ES2320249T3 - Maquina electrica con un elemento elastico axial. - Google Patents

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Abstract

Máquina eléctrica (10), en especial para accionar elementos funcionales en un vehículo de motor, con un árbol de rotor (12) que está montado de forma giratoria mediante un rodamiento (22, 20) en una parte de carcasa (16) de una carcasa, en donde está dispuesto un elemento elástico axial (32) entre el rodamiento (22, 20) y una pieza constructiva de rotor (34) dispuesta sobre el árbol de rotor (12), en donde el elemento elástico axial (32) presenta un anillo interior (40), caracterizada porque el elemento elástico axial (32) presenta un anillo exterior (42), en donde el anillo interior (40) y el anillo exterior (42) están unidos entre sí de forma axialmente elástica, y el anillo exterior (42) está unido a la pieza constructiva de rotor (34).

Description

Máquina eléctrica con un elemento elástico axial.
Estado de la técnica
La invención se refiere a una máquina eléctrica con un elemento elástico axial así como a un elemento elástico axial según el género de las reivindicaciones independientes.
Con el documento JP 2000 30 8305 A se ha dado a conocer un motor eléctrico (con las particularidades del preámbulo de la reivindicación 1), en el que está montado un rotor mediante un rodamiento de bolas en una carcasa. Entre el rodamiento de bolas y el rotor está dispuesta sobre el árbol de rotor una arandela, que apuntala axialmente el rotor con relación al rodamiento de bolas. Con ello la arandela presenta una parte anular, sobre la que están conformadas piezas elásticas que sobresalen radialmente, que se apoyan elásticamente en el núcleo de rotor. En una ejecución de este tipo la arandela tiene que montarse en un paso de procedimiento aparte, lo que puede conducir, a causa del guiado de la arandela sobre el árbol de rotor, a problemas causados por la inclinación de la
arandela.
Ventajas de la invención
La máquina eléctrica conforme a la invención y el elemento elástico axial conforme a la invención, con las particularidades características de las reivindicaciones independientes, tienen la ventaja de que mediante la configuración de un anillo exterior, que está unido elásticamente al anillo interior del elemento elástico, éste puede fijarse de forma segura a una pieza constructiva de rotor. Por medio de esto el elemento elástico puede disponerse de forma favorable en un paso de montaje, junto con la pieza constructiva de rotor, sobre el árbol de rotor. Debido a que el elemento elástico ya permanece unido fijamente durante su montaje a la pieza constructiva de rotor, puede elegirse de forma correspondientemente grande la tolerancia entre el anillo interior y el árbol de rotor, de tal modo que el anillo de apriete no puede inclinarse durante su montaje sobre el árbol de rotor. Al contrario que en un elemento elástico con extremos que sobresalen radialmente, mediante el anillo exterior se evita un enganche mutuo de los elementos elásticos durante su transporte.
Mediante las medidas citadas en las reivindicaciones subordinadas se obtienen perfeccionamientos y mejoras ventajosos de las particularidades indicadas en las reivindicaciones independientes. Mediante la unión elástica del anillo interior al anillo exterior el elemento elástico puede fijarse, por un lado, al anillo exterior fijamente sobre una pieza constructiva de rotor y, por otro lado, poner a disposición una superficie de tope anular axialmente elástica para asentarse sobre un rodamiento.
Mediante la fijación del elemento elástico a la pieza constructiva de rotor puede configurarse el anillo interior radialmente bastante estrecho, de tal modo que éste en el lado de rodamiento sólo se apoya en la parte interior del rodamiento unido al árbol de inducido. Por medio de esto se evita un rozamiento entre la parte interior y la parte exterior del rodamiento a través de su arandela de obturación, con lo que se aumenta el grado de eficacia de la máquina
eléctrica.
Es especialmente favorable configurar las almas elásticas entre el anillo interior y el exterior helicoidalmente, de tal modo que en el caso de sufrir una carga axial el elemento elástico no aumente su diámetro exterior. El recorrido elástico axial se pone a disposición, por el contrario, mediante una rotación del anillo exterior con relación al anillo interior, con lo que se reduce el espacio constructivo radial necesario.
Si el diámetro del anillo interior forma con el diámetro exterior del árbol de rotor un ajuste móvil de holgura, se simplifica claramente el montaje axial así como la compensación de juego axial del elemento elástico, ya que el elemento elástico no se inclina sobre el árbol de rotor. Un juego radial de este tipo entre el árbol de inducido y el anillo interior es posible, ya que el guiado radial del elemento elástico no es asumido por el árbol de rotor, sino por la pieza constructiva de rotor.
Si el anillo exterior del elemento elástico presenta una pared exterior periférica - en especial sobre el perímetro, ésta puede introducirse a presión en una escotadura correspondiente de la pieza constructiva de rotor, para fijar el elemento elástico fijamente sobre esta pieza constructiva de rotor. Una pared exterior radial periférica de este tipo impide también el enganche de los elementos elásticos entre sí durante su transporte.
De forma especialmente favorable, el anillo exterior puede fijarse directamente al lado frontal del paquete de laminillas de inducido, que puede montarse de forma sencilla sobre el árbol de rotor. El árbol de rotor se monta después mediante el rodamiento en la cubeta de polos de un motor eléctrico.
Para compensar las dilataciones de material de la máquina eléctrica el rodamiento de bolas, con el que hace contacto el elemento elástico axial, está configurado como rodamiento suelto. Aquí puede moverse axialmente por ejemplo la parte interior del rodamiento de bolas, dispuesta fijamente sobre el árbol de rotor, dentro de determinados límites con relación a la parte exterior. Mediante la disposición de un rodamiento libre de este tipo en un extremo del árbol de rotor, éste puede montarse en otro punto mediante un rodamiento fijo fácil de fabricar en la carcasa, sin por medio de esto se hiperdetermine el pivotamiento del árbol de inducido.
El elemento elástico axial conforme a la invención es apropiada para cualquier pivotamiento de un árbol con una pieza constructiva, dispuesta de forma solidaria en rotación, en un alojamiento de rodamiento correspondiente. Debido a que el anillo exterior estable de forma puede fijarse al menos axialmente de forma relativamente sencilla a piezas constructivas de rotor, se dispone mediante el anillo interior unido elásticamente al mismo de una superficie de asiento para una pieza constructiva de rodamiento anular. Por medio de esto puede arriostrarse axialmente la parte interior, en especial en el caso de un rodamiento de bolas configurado como rodamiento suelto con asiento fijo ligero a modo de ejemplo de la parte interior sobre el árbol de rotor, para minimizar los ruidos y el desgaste. A causa de las almas de unión elásticas, configuradas helicoidalmente, el diámetro exterior del elemento elástico permanece constante deforma ventajosa.
Dibujos
En los dibujos se han representado diferentes ejemplos de ejecución de un dispositivo conforme a la invención y se explican con más detalle en la siguiente descripción. Aquí muestran
la figura 1 una vista fragmentaria de una máquina eléctrica en corte,
la figura 2 un elemento elástico axial conforme a la invención conforme a la figura 1 y
las figuras 3 y 4 otros ejemplos de ejecución conforme a la representación de la figura 1.
Descripción de los ejemplos de ejecución
En la figura 1 se representa una máquina eléctrica 10, en la que está montado un rotor 13 que presenta un árbol de rotor 12 en una parte de carcasa 16, configurada como cubeta de polos 14. En la parte de carcasa 16 está configurado un alojamiento de rodamiento 18, en el que está dispuesto un rodamiento 22 configurado como rodamiento de bolas 20. El rodamiento 22 presenta una parte exterior 24, que hace contacto radialmente con el alojamiento de rodamiento 18. Una parte interior 28 puede girar mediante cuerpos rodantes 26 con relación a la parte exterior 24, en donde los cuerpos rodantes 26 están cubiertos mediante arandelas de obturación 30. La parte interior 28 aloja el árbol de rotor 12, en donde el rodamiento 22 está configurado como rodamiento suelto, con lo que el árbol de rotor 12 puede desplazarse fácilmente de forma axial con relación a la parte de carcasa 16. Para el arriostramiento axial del árbol de rotor 12 con relación al rodamiento 22 se ha dispuesto sobre el rotor 13 un elemento elástico axial 32, que se apoya por un lado en la parte interior 28 del rodamiento 22 y por otro lado en una pieza constructiva de rotor 34 dispuesta de forma solidaria en rotación sobre el árbol de rotor 12. La pieza constructiva de rotor 34 está configurada por ejemplo como paquete de laminillas de inducido 34 para alojar devanados eléctricos 35 y presenta, en su lado frontal 36, una escotadura anular 38 en la que el elemento elástico axial 32 está fijado al menos axialmente. El elemento elástico 32 presenta un anillo interior 40 y un anillo exterior 42, que están unidos entre sí mediante almas 44 helicoidales, axialmente elásticas. El anillo exterior 42 presenta en el ejemplo de ejecución una pared exterior 46 periférica, que forma un encaje a presión 45 radial con la escotadura 38 de la pieza constructiva de rotor 34. El elemento elástico 32 está fabricado aquí como pieza de flexión estampada de acero para muelles y presenta en la región de la pared periférica 46, como rigidización 48, un rebordeado 50 o nervio 50. Sobre el anillo interior 40 el elemento elástico 32 presenta un diámetro interior 52, que es mayor que el diámetro 54 del árbol de rotor 12. Sobre el anillo interior 40 está configurada asimismo una superficie de asiento axial 56 para apoyarse en el rodamiento 22, cuyo diámetro exterior 58 está dimensionado de tal modo que la superficie de asiento 56 sólo hace contacto con la parte interior 40 del rodamiento 22. Con ello la superficie de asiento axial 56 no toca la arandela de obturación 30 o la parte exterior 24 del rodamiento 22, para evitar pérdidas por rozamiento entre el rotor 13 que gira y la parte exterior 24 solidaria en rotación.
Para el montaje de la máquina eléctrica 10 se fija el elemento elástico axial 32 al menos axialmente sobre el rotor 13 premontado. Por ejemplo el anillo exterior 42 se introduce a presión en la escotadura 38 de la pieza constructiva de rotor 34 unida de forma solidaria en rotación al árbol de rotor 12. Por medio de esto el elemento elástico 32 se fija de forma fiable al rotor 13, incluso con un diámetro 52 del anillo interior 40 mayor que el diámetro exterior 54 del árbol de rotor 12, de tal modo que el rotor 13 puede implantarse también por encima de la cabeza, mediante un llamado "montaje ciego", en el rodamiento 22 premontado anteriormente en la parte de carcasa 16. A causa de la fuerza de montaje axial 59 puede ajustarse la pretensión axial del elemento elástico 32. En el caso de dilatación térmica en funcionamiento, el inducido 13 puede desplazarse con relación a la parte de carcasa 16 manteniendo una fuerza tensora axial, sin que el elemento elástico 32 se incline sobre el árbol de rotor 13. Del mismo modo no se produce por medio de esto, al aplicar la fuerza pretensora axial, ninguna pérdida de fuerza a causa del rozamiento.
La figura 2 muestra el elemento elástico axial 32 de la figura 1, antes de su instalación en la máquina eléctrica 10. El anillo exterior 42 y el anillo interior 40 están dispuestos mutuamente concéntricos, en donde el diámetro interior 52 está configurado más grande que el diámetro exterior 54 del árbol de rotor 12. Las almas helicoidales 44 están dispuestas de tal modo, que al aplicarse una fuerza axial 59 las dimensiones radiales del elemento elástico 32 (diámetro interior 52, diámetro exterior 47 de la pared periférica 46) sólo varían de forma despreciable. Por el contrario, el recorrido elástico axial se pone a disposición mediante una rotación del anillo interior 40 con relación al anillo exterior 42. En el ejemplo de ejecución se han estampado tres puntales helicoidales 44, cuyo número y cuya forma pueden variar sin embargo según la aplicación. La superficie de asiento axial 56 sobre el anillo interior 40 está configurada mediante un reducido dislocamiento axial 50, que al mismo tiempo forma una rigidización 48 para el anillo interior 40. Mediante los elementos de rigidización 48, que también pueden estar configurados por ejemplo como rebordeado 50, nervio 50 o apéndice axial 50, se impide una deformación radial del elemento
elástico 32.
En la figura 3 se ha representado otro ejemplo de ejecución de un elemento elástico axial 32, que está unido mediante una despulla 66 a la pieza constructiva de rotor 34. La pieza constructiva de rotor 34 está configurada aquí como paquete de laminillas, en donde para conformar la escotadura 38 algunas capas de laminillas 62 presentan una escotadura anular 38 mayor que la capa de laminillas superior 64 en el lado frontal 36 de la pieza constructiva de rotor 34. Por medio de esto se forma la despulla 66, en la que puede introducirse el elemento elástico 32. Por medio de esto el elemento elástico 32 puede fijarse con auto-fijación axial, de forma axial y radial, sobre la pieza constructiva de rotor 34. En este ejemplo de ejecución el elemento elástico 32 presenta un juego radial y axial reducido con relación a la pieza constructiva de rotor 34, lo que sin embargo no limita el modo de funcionamiento del elemento elástico
axial 32.
En otro ejemplo de ejecución conforme a la figura 4 se han dispuesto sobre la pieza constructiva de rotor 34 elemento de retenida 70, por ejemplo de material sintético, en los que puede incorporarse de forma enclavable el anillo exterior 42 del elemento elástico axial 32. También por medio de esto se logra una fijación axial fiable del elemento elástico 32 sobre el inducido 13, que hace posible un apoyo del anillo interior 40 en la parte interior 28 del rodamiento 22, sin rozar con el árbol de rotor 12.
Debe tenerse en cuenta que, a la vista de los ejemplos de ejecución mostrados en las figuras y en la descripción, son posibles múltiples posibilidades de combinación de las diferentes particularidades. De este modo puede variarse a voluntad por ejemplo la configuración concreta de la parte de carcasa 16, del rodamiento 22 o de la pieza constructiva de rotor 34. Del mismo modo la configuración del elemento elástico axial 32 puede adaptarse a las fuerzas pretensoras axiales necesarias y a las dimensiones de la pieza constructiva de rotor 34, así como del rodamiento 22. para la fijación axial del elemento elástico 32 sobre la pieza constructiva de rotor 34 puede utilizarse, en lugar del encaje a presión 45, de la despulla 66 o de la unión de retenida 70, también una unión de bayoneta, una deformación plástica del material o medios de unión con el mismo efecto. El elemento elástico 32 conforme a la invención y la máquina eléctrica 10 conforme a la invención son especialmente apropiados para accionar elementos funcionales en un vehículo de motor, por ejemplo para motores de regulación de piezas móviles, o motores de soplador o bomba, como los que se usan por ejemplo en el sistema anti-bloqueo.

Claims (10)

1. Máquina eléctrica (10), en especial para accionar elementos funcionales en un vehículo de motor, con un árbol de rotor (12) que está montado de forma giratoria mediante un rodamiento (22, 20) en una parte de carcasa (16) de una carcasa, en donde está dispuesto un elemento elástico axial (32) entre el rodamiento (22, 20) y una pieza constructiva de rotor (34) dispuesta sobre el árbol de rotor (12), en donde el elemento elástico axial (32) presenta un anillo interior (40), caracterizada porque el elemento elástico axial (32) presenta un anillo exterior (42), en donde el anillo interior (40) y el anillo exterior (42) están unidos entre sí de forma axialmente elástica, y el anillo exterior (42) está unido a la pieza constructiva de rotor (34).
2. Máquina eléctrica (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque el anillo interior (40) y el anillo exterior (42) del elemento elástico (32) están unidos entre sí mediante almas (44) elásticas.
3. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el rodamiento (22, 20) presenta una parte interior (28) que aloja el árbol de rotor (12) y una parte exterior (24) montada en la parte de carcasa (16), y el anillo interior (40) del elemento elástico (32) se apoya axialmente en la parte interior (28) -y en especial no en la parte exterior (24)- del rodamiento (22, 20).
4. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las almas elásticas (44) están dispuestas helicoidalmente alrededor del árbol de rotor (12) y, en especial en el caso de sufrir una carga axial el elemento elástico (32), el anillo interior (40) puede girar con relación al anillo exterior (42).
5. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo interior (40) presenta un diámetro interior (52) mayor que el diámetro exterior (54) del árbol de rotor (12) y el anillo interior (40) no se apoya en el árbol de
rotor (12).
6. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo exterior (42) presenta una pared exterior (46) periférica radial, que forma una unión a presión (45) con una escotadura cilíndrica (38) en la pieza constructiva de rotor (34).
7. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo exterior (42) está fijado axialmente a la pieza constructiva de rotor (34) mediante una unión de retenida (70), una despulla (66), una unión de bayoneta o una deformación del material.
8. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza constructiva de rotor (34) está configurada como un paquete de laminillas de inducido y la parte de carcasa (16) como una cubeta de polos (14).
9. Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rodamiento (22, 20) está configurado como un rodamiento suelto (22, 20) dispuesto en el extremo del árbol de rotor (12), y el árbol de rotor (12) está montado adicionalmente mediante al menos un rodamiento fijo en la carcasa.
10. Elemento elástico axial (32), en especial según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento elástico axial (32) presenta un anillo interior (40) y un anillo exterior concéntrico (42) con mayor diámetro (47), que están unidos entre sí de forma axialmente elástica mediante almas elásticas (44), dispuestas helicoidalmente, y el anillo exterior (42) presenta una rigidización (48, 50), para fijar axialmente el anillo exterior (42) a una pieza constructiva de rotor (34).
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