ES2297499T3 - Pila anular de elementos laminados. - Google Patents
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Abstract
Una pila anular de elementos de laminación para formar el estator de un motor eléctrico lineal, que tiene una bobina tubular (6) montada en la pila anular de elementos de laminación (10), teniendo cada elemento de laminación (10) dos extensiones axiales externas (12) y una extensión axial interna (11) definida por dos porciones de laminación (13, 14) que deben fijarse entre sí con el fin de completar el elemento de laminación (10) respectivo, presentando cada porción de laminación (13, 14) una región de asiento (15, 16) respectiva que tiene al menos un receso (18) para ajustar y retener una proyección (17) respectiva prevista en la región de asiento (15, 16) de la otra porción de laminación (13, 14), en la que cada región de asiento (15, 16) tiene su contorno que comprende al menos una primera y al menos una segunda porción de borde de laminación (20, 30), estando dispuesta la primera porción de borde de laminación (20) de acuerdo con una alineación que está al menos substancialmente paralela a la alineación axial de las porciones de laminación (13, 14) y estando unida la segunda porción de borde de laminación (30) a la primera porción de borde de laminación (20) que forma un ángulo con esta última, estando asentada y fijada una primera porción de borde de laminación (20) de una porción de laminación (13, 14) a una primera porción de borde de laminación (20) de la otra porción de laminación (13, 14) después de la formación del elemento de laminación (10) respectivo, y estando fijada una segunda porción de borde de laminación (30) de una porción de laminación (13, 14) a una segunda porción de borde de laminación (30) de la otra porción de laminación (13, 14) después de la formación del elemento de laminación (10) respectivo, presentando la región de asiento (16) al menos un receso (18) abierto hacia el exterior de la porción de laminación (14) respectiva y un receso adicional (1a) abierto hacia el interior del receso (18), estando provista la otra región de asiento (15) con una proyección (17) y con una proyección adicional (17a) que debe montarse, respectivamente, en el receso (18) y en el receso adicional (1a) que están previstos en la otra región de asiento (16).
Description
Pila anular de elementos laminados.
La presente invención se refiere a la
configuración de elementos de laminación que forman una pila anular
interna diseñada para soportar la bobina de un motor lineal.
En la fabricación de un compresor hermético de
refrigeración con un motor lineal, existen varios componentes que
forman el compresor y uno de ellos es el motor lineal. Este tipo de
motor está compuesto por una pila anular de laminaciones metálicas
del estator, alrededor de la cual está arrollado un alambre de
cobre, que forma la bobina de inducción del motor lineal.
El motor lineal presenta, además, otro conjunto
de laminaciones metálicas que forman también una pila radial,
denominada pila anular externa y que define, con el estator, un
espacio anular dentro del cual se mueve el impulsor magnético, cuya
función es producir el movimiento lineal del pistón del compresor,
de manera que dicho pistón puede realizar la operación de compresión
dentro de un cilindro del compresor.
Se conocen procesos que definen configuraciones
para un estator lineal utilizando laminaciones enteras en la
fabricación de estatores lineales con una topología simétrica al
eje, que presenta laminaciones en forma de "C" o de "U",
o laminaciones en forma de margaritas, que llevan imanes en la parte
móvil (US4602174, US4346318, US4349757, US4454426, US4623808,
US5945748). Tales soluciones presentan varias dificultades con
respecto a aspectos de fabricación, tales como: alojamiento de la
bobina en la estructura de laminaciones anular; aislamiento de la
bobina con respecto a la estructura de laminación, de acuerdo con
reglas internacionales de aislamiento eléctrico; fijación de la
bobina y/o de los arrollamientos de la bobina, que deben estar
fijados rígidamente teniendo en cuenta las fuerzas altas aplicadas
allí debido a la alta aceleración que resulta a partir del
movimiento alternativo que presenta la frecuencia del sistema de
potencia.
En el documento de patente brasileña presentado
al mismo tiempo PI0203507.3 de la misma Firma Solicitante, la
construcción del motor lineal presenta laminaciones de dos piezas,
con sus porciones de laminación configuradas iguales que se
asientan lateralmente en relación entre sí, con el fin de definir
porciones de pilas de laminación respectivas que deben fijarse unas
con otras para formar el estator.
En esta construcción, una de las porciones de
laminación está provista con un receso en una región de asiento
respectiva para recibir una proyección complementaria definida en la
otra porción de laminación, después de la fijación de las porciones
de pilas para formar el estator. Aunque esta solución supera las
dificultades de la técnica anterior descritas anteriormente, la
fijación de las porciones de laminación que forman cada laminación
metálica, cuando esta fijación está realizada a través de un cordón
de adhesivo aplicado entre dos porciones de laminación
complementarias, proporciona una región de resistencia marginal en
la laminación formada, pero no proporciona una resistencia
suficiente contra las fuerzas de tracción y de cizallamiento y
permite que se produzcan fallos durante el funcionamiento del motor
por el desplazamiento de las porciones de laminación.
El documento US5318412 describe una construcción
de un motor lineal provisto con un estator construido de dos
mitades, que están asentadas lateralmente en relación entre sí, con
el fin de ser fijadas entre sí para formar el estator. En esta
construcción, una de las mitades está provista con un receso en una
región de asiento respectiva para recibir una proyección
complementaria definida en la otra de las mitades, siendo fijadas
ambas mitades entre sí por medio de tornillos. Dicha solución de la
técnica anterior presenta un núcleo magnético del motor como un
acero macizo, que permite que se obtenga la fijación entre las dos
mitades por medio de tornillos. Sin embargo, dicha solución de
fijación no se aplica a las construcciones de motor, que se
presentan en el documento PI0203507.3, en las que el dispositivo de
desplazamiento (que debería estar formado por elementos magnéticos)
oscila en el diámetro exterior del estator del motor.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar una pila de laminaciones para formar el estator de
un motor lineal, que facilita el montaje del estator,
particularmente la bobina, que permite la obtención un
arrollamiento máximo de alambres de cobre en el interior de dicho
estator, permitiendo, además, que la fijación de las laminaciones
metálicas de la pila de laminación formada presente una resistencia
suficiente para resistir las fuerzas aplicadas al estator durante el
funcionamiento del motor lineal.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una pila de laminación como se ha mencionado
anteriormente, que permite compensar las pérdidas magnéticas
generadas por la laminación que se divide en dos porciones y por el
intersticio adicional generado por la fijación de dichas porciones a
través de adhesivo.
Estos y otros objetos se alcanzan por una pila
anular de elementos de laminación para formar el estator de un motor
eléctrico lineal como se define en la reivindicación independiente
1.
La invención presente, además, de las ventajas
de las construcciones de la técnica anterior convencional que son:
la posibilidad de arrollar el alambre de cobre que forma la bobina
en máquinas convencionales; de obtener una gran cantidad de
arrollamientos de alambre de cobre alrededor de la bobina; de
cumplir los requerimientos del aislamiento eléctrico de dicha
bobina, de acuerdo con reglas internacionales de seguridad eléctrica
y siendo conseguido dicho aislamiento a través de un proceso
convencional; y la fiabilidad de la fijación de los arrollamientos
de cobre de la bobina en conjunto, las ventajas adicionales de:
presentar mejor condición para resistir las fuerzas de tracción y
de cizallamiento; y compensar las pérdidas magnéticas que resultan
de la fijación prevista entre las porciones de laminación después de
la formación de la pila anular de laminaciones de dos piezas del
estator.
Las formas de realización ventajosas de la
invención se indican en las reivindicaciones dependientes.
La invención se describirá a continuación sobre
la base de los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista de la sección
longitudinal de un motor lineal que ilustra una construcción de
estator conocida que tiene una pila anular de laminaciones formadas
por porciones de laminación.
La figura 2 es una vista lateral de una
laminación de una sola pieza del tipo utilizado en la pila anular de
laminaciones ilustradas en la figura 1.
La figura 3 es una vista lateral de dos
porciones de una laminación de una pila anular laminaciones formada
de acuerdo con la técnica anterior; y
La figura 4 es una vista lateral de dos
porciones de una laminación de una pila anular de laminaciones
formada de acuerdo con la presente invención.
La presente invención se aplica a la
construcción de las laminaciones de una pila de laminaciones, que
forman el estator de un motor eléctrico lineal utilizado
generalmente en un compresor hermético de sistemas de refrigeración,
comprendiendo dicho compresor, dentro de una carcasa (no ilustrada)
una unidad de motor-compresor que incluye un
conjunto no resonante formado por un motor lineal y un cilindro 1, y
un conjunto resonante formado por un pistón 2 que se mueve de forma
alternativa dentro del cilindro 1, y un medio de actuación 3 externo
al cilindro 1 y que lleva un imán 4 que debe ser impulsado
axialmente después de la activación del motor lineal, donde dichos
medios de actuación 3 acoplan operativamente el pistón 2 al motor
lineal.
Como se ilustra en la figura 1 adjunta, el motor
lineal está montado alrededor del cilindro 1 y el pistón 2 y
comprende una pila anular interna 5, que está formada por una
pluralidad de elementos de laminaciones metálicas 10 asentados
lateralmente en relación entre sí, y en el que está montada una
bobina tubular 6; y una pila anular externa 7 formada por una
pluralidad de laminaciones metálicas externas.
Cada pila anular interna y externa está formada
por el asiento lateral mutuo de las laminaciones metálicas que se
fabrican habitualmente de acero, que definen una superficie interna
cilíndrica para montar, por ejemplo, la pila anular interna 5,
alrededor del cilindro 1.
La pila anular externa 7 forma, con el estator,
un espacio anular dentro del cual se mueve el medio de actuación 3,
cuya función es producir el movimiento lineal del pistón 2 dentro
del cilindro 1.
El compresor incluye, además, medios de resorte
resonantes convencionales 8, montados en compresión constante con el
conjunto resonante y con el conjunto no resonante y que se pueden
deformar de una manera elástica y axial hacia el desplazamiento del
pistón 2.
Cada elemento de laminación 10 presenta una
extensión axial interna 11 y dos extensiones axiales externas 12 que
definen, como se ilustra, un perfil trapezoidal para el elemento de
laminación 10, con la base más pequeña coincidiendo con la extensión
axial interna 11.
Cada elemento de laminación 10 está definido por
dos porciones de laminación 13, 14, al menos una de las cuales tiene
al menos parte de la extensión axial interna 11 del elemento de
laminación 10 respectivo, estando fijadas dichas porciones de
laminación 13, 14 entre sí durante la formación del estator, como se
describe en la solicitud de patente brasileña presentada al mismo
tiempo PI0203507, con el fin de completar el elemento de laminación
10 respectivo.
\newpage
Cada elemento de laminación 10 presenta una
porción de laminación 13, 14 respectiva que tiene su extensión axial
interna 13a, 14a respectiva soportando una extensión radial 13b, 14b
correspondiente.
Con el fin de fijar mutuamente las porciones de
laminación 13, 14 para formar cada elemento de laminación 10, están
asentadas entre sí a través de una región de asiento respectiva 15,
16, por ejemplo a través del ajuste mutuo de dichas regiones de
asiento 15, 16, presentando una de las últimas al menos un receso 18
que debe ser montado en una proyección 17 correspondiente prevista
en la otra región de asiento 15, 16 cuando la pila anular está
montada.
Cada porción de laminación 13, 14 presenta un
borde 13c, 14c radialmente interno que debe asentarse mutuamente en
el lateral lado a lado con un borde 13c, 14c radialmente interno de
una porción de laminación 13, 14 adyacente, que define una
alineación rectilínea de cada pluralidad de porciones de laminación
13, 14.
Después de la alineación rectilínea de cada
pluralidad de porciones de laminación 13, 14, están retenidas entre
sí por la aplicación de una capa de fijación, por ejemplo en forma
de un cordón adhesivo, en las regiones de asiento 15, 16 de dichas
porciones de laminación 13, 14.
De acuerdo con la presente invención, cara
región de asiento 15, 16 tiene su contorno que comprende al menos
una primera porción de borde de laminación 20 y al menos una segunda
porción de borde de laminación 30, estando dispuesta la primera
porción de borde de laminación 20 de acuerdo con una alineación que
está al menos substancialmente paralela a la alineación axial de las
porciones de laminación 13, 14 y estando unida la segunda porción de
borde de laminación a la primera porción de borde de laminación 20
formando un ángulo con esta última, estando asentada una primera
porción de borde de laminación 20 de una porción de laminación 13 y
fijada a una primera porción de borde de laminación 20 de la otra
porción de borde de laminación 13, 14 después de la formación del
elemento de laminación 10 respectivo, y estando fijada una segunda
porción de borde de laminación 30 de una porción de laminación 13,
14 a una segunda porción de borde de laminación 30 de la otra
porción de laminación 13, 14 después de la formación del elemento de
laminación 10 respectivo.
Con esta construcción, cada una de las regiones
de asiento 15, 16 de cada porción de laminación 13, 14 define al
menos una región de montaje y fijación paralela a los bordes
radialmente internos 13c, 14c de las porciones de laminación 13,
14, en las que las fuerzas de cizallamiento incrementan la
resistencia del adhesivo que asegura las porciones de laminación 13,
14 juntas con relación a las regiones bajo fuerzas de tracción.
De acuerdo con la presente solución, cada región
de asiento 14, 16 puede presentar al menos una de las partes de
receso 18 y proyección 17, al menos una primera y una segunda
porción de borde de laminación 20, 30 que define al menos parte de
un receso 18 en una de las regiones de asiento 15, 16 y parte de una
proyección 17 en la otra región de asiento 15, 16. En una variación
de esta construcción, al menos una primera y una segunda porción de
borde de laminación 20, 30 definen al menos un receso 18 y al menos
una proyección 17.
Puesto que el incremento de la región de
cizallamiento entre las partes de receso 18 y la proyección 17
respectiva que deben fijarse mutuamente es una función de las
primeras porciones de borde de laminación 20, las segundas
porciones de borde de laminación 30 pueden no tener contornos
complementarios entre sí, sino que se fijan solamente entre sí, sin
asentarse necesariamente mutuamente, siendo rellena la distancia
entre las segundas porciones de laminación 30 mediante fijación por
adhesivo.
De acuerdo con una manera de realización de la
presente invención, al menos un receso 18 de una región de asiento
16 presenta al menos una primera y una segunda porción de borde de
laminación 20, 30, que se asientan y se fijan, respectivamente, a
una primera y a una segunda porción de borde de laminación 20, 30 de
una proyección 17 de la otra región de asiento 15. En esta
solución, las partes de receso 18 y proyección 17 presentan
contornos mutuamente complementarios, reduciendo de esta manera la
cantidad de adhesivo para su fijación mutua y reduciendo, como
consecuencia de ello, las pérdidas magnéticas causadas por la acción
del intersticio de aire formado por el adhesivo.
De acuerdo con la presente invención, una región
de asiento 16 presenta al menos un receso 18, que está abierto
hacia el exterior de la posición de laminación 14 respectiva y un
receso adicional 18a que está abierto hacia el interior del receso
18, estando provista la otra región 15 con al menos una proyección
17 y con una proyección adicional 17a, estando montada cada una de
ellas, respectivamente, en el receso 18 y en el receso adicional
18a, estando previstos éstos en la otra región de asiento 16,
presentando cada receso 18 y cada receso adicional 18a y cada
proyección 17 y cada proyección adicional 17a un eje respectivo,
estando dispuestos dichos ejes, por ejemplo, de acuerdo con la misma
alineación axial para el montaje de las porciones de laminación 13,
14.
En una variante de esta construcción, al menos
un receso 18 y un receso adicional 18a y una proyección 17
correspondiente y una proyección adicional 17a están coaxiales y
están alineadas, por ejemplo, con el eje de la porción de laminación
13, 14 respectiva.
De acuerdo con las ilustraciones, una región de
asiento 16 presenta un receso 18 respectivo y un receso adicional
18a que deben asentarse y ser retenidos en una proyección 17 y en
una proyección adicional 17a de la otra región de asiento 15,
ocupando dicho receso 18 y dicha proyección 17 la anchura total de
la porción de laminación 13, 14 respectiva. En esta construcción,
el receso adicional 18a y la proyección adicional 17a presentan
solamente una segunda proyección de borde de laminación 30,
transversal a las dos primeras porciones de borde de laminación
20.
En una variación constructiva de la presente
invención, el receso adicional 18a tiene las dos primeras porciones
de borde de laminación 20 unidas por al menos una segunda porción de
borde de laminación 30, teniendo la proyección adicional 17a dos
primeras porciones de borde de laminación 20 que están unidas entre
sí por al menos una segunda porción de borde de laminación 30.
En otra opción constructiva, el receso 18 y la
proyección 17 de cada región de asiento 15, 16 respectiva ocupan
solamente parte de la anchura de la porción de laminación 13, 14
correspondiente, por ejemplo solamente la región media de la anchura
de la porción de laminación 13, 14 correspondiente.
Para guiar y limitar la introducción mutua de
las porciones de laminación 13, 14 cuando se monta cada elemento de
laminación 10, al menos una de las regiones de asiento 15 de una de
las porciones de laminación 13 está provista con al menos una de
las partes definidas por una porción de retención y una porción de
tope y por un medio de guía y un medio de seguimiento de guía,
estando prevista la otra de dichas partes en la otra región de
asiento 15, 16.
De acuerdo con la presente invención, una
segunda porción de laminación 30 de una de las regiones de asiento
15, 16 define una porción de retención, definiendo la otra segunda
porción de borde de laminación 30 de la región de asiento 16 de la
otra porción de laminación 14 una porción de tope que debe asentarse
contra dicha porción de retención después de la fijación de las
porciones de laminación 13, 14.
En una construcción específica, dichas porciones
de borde de laminación 30 de las porciones de retención y de tope
definen al menos parte del receso 18 y de la proyección 17
respectivos.
De una manera similar, una segunda porción de
borde de laminación 30 de una región de asiento 15 de una de las
porciones de laminación 13 define un medio de guía, definiendo otra
segunda porción de borde de laminación 30 de la región de asiento
16 de la otra porción de laminación 14 un medio de seguimiento de
guía que debe montarse en dichos medios de guía después de la
fijación de las porciones de laminación 13, 14. En una construcción
específica de la presente solución, las segundas porciones de borde
de laminación 30 de los medios de guía y de los medios de
seguimiento de guía definen al menos parte del receso y de la
proyección 17 respectivos.
Con la solución de la presente invención, la
fijación mutua de las porciones de laminación 13, 14 para formar
cada elemento de laminación 10 presenta una resistencia mayor, en
función de la provisión de regiones con fuerzas de cizallamiento y
como una función de un incremento de la zona de adhesión total en
cada región de asiento 15, 15 entre las porciones de laminación 13,
14, reduciendo tal incremento de la zona entre las porciones de
laminación 13, 14 las pérdidas magnéticas que resultan de la
división de la laminación 10 y del efecto del intersticio de aire
generado por el espesor del adhesivo, cuanto menor es la zona de
fijación mutua de las regiones de asiento, tanto más ortogonales
están estas últimas al eje de las porciones de laminación 13, 14
respectivas. El intersticio que resulta del espesor del adhesivo se
compensa incrementando la zona de contacto útil, por ejemplo
promovida por la extensión mayor en la región de unión,
particularmente por la forma ilustrada de las porciones de
laminación 13, 14.
Además de estas ventajas, la presente solución
permite, además, que las porciones de laminación 13, 14 sean
montadas más fácilmente, debido a la provisión de medios de guía y
de medios de seguimiento de guía en el receso 18 y en la proyección
17 correspondiente.
Claims (11)
1. Una pila anular de elementos de laminación
para formar el estator de un motor eléctrico lineal, que tiene una
bobina tubular (6) montada en la pila anular de elementos de
laminación (10), teniendo cada elemento de laminación (10) dos
extensiones axiales externas (12) y una extensión axial interna (11)
definida por dos porciones de laminación (13, 14) que deben fijarse
entre sí con el fin de completar el elemento de laminación (10)
respectivo, presentando cada porción de laminación (13, 14) una
región de asiento (15, 16) respectiva que tiene al menos un receso
(18) para ajustar y retener una proyección (17) respectiva prevista
en la región de asiento (15, 16) de la otra porción de laminación
(13, 14), en la que cada región de asiento (15, 16) tiene su
contorno que comprende al menos una primera y al menos una segunda
porción de borde de laminación (20, 30), estando dispuesta la
primera porción de borde de laminación (20) de acuerdo con una
alineación que está al menos substancialmente paralela a la
alineación axial de las porciones de laminación (13, 14) y estando
unida la segunda porción de borde de laminación (30) a la primera
porción de borde de laminación (20) que forma un ángulo con esta
última, estando asentada y fijada una primera porción de borde de
laminación (20) de una porción de laminación (13, 14) a una primera
porción de borde de laminación (20) de la otra porción de laminación
(13, 14) después de la formación del elemento de laminación (10)
respectivo, y estando fijada una segunda porción de borde de
laminación (30) de una porción de laminación (13, 14) a una segunda
porción de borde de laminación (30) de la otra porción de laminación
(13, 14) después de la formación del elemento de laminación (10)
respectivo, presentando la región de asiento (16) al menos un receso
(18) abierto hacia el exterior de la porción de laminación (14)
respectiva y un receso adicional (1a) abierto hacia el interior del
receso (18), estando provista la otra región de asiento (15) con una
proyección (17) y con una proyección adicional (17a) que debe
montarse, respectivamente, en el receso (18) y en el receso
adicional (1a) que están previstos en la otra región de asiento
(16).
2. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque el receso (18) y el receso adicional
(18a) tienen sus ejes dispuestos de acuerdo con la misma alineación
axial para montaje de las porciones de laminación (13, 14).
3. La pila de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizada porque al menos un receso (18) y un receso
adicional (18a) respectivo están coaxiales.
4. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque el receso adicional (1a) tiene dos
porciones de borde de laminación (20) unidas por al menos una
segunda porción de borde de laminación (30), teniendo la proyección
adicional (17a) dos primeras porciones de borde de laminación (20)
unidad entre sí por al menos una segunda porción de borde de
laminación (30).
5. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque una segunda porción de borde de
laminación (30) de una región de asiento (15) de una de las
porciones de laminación (13) define una porción de retención y otra
segunda porción de borde de laminación (30) de la región de asiento
(16) de la otra porción de laminación (14) define una porción de
tope que debe asentarse contra dicha porción de retención después de
la fijación de las porciones de laminación (13, 14).
6. La pila de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizada porque las segundas porciones de borde de
laminación (30) de las porciones de retención y de tope definen al
menos parte del receso (18) y proyección (17) respectivos.
7. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque una segunda porción de borde de
laminación (30) de una región de asiento (15) de una de las
porciones de laminación (13) define un medio de guía y otra segunda
porción de borde de laminación (30) de la región de asiento (16) de
la otra porción de laminación (14) define un medio de seguimiento de
guía que debe montarse en dicho medio de guía después de la fijación
de las porciones de laminación (13, 14).
8. La pila de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizada porque las segundas porciones de borde de
laminación (30) del medio de guía y del medio de seguimiento de guía
definen al menos parte del receso (18) y proyección (17)
respectivos.
9. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque el receso (18) y la proyección (17) de
cada región de asiento (15, 16) respectivo ocupan solamente parte de
la anchura de la porción de laminación (13, 14) correspondiente.
10. La pila de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque las regiones de asiento (15, 16) de dos
porciones de laminación (13, 14) que deben fijarse mutuamente
reciben un medio de fijación.
11. La pila de acuerdo con la reivindicación 10,
caracterizada porque el medio de fijación está definido por
un material adhesivo.
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