para transmitir movimiento
entre el rotor de un motor síncrono de imán permanente y una parte
operante que tiene características estructurales y funcionales, que
evitan la deficiencia de la técnica anterior mencionada
anteriormente.
Otro objeto de la invención es mejorar la
eficiencia acústica (cualidad de funcionamiento silencioso) del
dispositivo desde la fase de arranque del motor a la fase regular
durante toda la vida del motor.
Un objeto adicional de la invención es
proporcionar un dispositivo de transmisión de movimiento de
construcción simple y tamaño compacto.
Otro objeto más de la invención es proporcionar
un dispositivo de transmisión de movimiento de coste relativamente
bajo.
Además, un objeto de la invención es mejorar la
resistencia a la fatiga del componente y su aplicación.
Estos y otros objetos se alcanzan mediante un
dispositivo para transmitir movimiento entre el rotor de un motor
síncrono de imán permanente y una parte operante del tipo
previamente mencionada y definida por la parte caracterizadora de la
reivindicación 1 adjunta.
Las características y ventajas adicionales de la
invención deberían comprenderse más claramente con una descripción
detallada de una realización de la misma, dada por medio de un
ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
La figura 1 es una vista despiezada de un rotor
de un motor eléctrico de imán permanente que incorpora el
dispositivo de la presente invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva de un
componente intermedio del dispositivo de la presente invención;
la figura 3 es una vista de corte transversal
diametral (tomada a lo largo de la línea III-III de
la figura 4) del dispositivo mostrado en la figura 1; y
la figura 4 es una vista de corte transversal
tomada a lo largo de la línea IV-IV en la figura
3.
Con referencia a las vistas de dibujos, el rotor
de un motor eléctrico síncrono de imán permanente se muestra
generalmente en 10. El motor no se muestra siendo de un tipo
convencional.
El motor síncrono es adecuado para hacer girar la
parte operante; por ejemplo el motor se podría incorporar a una
bomba centrífuga que tuviera como parte operante un rodete 17. La
siguiente descripción se da con referencia a este campo específico
de aplicación con el único propósito de simplificar la exposición
global.
El rotor 10 incluye un imán 11 permanente que
tiene una forma cilíndrica y anular que se monta como camisa en un
cubo 13 interior de elemento 12 plástico que tiene un conducto 15
axial.
El elemento 12 plástico tiene extremos 14
rebordeados opuestos y está íntegramente formado por un eje 16 que
pasa a través de dicho conducto 15 axial.
El eje 16 se acopla a un rodete 17 a través de un
dispositivo 1 para transmitir un movimiento realizado según la
presente invención.
El dispositivo 1 comprende al menos un primer 2 y
un segundo 3 acoplamiento que cooperan mutuamente, cinemáticamente
en serie.
El primer acoplamiento 2 comprende un elemento 23
impulsor que comprende una parte 22 que es excéntrica con respecto
al eje de rotación del rotor 10 y está conectada a un extremo del
eje 16. Tal elemento 23 impulsor incluye un diente 22.
El primer acoplamiento 2 también comprende un
elemento 5 impulsado, que, a su vez, es excéntrico con respecto al
eje de rotación.
Este elemento 5 impulsado comprende al menos un
par de elementos 25 y 26 elásticos colocados en sucesión angular
uno con otro para ocupar una abertura angular predeterminada de
aproximadamente la mitad de una vuelta completa.
El segundo acoplamiento 3 comprende un elemento
impulsor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del
rotor 10 y que se aloja de forma giratoria en un cuerpo 18 hueco,
que se describe más adelante.
Ventajosamente, el elemento impulsor del segundo
acoplamiento 3 corresponde y coincide con el elemento 5 impulsado
del primer acoplamiento 2.
El segundo acoplamiento 3 también comprende un
elemento 24 impulsado, que es rígido con la parte operante, es
decir el rodete 17.
Esencialmente, este elemento 24 consiste en un
diente, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del rotor
10. Además, los dientes 23, 24 se encuentran en posiciones axiales,
que son distintas y no interferentes una con otra.
El primer y segundo acoplamientos se alojan en un
cuerpo 18 hueco colocado en el rodete 17 hacia el extremo del eje
16.
Tal cuerpo 18 hueco está sellado con una tapa 19,
que tiene un orificio 8 central que lo atraviesa el extremo del eje
16 y está dotado de una junta 20 anular situada en un asiento
próximo al agujero 8 central.
El elemento 24 impulsado del segundo acoplamiento
3, que consiste esencialmente en un diente que se ha moldeado
íntegramente con el rodete, se proyecta dentro del cuerpo 18
hueco.
El elemento 5, que actúa tanto como elemento
impulsado del primer acoplamiento 2 como elemento impulsor del
segundo acoplamiento 3, se monta giratoriamente dentro del cuerpo 18
hueco, entre los dientes 22, 24 contiguos.
En la práctica, los dientes 22 y 24 se encuentran
en planos distintos y no interferentes, transversales al eje del
rotor y están conectados cinemáticamente sólo a través del elemento
5, que interfiere con ambos. Obviamente, el contorno angular de los
dientes 22 y 24 sería suficientemente bajo para que los elementos
25 y 26 elásticos tengan libertad de movimiento. Preferiblemente,
cada elemento 25 ó 26 elástico del elemento 5 es un segmento anular
(aunque no necesariamente) que abarca un cuarto de vuelta completa.
Los elementos 25, 26 tienen bordes redondeados tal como se muestra
en la figura 2.
Los elementos 25, 26 también pueden tener
anchuras angulares distintas una de otra.
Ventajosamente, los elementos 25 y 26 pueden
estar realizados en una estructura monobloque mediante un diafragma
o puente 27 colocado en una posición intermedia. Esto produce la
ventaja de que el elemento 5, que comprende individualmente los
elementos 25, 26, puede manipularse por ejemplo mediante máquinas o
aparatos de tipo "coger y colocar" adecuados para montaje
automático.
Los elementos 25 y 26 pueden estar hechos del
mismo material (por ejemplo goma) o de materiales diferentes.
Los dos elementos 25 y 26 representan un sistema
elástico, que es capaz de amortiguar progresivamente el impacto
entre los dientes 22 y 24, de los que el segundo, rígido con el
rodete 17, está inicialmente parado.
Ventajosamente, los elementos 25 y 26 propagan la
energía de choque a lo largo de un volumen mayor de material que
hasta el momento, amortiguando simultáneamente la onda de choque
reflejada por el espacio dispuesto entre ellos.
De hecho, la presencia opcional del diafragma o
puente 27 no tiene efectos; incluso, es muy probable que el
diagrama se rompa con el tiempo, pero esto no impide de ningún modo
el funcionamiento correcto del dispositivo 1 de transmisión de
movimiento.
El dispositivo según la invención resuelve
eficazmente el problema técnico y consigue distintas ventajas, la
primera de las cuales se encuentra en que un motor síncrono
equipado con el dispositivo de la presente invención presenta un
ruido que es definitivamente inferior con respecto a las soluciones
que ofrece actualmente el estado de la técnica.
Además, se ha observado un aumento notable de la
vida útil de tales motores, esencialmente en virtud de la vida más
larga y del desgaste reducido del dispositivo de transmisión de
movimiento así concebido.
Finalmente, merece la pena remarcar que el
dispositivo según la invención tiene una estructura simple y fiable
y un coste considerablemente reducido. Se adapta también a una
producción a gran escala, reduciendo así los costes globales de
fabricación y los tiempos sobre las líneas de montaje
automatizadas.
Claims (9)
1. Dispositivo mejorado para transmitir
movimiento entre el rotor (10) de un motor síncrono de imán
permanente y una parte (17) móvil asociada a dicho rotor (10), que
comprende:
- -
- un primer acoplamiento (2), dotado de un elemento (23) impulsor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del rotor (10), en un extremo del eje (16) del rotor.
- -
- un segundo acoplamiento (3) que coopera cinemáticamente en serie con dicho primer acoplamiento (2) y está dotado de un elemento (24) impulsado, que es excéntrico con respecto al eje de rotación del rotor (10) y rígido con dicha parte (17) móvil, encontrándose dichos elemento (23) impulsor y elemento (24) impulsado en posiciones axiales distintas y no interferentes,
- -
- caracterizado por comprender dos elementos (25, 26) elásticos que están dispuestos de forma angular uno con otro, interfiriendo uno de ellos con el elemento (23) impulsor del primer acoplamiento (2) e interfiriendo el otro con el elemento (24) impulsado del segundo acoplamiento (3).
2. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque cada uno de dichos elementos (25,
26) elásticos tiene la forma de una parte de anillo.
3. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque la anchura angular de uno (25) de
dichos elementos (25, 26) elásticos es diferente de la anchura
angular del otro (26).
4. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque dichos elementos (25, 26) se
realizan en una estructura monobloque mediante un diafragma o puente
(27) de conexión.
5. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque dichos elementos (25, 26) elásticos
están cada uno fabricados en un material distinto.
6. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque dicho elemento (5) impulsado e
impulsor comprende dichos elementos (25, 26) elásticos, está montado
de forma giratoria en un cuerpo (18) hueco proporcionado en dicha
carga (17) hacia dicho eje y cerrado por una tapa (19).
7. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque dicha parte de anillo es igual a un
cuarto de vuelta.
8. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque la anchura angular total cubierta
por dichos elementos (25, 26) es igual a la mitad de una vuelta
completa.
9. Dispositivo mejorado según la reivindicación
1, caracterizado porque dichos elementos (25, 26) elásticos
tienen bordes redondeados.
Applications Claiming Priority (2)
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