ES2299805T3 - Motor electrico. - Google Patents
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Abstract
Un motor eléctrico que comprende: un estator (12); un rotor que tiene un eje (22), un núcleo (18) del rotor montado sobre el eje (22), un conmutador (20) ajustado al eje (22) contiguamente a un primer extremo del núcleo (18) del rotor, y devanados bobinados alrededor de polos salientes (32) del núcleo (18) del rotor y conectados a los conectores del conmutador (20), teniendo los polos salientes (32) un vástago que se extiende radialmente desde un lugar cercano al eje (22) y que tienen una cara del polo que se extiende circunferencialmente, por lo que las caras de los polos contiguos están separadas por un estrecho entrehierro (34), y polos contiguos que forman un túnel para acomodar los devanados abiertos en el lado radialmente externo por el entrehierro (34), un alojamiento (14) que encierra el estator y que tiene una pared final, contigua a un segundo extremo del núcleo (18) del rotor, formado con respiraderos (26) de entrada y una pared lateral formada con respiraderos (28) de escape contiguos al primer extremo del núcleo (18) del rotor, y un extremo abierto; una tapa final (16) ajustada en el extremo abierto del alojamiento (14) y que tiene respiraderos adicionales (26) de entrada y mecanismos (24) de soporte de las escobillas, incluyendo terminales del motor para transferir la potencia eléctrica al conmutador, y un ventilador (30) ajustado al primer extremo del núcleo (18) del rotor y configurado para extraer el aire hacia el alojamiento (14) a través de las entradas (26) y hacia fuera del alojamiento (14) a través de los respiraderos (28) de escape, teniendo el ventilador (30) una parte anular (40) que se apoya sobre el núcleo (18) del rotor, una placa anular (42) formada sobre el extremo distal de la parte anular (40), y una pluralidad de aletas (46) del ventilador que se extienden axialmente y que están formadas radialmente sobre una cara de la placa (42), distante de la parte anular (40), caracterizado porque las aletas (46) se extiende radialmente hacia dentro, una vez traspasado el borde interior de la placa anular (42), y porque varias de dichas aletas (46) del ventilador están unidas a un aleta contigua (46) del ventilador, por medio de unas paredes (50) de las aletas, que se extienden circunferencialmente entre dichas aletas (46) y que se extienden radialmente desde un extremo radialmente interior de dichas aletas (46) hasta la altura radial del borde interior de la placa anular (42).
Description
Motor eléctrico.
La presente invención está relacionada con
motores eléctricos y, en particular, con un ventilador interno de
refrigeración para un motor eléctrico de corriente continua de imán
permanente (PMDC).
Hay una demanda constante para aumentar la
salida de potencia de pequeños motores, para un tamaño de motor
dado. Cuando se requiere que tales motores entreguen grandes
potencias de salida, hay una dificultad para disipar el calor
generado dentro del motor por pérdidas de potencia. Estos motores
tienen masas pequeñas y por eso, pueden experimentar aumentos de
temperatura muy rápidos en zonas críticas. A temperaturas excesivas,
hay diversos componentes susceptibles de sufrir daños.
Para mantener estos motores por debajo de las
temperaturas críticas, se montan ventiladores de aireación en el
rotor, ya sea en el eje, en el conmutador, o directamente en el
núcleo del rotor. Generalmente, los ventiladores son del tipo
centrífugo con aletas radiales rectas del ventilador, para
refrigerar el motor cuando está funcionando con una rotación en el
sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las
agujas del reloj.
En el documento GB 2385715 se ilustra un
ventilador particular para un motor PMDC. Este diseño de ventilador
fue desarrollado para abordar la preocupación de que el flujo de
aire generado por el ventilador medio extraía demasiado aire desde
el conmutador y aire insuficiente a través del núcleo del rotor y de
los devanados del rotor, debido a las significativas diferencias en
las resistencias de los caminos del flujo del aire. Sin embargo,
ese diseño de ventilador no era práctico de fabricar para la
utilización en un motor de producción en masa de bajo coste, y por
tanto seguía existiendo la necesidad de un ventilador que se monte
cómodamente en el rotor, tras el montaje del rotor, y que pueda
extraer un volumen significativo de aire a través del núcleo del
rotor y sobre los devanados del rotor, al tiempo que sigue
extrayendo aire del conmutador.
La presente invención se esfuerza en abordar
este problema proporcionando un ventilador para un motor eléctrico,
que tiene una pluralidad de aletas radiales del ventilador, en el
cual varias aletas tienen sus bases apantalladas del conmutador.
Consecuentemente, la presente invención
proporciona un motor eléctrico que comprende: un estator; un rotor
que tiene un eje, un núcleo del rotor montado sobre el eje, un
conmutador ajustado al eje contiguamente a un primer extremo del
núcleo del rotor, y devanados bobinados alrededor de polos salientes
del núcleo del rotor y conectados a los conectores del conmutador,
teniendo los polos salientes un vástago que se extiende radialmente
desde un lugar cercano al eje y que tienen una cara del polo que se
extiende circunferencialmente, por lo que las caras de los polos
contiguas están separadas por un estrecho entrehierro, y polos
contiguos que forman un túnel para acomodar los devanados abiertos
en el lado radialmente externo por el entrehierro, un alojamiento
que encierra el estator y que tiene una pared final, contigua a un
segundo extremo del núcleo del rotor, formado con respiraderos de
entrada y una pared lateral formada con respiraderos de escape
contiguos al primer extremo del núcleo del rotor, y un extremo
abierto; una tapa final ajustada en el extremo abierto del
alojamiento y que tiene respiraderos adicionales de entrada y
engranajes de soporte de las escobillas, incluyendo terminales del
motor para transferir la potencia eléctrica al conmutador, y un
ventilador ajustado al primer extremo del núcleo de rotor y
configurado para extraer el aire hacia el alojamiento a través de
las entradas y hacia fuera del alojamiento a través de los
respiraderos de escape, teniendo el ventilador una parte anular que
se apoya sobre el núcleo del rotor, una placa anular formada sobre
el extremo distal de la parte anular, y una pluralidad de aletas
del ventilador que se extienden axialmente y que están formadas
radialmente sobre una cara de la placa, distante de la parte anular,
caracterizado porque las aletas se extiende radialmente hacia
dentro, una vez traspasado el borde interior de la placa anular, y
porque varias aletas del ventilador están unidas a un aleta
ventiladora contigua, por medio de unas paredes que se extienden
circunferencialmente entre dichas aletas y que se extienden
radialmente desde un extremo radialmente interior de dichas aletas,
hasta la altura radial del borde interior de la placa anular
(42).
Preferiblemente, las aletas del ventilador
unidas están alineadas con los túneles de los devanados del núcleo
del rotor.
Preferiblemente, el ventilador tiene f aletas
del ventilador, de forma que f = np, donde n es igual a un entero
mayor que 1 y p es el número de polos del núcleo del rotor.
Preferiblemente, n es igual a 3.
Preferiblemente, las aletas del ventilador están
agrupadas en grupos de tres, estando centrado cada grupo sobre un
respectivo túnel de devanado, y donde las paredes de las aletas
forman una pared anular discontinua que une conjuntamente solamente
las aletas de cada grupo, con una tolva del ventilador abierta entre
cada grupo de aletas que miran al conmutador, y alineada con un
respectivo vástago de cada polo para extraer el aire desde el
conmutador.
Preferiblemente, las paredes de las aletas que
unen las aletas del ventilador tienen una parte que se extiende
axialmente y que cubre los extremos radialmente internos de las
aletas.
Preferiblemente, el ventilador tiene una
pluralidad de apéndices que se extienden axialmente desde la parte
anular y que están presionados hacia el interior de dichos
entrehierros, entre las caras polares, para fijar el ventilador al
núcleo del rotor.
Preferiblemente, el ventilador tiene una
pluralidad de aletas auxiliares formadas en una cara de la placa
anular contigua a la parte anular, y que se extienden radialmente
desde su contigüidad a la parte anular hasta el borde radialmente
externo de la placa anular.
La presente invención proporciona también una
herramienta portátil de potencia, que incorpora un motor como el
descrito anteriormente.
Se describirá ahora un modo de realización
preferido de la invención, a modo de ejemplo solamente, con
referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 es un alzado lateral en sección
parcial de un motor eléctrico equipado con un ventilador interno de
refrigeración, de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 es un alzado final en sección
parcial del motor de la figura 1;
La figura 3 es una vista en perspectiva del
ventilador de la figura 1; y
La figura 4 es una vista en perspectiva de un
ventilador alternativo, de acuerdo con un segundo modo de
realización.
El estator del motor eléctrico 10 ilustrado en
la figura 1 comprende unos imanes 12 montados en un alojamiento 14
equipado con una tapa final 16. El rotor comprende un núcleo 18 del
inducido y un conmutador 20 montado sobre el eje 22 soportado por
unos cojinetes, montados respectivamente en la pared final cerrada
del alojamiento, y también en la tapa final. Las escobillas 24 de
carbono, transportadas por jaulas de escobillas, se apoyan en el
conmutador 20. Los respiraderos 26 de entrada están formados en el
extremo cerrado del alojamiento 14 y en la tapa final 16. Los
respiraderos 28 de escape están formados en una pared lateral del
alojamiento 12. El rotor incluye también un ventilador 30 montado
sobre un extremo del núcleo del inducido en alineación con los
respiraderos 28 de escape.
El núcleo 18 del inducido tiene cinco polos 32
del inducido, que tienen sustancialmente forma de "T". Los
extremos exteriores de los polos están circunferencialmente
separados por unos entrehierros estrechos 34, que se extienden
axialmente, y unos espacios mayores radialmente internos, conocidos
como túneles 36 de los devanados (figura 2). Los devanados del
inducido (no ilustrados por razones de claridad) están bobinados
alrededor de los vástagos de los polos 32 y están conectados a las
culatas 38 del conmutador.
Como se ilustra en las figuras 2 y 3, el
ventilador 30 comprende una parte anular termoplástica 40, moldeada
integradamente con una placa anular 42, que soporta las primeras y
segundas aletas 44, 46 del ventilador, en los primeros y segundos
lados de la placa anular 42. Las primeras aletas 44 se extienden
axial y radialmente a lo largo del primer lado de la placa anular
42 que mira hacia el anillo 40. Las primeras aletas 44 se extienden
radialmente hacia fuera desde una posición contigua al anillo 40,
hasta un borde exterior de la placa 42, dejando un pequeño hueco
entre los extremos radialmente internos de las primeras aletas 44 y
el anillo 40. Las segundas aletas 46 se extienden axial y
radialmente a lo largo del segundo lado de la placa 42, y se
extienden radialmente hacia fuera desde una posición radialmente
interna del borde interior de la placa 42, hasta el borde exterior
de la placa 42. Así, las segundas aletas 46 sobresalen colgando
hacia el espacio axial de la placa anular 42. El espacio axial
puede ser definido como el espacio limitado radialmente por el
anillo de diámetro interior de la placa anular 42, proyectado
axialmente a lo largo del eje del motor.
Hay varios postes 48 de montaje que se extienden
axialmente desde el anillo 40, alejándose desde la placa 42. Estos
postes se ajustan en los entrehierros 34 entre los polos 32 del
inducido. Los postes 48 pueden sostenerse por la deformación
plástica o por medio de un ajuste de interferencia en los
entrehierros, pero preferiblemente están pegados en su sitio. El
ventilador se ajusta después de que el rotor haya sido totalmente
ensamblado por otro lado. Cuando está apropiadamente ajustado, los
postes 48 se insertan totalmente en los entrehierros 34, y el
anillo 40 se apoya sobre la cara del extremo axial del núcleo 18 del
inducido. El propósito del anillo 40 es separar la placa anular 42
axialmente alejándola del núcleo del inducido, para alinear las
aletas 48 del ventilador con las culatas 38 del conmutador y para
evitar los devanados 36 del inducido.
Las segundas aletas 46 del ventilador están
agrupadas en conjuntos de tres, con las aletas centrales de cada
grupo alineadas con los postes 48, los entrehierros 34 y el centro
de los túneles de los devanados. Cada aleta central está conectada
a las aletas inmediatamente contiguas por medio de una pared 50 de
la aleta que se extiende radial y circunferencialmente, unida al
borde axialmente exterior de las aletas 46, y que se extiende
radialmente hacia fuera desde el borde interior de las aletas, hasta
cubrir sustancialmente la parte saliente colgante, es decir, la
parte de las aletas que se extiende radialmente hacia dentro después
de traspasar el borde interior de la placa anular 42. Las paredes
50 de las aletas forman una pared anular discontinua situada en el
espacio axial definido anteriormente.
Las tolvas 52 del ventilador están formadas
entre aletas contiguas del ventilador y, cuando el ventilador gira,
el aire es forzado radialmente hacia el exterior a lo largo de la
tolva y saliendo por los respiradores 28 de escape. Las paredes 50
apantallan efectivamente los extremos internos de las aletas 46 del
ventilador, desde la zona abierta del conmutador 20, y están
abiertas mirando a los túneles de los devanados para extraer más
aire desde los túneles de los devanados hacia las dos tolvas 28 del
ventilador formadas por las tres aletas 46 de cada grupo del
ventilador. La tolva 28 del ventilador, que existe entre los grupos
de tres, está abierta hacia la zona del conmutador 20 y extrae aire
desde esta zona para refrigerar el conmutador 20.
El flujo de aire en estas tolvas viene
predominantemente desde la zona del conmutador, ya que el otro lado
de la tolva de aire mira hacia los vástagos de los polos 32 del
inducido y hacia los devanados 36 del inducido.
Con la intención de aislar aún más el flujo de
aire del túnel del devanado, del flujo de aire del conmutador, se
desarrolló el modo de realización de la figura 4. En este modo de
realización, se dispone una pared adicional 54 para cada uno de los
grupos de segundas aletas 46. Cada pared adicional 54 cierra los
extremos radialmente internos de las tolvas 52 del ventilador del
grupo de aletas, forzando así la extracción de un mayor porcentaje
de aire desde los túneles de los devanados, que en el ventilador del
primer modo de realización.
Sería obvio para los lectores expertos en la
técnica que, aunque los dos modos de realización preferidos se han
descrito como ejemplos, puede formarse un ejemplo adicional no tan
preferido haciendo las paredes de las aletas como una pared anular
continua, que conecta todas las aletas conjuntamente y que cruza las
tolvas del ventilador contiguas a los vástagos de los polos del
rotor. Esto reducirá aún más el flujo de aire desde el conmutador,
haciendo que la resistencia del camino del flujo de aire sea más
alta, y lo adecuado que pueda ser este modo de realización dependerá
de la aplicación particular.
Puede quedar claro que el número de segundas
aletas 46 del ventilador está relacionado con el número de polos del
rotor. Aunque los modos de realización muestran un ventilador con 3
aletas de ventilador por polo, y agrupadas en conjuntos de tres, se
podrían utilizar 2 o 4 aletas por polo o más. Consecuentemente, el
número ideal de aletas del ventilador f = n*p, donde p = número de
polos del rotor y n es un entero mayor que 1.
Los modos de realización descritos
anteriormente, son ofrecidos solamente a modo de ejemplo, y serán
evidentes diversas modificaciones para las personas expertas en la
técnica, sin apartarse del alcance de la invención, como se define
en las reivindicaciones anexas.
Claims (10)
1. Un motor eléctrico que comprende:
un estator (12);
un rotor que tiene un eje (22), un núcleo (18)
del rotor montado sobre el eje (22), un conmutador (20) ajustado al
eje (22) contiguamente a un primer extremo del núcleo (18) del
rotor, y devanados bobinados alrededor de polos salientes (32) del
núcleo (18) del rotor y conectados a los conectores del conmutador
(20), teniendo los polos salientes (32) un vástago que se extiende
radialmente desde un lugar cercano al eje (22) y que tienen una
cara del polo que se extiende circunferencialmente, por lo que las
caras de los polos contiguos están separadas por un estrecho
entrehierro (34), y polos contiguos que forman un túnel para
acomodar los devanados abiertos en el lado radialmente externo por
el entrehierro (34),
un alojamiento (14) que encierra el estator y
que tiene una pared final, contigua a un segundo extremo del núcleo
(18) del rotor, formado con respiraderos (26) de entrada y una pared
lateral formada con respiraderos (28) de escape contiguos al primer
extremo del núcleo (18) del rotor, y un extremo abierto; una tapa
final (16) ajustada en el extremo abierto del alojamiento (14) y
que tiene respiraderos adicionales (26) de entrada y mecanismos
(24) de soporte de las escobillas, incluyendo terminales del motor
para transferir la potencia eléctrica al conmutador, y
un ventilador (30) ajustado al primer extremo
del núcleo (18) del rotor y configurado para extraer el aire hacia
el alojamiento (14) a través de las entradas (26) y hacia fuera del
alojamiento (14) a través de los respiraderos (28) de escape,
teniendo el ventilador (30) una parte anular (40) que se apoya sobre
el núcleo (18) del rotor, una placa anular (42) formada sobre el
extremo distal de la parte anular (40), y una pluralidad de aletas
(46) del ventilador que se extienden axialmente y que están formadas
radialmente sobre una cara de la placa (42), distante de la parte
anular (40),
caracterizado porque
las aletas (46) se extiende radialmente hacia
dentro, una vez traspasado el borde interior de la placa anular
(42), y porque varias de dichas aletas (46) del ventilador están
unidas a un aleta contigua (46) del ventilador, por medio de unas
paredes (50) de las aletas, que se extienden circunferencialmente
entre dichas aletas (46) y que se extienden radialmente desde un
extremo radialmente interior de dichas aletas (46) hasta la altura
radial del borde interior de la placa anular (42).
2. Un motor, de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que las aletas (46) del ventilador unidas están alineadas con
los túneles de los devanados del núcleo (18) del rotor.
3. Un motor, de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que el ventilador (30) tiene f aletas (46) de ventilador,
de forma que f = np, donde n es igual a un entero mayor que 1 y p es
el número de polos del núcleo del rotor.
4. Un motor, de acuerdo con la reivindicación 3,
donde n es igual a 3.
5. Un motor, de acuerdo con la reivindicación 4,
en el que las aletas (46) están agrupadas en conjuntos de tres,
estando centrado cada grupo sobre un respectivo túnel de devanado, y
donde las paredes (50) de las aletas forman una pared anular
discontinua que une conjuntamente solamente las aletas (46) de cada
grupo, con una tolva abierta (52) del ventilador, entre cada grupo
de aletas (46) que miran al conmutador (22) y alineadas con un
respectivo vástago del polo, para extraer aire por encima del
conmutador (22).
6. Un motor, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las paredes (50) de las
aletas que unen las aletas del ventilador, tienen una parte (54) que
se extiende axialmente, que cubre los extremos radialmente internos
de las aletas (46).
7. Un motor, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el ventilador (30) tiene una
pluralidad de apéndices (48) que se extiende axialmente desde la
parte anular (40) y que están presionados en dichos entrehierros
(34), entre las caras de los polos, para fijar el ventilador (30) al
núcleo (18) del rotor.
8. Un motor, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el ventilador (30) tiene una
pluralidad de aletas auxiliares (44) formadas sobre una cara de la
placa anular (42), contigua a la parte anular (40), y que se
extiende radialmente desde una posición contigua a la parte anular
(40) hasta un borde radialmente exterior de la placa anular
(42).
9. Un motor, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las aletas (46) del
ventilador son rectas.
10. Una herramienta de potencia, que funciona
eléctricamente, y que incorpora un motor eléctrico como se ha
definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| GBGB0329607.6A GB0329607D0 (en) | 2003-12-20 | 2003-12-20 | Electric motor |
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