ES2336249T3 - Dispositivo de acoplamiento electromagnetico rotacional. - Google Patents

Dispositivo de acoplamiento electromagnetico rotacional. Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de acoplamiento rotacional que comprende: un rotor (28) acoplado a un eje de entrada (22) para la rotación con el mismo, en donde el mencionado eje de entrada está dispuesto alrededor de un eje rotacional; una carcasa del inductor (30) dispuesta alrededor del mencionado eje de entrada y fijada contra la rotación; un conductor eléctrico (84) dispuesto dentro de la mencionada carcasa del inductor (30) sobre un primer lado del mencionado rotor; una placa de freno (34, 204, 304, 404) acoplada a la mencionada carcasa del inductor(30); una armadura (36, 202, 306, 406) dispuesta axialmente entre el mencionado rotor y la mencionada placa de freno sobre un segundo lado del mencionado rotor opuesto al mencionado conductor, en donde la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) está acoplada a un miembro de salida (24); y un primer imán permanente (38) acoplado a un elemento de la mencionada placa de freno o de la mencionada armadura, y alineado axialmente con una primera porción de la otra mencionada placa de freno y de la mencionada armadura, caracterizado porque tiene una superficie del mencionado primer imán permanente (36) que se acopla a una superficie de la otra mencionada placa de freno (34, 204, 304, 404) y la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) cuando la mencionada placa de freno y la mencionada armadura se encuentran acopladas.

Description

Dispositivo de acoplamiento electromagnético rotacional.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
Esta invención está relacionada con los dispositivos de acoplamiento rotacionales, tales como los frenos y embragues, y en particular con un dispositivo de acoplamiento rotacional que tiene una eficiencia magnética mejorada y unas características estructurales mejoradas.
2. Exposición de la técnica relacionada
A partir del documento DE-A1-3627187 se conoce un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Los dispositivos de acoplamiento rotacionales tales como los embragues y frenos se utilizan para controlar la transferencia de un par motor entre los cuerpos rotacionales. Un tipo del dispositivo convencional es el ilustrado en las patentes de los Estados Unidos números 5119918, 5285882 y 5971121. Este dispositivo incluye un rotor que está acoplado a un eje de entrada para su rotación con el eje de entrada alrededor de un eje rotacional. Se encuentra dispuesta también una carcasa del inductor alrededor del eje de entrada en un lado del rotor y que está fijada contra la rotación. La carcasa del inductor define radialmente unos polos interiores y exteriores que se extienden axialmente y separados radialmente, entre los cuales se dispone un conductor eléctrico frente al rotor. Una placa de freno está acoplada a la carcasa del inductor y está separada axialmente de la carcasa del inductor. La placa de freno está dispuesta en un lado del rotor enfrentado al conductor. Se encuentra dispuesta una armadura acoplada a un miembro de salida, en el mismo lado del rotor al igual que la placa de freno, y que está dispuesta axialmente entre el rotor y la placa de freno. La armadura está acoplada a un miembro de salida mediante una pluralidad de muelles de ballesta. Con la energetización el conductor genera un circuito magnético en la carcasa del inductor, rotor y armadura, que atrae a la armadura en acoplamiento con el rotor, y que acopla el eje de entrada y el miembro de salida conjuntamente para la rotación. Al producirse la des-energetización del conductor, los muelles de ballesta atraen a la armadura fuera del acoplo con el rotor y en acoplamiento con la placa de freno, para frenar la armadura y el miembro de salida. Se utilizan también unos imanes permanentes acoplados a la placa de freno para crear otro circuito magnético entre la placa de freno, la carcasa del inductor y la armadura, para asistir a los muelles de ballesta a frenar la armadura y el miembro de
salida.
Los dispositivos anteriormente descritos funcionan generalmente bien. Los circuitos magnéticos dentro del dispositivo, sin embargo, no son óptimos en su eficiencia o bien están aislados unos de otros. Además de ello, es difícil que la armadura se desacople de la placa del freno, y las superficies de acoplo del dispositivo sufren de una magnitud no deseable de desgaste. El montaje del conductor dentro de la carcasa del inductor del dispositivo no es óptimo también, y existe el deseo de mejorar la resistencia de la configuración del montaje.
En este caso los inventores han reconocido la necesidad de un dispositivo de acoplamiento rotacional que minimice y/o elimine una o más de las deficiencias anteriormente identificadas.
Sumario de la invención
De acuerdo con la presente invención se proporciona un dispositivo de acoplamiento rotacional, tal como se expone en la reivindicación 1 expuesta en adelante.
El dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente invención representa una mejora sobre los dispositivos convencionales porque la localización del imán reduce el numero de entrehierros o espacios de aire dentro del circuito magnético formado por la placa de freno, imán y armadura, mejorando por tanto la eficiencia del circuito magnético. La localización del imán (y el circuito magnético resultante) reduce también el recorrido del flujo entre la placa de freno y la carcasa del inductor, permitiendo por tanto una liberación más fácil de la armadura de la placa de freno durante el acoplamiento del embrague.
Estas y otras ventajas de esta invención llegaran a ser evidentes para el técnico especializado en la técnica, a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos que ilustran las características de esta invención a modo de ejemplo.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de las figuras 1-2, que ilustran otro aspecto de la presente invención.
La figura 4 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra información de la presente invención.
La figura 6 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 7 es una vista ampliada de una parte de la figura 2.
La figura 8 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 9 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 8.
La figura 10 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 11 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 10 tomada a lo largo de las líneas 11-11.
La figura 12 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones de la invención
Con referencia ahora a los dibujos en donde los numerales de referencia iguales se utilizan para identificar componentes idénticos en las distintas vistas, las figuras 1-2 ilustran un dispositivo 20 de acoplamiento rotacional, de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 20 funciona como un embrague para transferir selectivamente el par motor desde un eje de entrada 22 a un miembro de salida 24. El dispositivo 20 funciona también como un freno en el miembro de salida 24, cuando el par motor no esté siendo transferido al miembro de salida 24. El dispositivo 20 puede estar provisto para su uso en una cortadora de césped o dispositivo similar. Se comprenderá por los técnicos especializados en la técnica, no obstante, que el dispositivo 20 puede ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que precisen de un embrague o un freno. El dispositivo 20 puede incluir un separador 26, un rotor 28, una carcasa del inductor 30, un conjunto 32 de conducción eléctrica, una placa de freno 34, una armadura 36 y uno o más imanes permanentes 38.
El eje de entrada 22 proporciona una fuente de par motor para el accionamiento del miembro de salida 24. El eje 22 puede estar hecho a partir de metales y aleaciones de metales convencionales, y puede ser sólido o de tipo tubular. El eje 22 está centrado alrededor de un eje rotacional 40, y está accionado por un motor, motor eléctrico o bien otra fuente de energía convencional. En la realización ilustrada, el eje de entrada 22 está insertado dentro del dispositivo 20 en un lado del dispositivo 20 opuesto al miembro de salida 24. Se comprenderá, no obstante, que la orientación del eje de entrada 22 y el separador 26 podría invertirse, de forma tal que el eje de entrada 22 se inserte dentro del dispositivo 20 en el mismo lado que el miembro de salida 24.
El miembro de salida 24 transfiere el par motor a un dispositivo accionado, tal como una cuchilla de una cortadora de césped. El miembro 24 puede comprender una polea convencional alrededor de la cual se arrolla una correa de transmisión del par motor, y acoplada al dispositivo accionado.
El separador 26 está provisto para soportar el miembro de salida 24 en una relación de ensamblado con los demás componentes del dispositivo 20, y que puede estar hecho a partir de materiales convencionales, incluyendo metales compuestos por polvos de tipo sinterizados. El separador 26 está dispuesto alrededor del eje 40 y es generalmente de forma cilíndrica. El separador 26 tiene una superficie exterior generalmente cilíndrica, que puede incluir un chivetero configurado para recibir una chaveta del rotor 28. El separador 26 define también una brida 42 en un extremo axial.
El rotor 28 está provisto para el acoplo selectivo con la armadura 36 para transmitir el par motor entre el eje de entrada 22 y el miembro de salida 24. El rotor 28 está dispuesto alrededor del eje 40, y está acoplado al eje de entrada 22 para la rotación con el mismo. El rotor 28 puede estar hecho con metales y aleaciones metálicas convencionales, e incluye un cubo 44 y un disco rotor 46.
El cubo 44 es tubular e incluye una chaveta 48 que se extiende radialmente hacia dentro, configurada para ser recibida dentro del chivetero del eje de entrada 22 y el separador 26. En forma próxima a su diámetro interno radial y cualquiera de los extremos axiales, el cubo 44 soporta los rodamientos 50, 52. En su diámetro exterior en forma radial, el cubo 44 define un polo 54 del rotor interno que se extiende axialmente. El cubo 44 define además una hendidura 56 interna que se extiende axialmente hacia dentro del polo 54 en forma radial, para el propósito descrito más adelante.
El disco 46 se extiende radialmente hacia fuera desde el cubo 44. El disco 46 está acoplado al cubo 44 a través, por ejemplo, de un sistema de encaje a presión, incluyendo una pluralidad de orejetas y ranuras complementarias. Tal como se conoce en la técnica, el disco 46 puede incluir una pluralidad de filas separadas radialmente de ranuras 58 en forma de plátanos, separadas angularmente. Con la energetización del conjunto 32 de conducción, las ranuras 58 provocan que el flujo magnético se desplace hacia atrás y hacia delante entre el disco 46 y la armadura 36 a través de un entrehierro permitiendo el acoplamiento de un alto par motor entre el rotor 28 y la armadura 36. En la realización ilustrada, el disco 46 incluye tres filas de ranuras 58. Se comprenderá, no obstante, que el número de filas de ranuras 58, el número de ranuras 58 en cualquier fila, y la dimensión y forma de las ranuras 58 pueden variar. En su diámetro exterior, el disco 46 define un polo 60 del rotor exterior que se extiende axialmente. El polo 60 está alineado radialmente con el polo 54 y separado radialmente hacia fuera del polo 54.
La carcasa del inductor 30 está preparada para albergar el conjunto 32 de conducción. El armazón 30 forma también parte de un circuito magnético que provoca el acoplamiento selectivo del rotor 28 y la armadura 36. La carcasa del inductor 30 puede estar hecha de metales convencionales y aleaciones de metales, incluyendo el acero. La carcasa 30 es cilíndrica y está dispuesta alrededor del eje 40. La carcasa 30 está fijada contra la rotación a través, por ejemplo, de un fijador (no mostrado) que se extiende a través de una ranura 62 en la carcasa 30. La carcasa 30 es generalmente de forma de U en su sección transversal, e incluye los miembros anulares 64, 66 internos y externos en forma radial.
El miembro interno 64 está soportado sobre un trayecto exterior del rodamiento 50. El miembro 64 es generalmente de forma de L en su sección transversal, y define un polo 68 interno que se extiende axialmente. El polo 68 se extiende en la hendidura 56 del cubo 44 del rotor 28, y está dispuesto radialmente hacia dentro del polo 54 del rotor interno, de acuerdo con un aspecto de la presente invención descrita con más detalles más adelante.
El miembro exterior 66 está acoplado y soportado sobre el miembro interno 64. El miembro exterior 66 define una pared extrema 70, y el polo 72 exterior que se extiende axialmente, y una brida 74. La pared extrema 70 se extiende radialmente hacia fuera desde el miembro 64, y define una o más hendiduras 76 para el fin descrito más adelante. El polo 72 es integral con la pared extrema 70, y se extiende axialmente desde el mismo. El polo 72 está dispuesto radialmente hacia fuera del polo 60 del rotor 28. Con referencia a la figura 3, la superficie interna radial del polo 72 puede definir un diámetro interno escalonado que forma el resalte 78 para un fin descrito más adelante. La abertura 80 está formada también a través del polo 72 a través del cual conduce al conjunto de conducción 32, que se extiende hacia fuera. La brida 74 es integral con el polo 72 y en un extremo del polo 72 opuesto a la pared extrema 70, y se extiende radialmente hacia fuera. Con referencia a la figura 1, la brida 74 se extiende a lo largo al menos de una parte del perímetro del polo 72.
El conjunto de conducción 32 está provisto para crear un circuito magnético a lo largo del rotor 28, un separador 82 (o el separador 26 si se invierte la orientación del eje de entrada 22), la carcasa del inductor 30, y la armadura 36, para provocar el movimiento de la armadura 36 en acoplamiento con el rotor 28 y la transmisión del par motor desde el eje de entrada 22 al miembro de salida 24. El conjunto de conducción 32 es generalmente anular y está dispuesto alrededor del eje 40 dentro de la carcasa del inductor 30. En particular, el conjunto 32 esta dispuesto entre los polos interiores y exteriores 68, 72 de la carcasa 30.
El conjunto 32 incluye un conductor 84 y una carcasa 86.
El conductor 84 puede comprender una bobina de cobre convencional, aunque pueden utilizarse otros conductores conocidos. El conductor 84 puede conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación (no mostrada) tal como una batería. Con la energetización del conductor 84, se forma un circuito magnético entre el rotor 28, el separador 82 (o el separador 26 si se invierte la orientación del eje de entrada 22), la carcasa del inductor 30, y la armadura 36. El flujo magnético fluye desde el polo 72 de la carcasa 30 a través de un entrehierro al polo 60 del rotor 28. El flujo circula hacia atrás y hacia delante entre el disco 46 y la armadura 36 a través del entrehierro entre los mismos. El flujo circula entonces desde el disco 46 al cubo 44 del rotor 28 y de retorno a los miembros 64, 66 de la carcasa del inductor 30.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la posición del polo 54 del rotor interno radialmente hacia fuera del polo 68 de la carcasa del inductor interno mejora la eficiencia magnética de este circuito magnético. Debido a que la carcasa del inductor 30 está hecha típicamente a partir de múltiples miembros 64, 66. Existe un entrehierro entre los miembros 64, 66. Por la posición del polo interno 54 del rotor 28 radialmente hacia fuera del polo interno 68 de la carcasa del inductor 30, al menos una parte del flujo magnético circula directamente desde el polo 54 del rotor 28 hacia el miembro 66 de la carcasa del inductor 30, tal como se muestra en la figura 2, puenteando el entrehierro entre los miembros 64, 66 de la carcasa del inductor 30. La posición relativa del rotor interno y los polos 54, 68 de la carcasa del inductor es también ventajosa porque el entrehierro entre los polos 68, 72 de la carcasa del inductor se amplia, permitiendo una inserción más fácil y la fijación del conjunto de conducción 32 dentro de la carcasa del inductor 30.
Al circular entre el rotor 28 y la carcasa del inductor 30, el flujo magnético circula radialmente hacia fuera del rodamiento 50 a lo largo de un trayecto desde el cubo 44 del rotor a los miembros 64, 66 de la carcasa del inductor 30. El flujo magnético circula también radialmente hacia dentro del rodamiento 50 a lo largo de otro trayecto desde el cubo 44 del rotor hacia el miembro 64 de la carcasa del inductor 30. En este último trayecto, el flujo pasa desde el cubo 44 hacia el separador 82 (o separador 26 si se invierte el eje de entrada 22 antes de retornar hacia el miembro 64 de la carcasa del inductor 30. Este trayecto del flujo alternativo permite que una parte del flujo evite la zona de alta densidad del polo del rotor interno y los polos de la carcasa del inductor 54, 68, mejorando por tanto la eficiencia magnética del circuito.
La carcasa 86 está provista para albergar el conductor 84 y se utiliza también para montar el conductor 84 dentro de la carcasa del inductor 30. La carcasa 86 puede estar moldeada a partir de plásticos convencionales. La carcasa 86 puede incluir un conector 88 terminal integral a través del cual el conductor 84 puede conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación. El conector 88 puede extenderse a través de la abertura 90 que está dimensionada para ser recibido dentro de las hendiduras 70 en la pared extrema para prevenir la rotación del conjunto de conducción 32.
Con referencia a la figura 3, de acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la carcasa 86 puede incluir una brida 92 que se extiende radialmente hacia fuera. La brida 92 está dispuesta en forma cercana al polo exterior 72 de la carcasa del inductor 30.La brida 92 está fijada a la carcasa del inductor 30 en una pluralidad de puntos. Debido a que el conjunto de conducción 32 está fijado a la carcasa del inductor 30 en forma próxima al diámetro exterior de la carcasa 30 en lugar del diámetro interno como en los dispositivos convencionales, el conjunto de conducción 32 tiene que estar fijado en más posiciones y en un radio mayor desde el centro de rotación 40 del dispositivo 20, en comparación con los dispositivos convencionales. Como resultado de ello, la integridad estructural del dispositivo 20 es mayor que en los dispositivos convencionales. Además de ello, la conexión del conjunto de conducción 32 cercana al diámetro exterior de la carcasa 30 habilita la nueva configuración del rotor interno y los polos 54, 68 de la carcasa del inductor para conseguir un rendimiento magnético mejorado.
La brida 92 puede estar fijada a la carcasa del inductor 30 con una amplia variedad de formas. Tal como se muestra en la figura 3, la superficie interna radial del polo 72 de la carcasa del inductor del polo 72 de la carcasa del inductor 30 (en particular el resalte 78) puede deformarse en una pluralidad de puntos contra la brida 92, utilizando una herramienta convencional para fijar la brida 92 dentro de la carcasa del inductor 30. Con referencia a la figura 4, en una realización alternativa de la invención, la superficie interna radial del polo 72 puede definir una ranura 94 configurada para recibir un anillo a presión 96 que entre en contacto y se soporte contra la brida 92, para retener el conjunto de conducción 32 en la carcasa del inductor 30. Con referencia a la figura 5, en otra realización de la invención, las fijaciones 98 pueden extenderse a través de la brida 92 dentro de la pared extrema 70 de la carcasa del inductor 30 en una pluralidad de punto para retener el conjunto de conducción 32 dentro de la carcasa del inductor 30. Con referencia a la figura 6, incluso en otra realización de la invención, la brida 92 puede deformarse mediante la aplicación de calor a las partes de la brida 92 para provocar que las partes calentadas de la brida 92 fluyan y se extiendan en las ranuras 100 formadas en el polo 72, y por tanto fijar la brida 92 a la carcasa 30. La brida 92 puede estar fijada también a la carcasa del inductor 30 utilizando un adhesivo sobre la superficie de la carcasa del inductor 30, o dentro de una o más ranuras, y puede fijarse también por la definición de una pluralidad de aletas en la brida 92, y fijando las aletas dentro de las ranuras correspondientes en la carcasa del inductor 30 al producirse una rotación limitada del conjunto conductor 32.
Con referencia de nuevo a las figuras 1-2, la placa de freno 34 proporciona una superficie de frenado para el acoplamiento mediante la armadura 36 al miembro 24 de salida del freno. La placa del freno 34 puede realizarse a partir de materiales convencionales que tengan una reluctancia magnética relativamente baja, incluyendo los metales convencionales y las aleaciones metálicas, tales como el acero. La placa de freno 34 se extiende alrededor de al menos una parte de la circunferencia del dispositivo 20, y está acoplada a la carcasa del inductor 30. En particular, la placa de freno 34 está acoplada a la brida 74 de la carcasa del inductor 30 utilizando uno o más fijadores 102. Los fijadores 102 pueden estar hechos con materiales no magnéticos o bien materiales que tengan una reluctancia magnética relativamente alta., para reducir o eliminar la transferencia de flujo entre la placa de freno 34 y la carcasa del inductor 30, y facilitando por tanto el acoplamiento del embrague al energetizar el conjunto de conducción 32. La placa de freno 34 puede separarse axialmente de la brida 74 de la carcasa del inductor 30 utilizando uno o más separadores 104. Los separadores 104 pueden incluir los agujeros 106 a través de los cuales se extienden los fijadores 102. Los separadores 104 pueden estar igualmente hechos a partir de materiales no magnéticos o bien de materiales que tengan una reluctancia magnética relativamente alta, para reducir o eliminar la transferencia del flujo entre la placa de freno 36 y la carcasa del inductor 30. Con referencia a la figura 1, la placa de freno 34 puede incluir una o más aletas 108 separadas en forma arqueada, extendiéndose radialmente, divididas por las ranuras 110 separadas en forma arqueada extendiéndose radialmente, formadas en la placa de freno 34 para el fin expuesto más adelante.
La armadura 36 está provista para transmitir un par de frenado al miembro de salida 24 y para transmitir selectivamente un par de accionamiento desde el rotor 28 al miembro de salida 24. La armadura 36 puede estar hecha a partir de metales convencionales y de aleaciones metálicas incluyendo al acero. La armadura 36 es anular en su construcción y dispuesta alrededor del eje 40. La armadura 36 está separada axialmente del rotor 28 mediante un entrehierro. Al igual que el disco rotor 46, la armadura 36 incluye una pluralidad de filas separadas radialmente de ranuras 112 separadas angularmente, que facilitan el recorrido del flujo magnético hacia atrás y hacia delante entre el rotor 28 y la armadura 36 al realizarse la energetización del conjunto conductor 32. En la realización ilustrada, la armadura 36 incluye dos filas de ranuras 112. La fila interior radial de las ranuras 112 en la armadura 36 está dispuesta entre la fila interna radial la fila central radial de las ranuras 58 sobre el disco rotor 46. La fila externa radial de las ranuras 112 sobre la armadura 36 está dispuesta entre las filas exteriores radiales de las ranuras 58 en el disco 46. Se comprenderá que el número de filas de las ranuras 112 sobre la armadura 36, el número de ranuras 112 en cualquier fila, y la dimensión y forma de las ranuras 112 pueden variar. La armadura 36 está acoplada al miembro exterior 24. En particular, la armadura 36 puede estar acoplada al miembro exterior 24, mediante una pluralidad de muelles de ballesta 114. Los muelles 114 transmiten el par de accionamiento y de frenado desde la armadura 36 al miembro exterior 24 y permiten el movimiento axial de la armadura 36 con respecto al miembro 24 hacia el disco 46 del rotor o bien alejándose del mismo. Los resortes 114 pueden estar hechos de acero inoxidable y están conectados en un extremo a la armadura 36 y en un extremo opuesto al miembro de salida 24, utilizando los fijadores convencionales 116, tales como los remaches, tornillos, pernos o pasadores.
Los imanes 38 se proporcionan para crear un circuito magnético entre la placa de freno 34 y la armadura 36 para atraer la armadura 36 al acoplamiento con la placa de freno 34, y proporcionar un par de frenado al miembro de salida 24. Los imanes 38 pueden estar compuestos por imanes de boro-hierro y neodimio (Nd-Fe-B), o bien otros imanes permanentes conocidos. Con referencia a la figura 2, los imanes 38 pueden estar embebidos dentro de un agujero cerrado 118 en la placa de freno 34, y dispuestos de forma tal que una cara del imán 38 esté enrasada con un lado (y la superficie de acoplamiento) de la placa de freno 34. Mediante la colocación de los imanes 38 de forma que una cara quede enrasada con la superficie de acoplamiento de la placa de freno 34, los imanes 38 se añaden a la superficie de desgaste de la placa de freno 34, incrementando su resistencia al desgaste y a la superficie de frenado. Con referencia a la figura 1, los imanes 38 pueden estar separados en forma arqueada entre sí alrededor de la extensión circunferencial de la placa de freno 34. Puede disponerse un único imán 38 en cada aleta 108, en donde las ranuras 110 sirven para aislar magnéticamente cada imán 38 de otros imanes 38. Alternativamente, pueden disponerse más de un imán 38 en una única aleta 108 (y/o las ranuras 110 eliminadas), suponiendo que los imanes 38 estén separados debidamente entre sí. Los imanes 38 pueden estar dispuestos también en una aleta si y en otra no 108, para incrementar la superficie de desgaste. Se observará también que el número y la posición de los imanes 38 dentro de la placa de freno 34 pueden variar dependiendo de las características del dispositivo 20 y de los requisitos relacionados con el diseño. Tal como se ilustra, los imanes 38 están dispuestos de forma tal que los polos enfrentados de los imanes adyacentes sean de igual polaridad, formando por tanto circuitos magnéticos paralelos. Alternativamente, los imanes 38 pueden estar dispuestos de forma tal que los polos enfrentados de los imanes adyacentes 38 sean de polaridad opuesta, formando por tanto un circuito magnético en serie menos eficiente.
Con referencia de nuevo a la figura 2, de acuerdo con la presente invención, los imanes 38 están alineados axialmente con una porción de la armadura 36. Con referencia a la figura 7, los imanes 38 están orientados de forma tal que el flujo magnético circule axialmente a través de los mencionados imanes 38. En particular, el flujo magnético circula a través de un polo de cada imán 38 (situado en el centro radial del imán 38) dentro de la placa de freno 34. El flujo continua circulando radialmente hacia dentro y hacia fuera a lo largo de la placa de freno 34, hacia un polo opuesto de cada imán 38 (situado en la periferia radial del imán 38). El flujo circula entonces hacia la armadura 36, y radialmente hacia dentro y hacia fuera, y en forma arqueada a lo largo de la armadura 36 antes de cruzar de retorno dentro del polo central radial del imán 38. El circuito magnético formado por el dispositivo 20 de la invención es más eficiente que en los dispositivos convencionales. En particular, la posición de los imanes 38 reduce el numero de entrehierros dentro del circuito magnético formado por la placa de freno 34, imán 38, y armadura 36, mejorando por tanto la eficiencia del circuito magnético. En particular, el flujo magnético cruza solamente por tres entrehierros: (i) desde el imán 38 a la placa de freno 34; (ii) desde la placa de freno 34 a la armadura 36; y (iii) desde la armadura 36 al imán 38. Además de ello, debido a que dos de los entrehierros abarcan la armadura 36 y la superficie de freno formada por la placa de freno 34 o los imanes 3 8, se realza la atracción magnética. La posición de los imanes 3 8 (es decir, remotamente desde la carcasa del inductor 30) y el circuito magnético resultante reducen también el recorrido del flujo entre la placa de freno 34 y la carcasa del inductor 30, permitiendo por tanto una liberación más fácil de la armadura 36 desde la placa de freno 34 durante el acoplamiento del embrague.
Con referencia ahora a las figuras 8-9, se ilustra el dispositivo 200 de acuerdo con otra realización de la presente invención. El dispositivo 200 es substancialmente similar al dispositivo 20, y se hace referencia a la descripción anterior para los componentes iguales. El dispositivo 200 difiere del dispositivo 20 en que los imanes 38 están dispuestos dentro de la armadura 202, en lugar de hacerlo en la placa de freno 204. Los imanes 38 con la armadura 202 en oposición a la placa de freno 204 permiten una mayor superficie de desgaste y de resistencia al desgaste en la placa de freno 204 con respecto a la placa de freno 34 del dispositivo 20 (debido a la ausencia de imanes hendidos 38 y las ranuras 110). Además de ello, el flujo magnético dentro del circuito de freno magnético puede equilibrarse con el flujo generado con la energetización del conjunto de conducción 32, para mejorar el rendimiento del acoplamiento del embrague. Por el contrario, pueden necesitarse más imanes 38, y los imanes 38 están sometidos a unas condiciones operativas más extremas. Con referencia a la figura 9, los imanes 38 pueden estar embebidos dentro de agujeros cerrados 206 en la armadura 202, y dispuestos de forma tal que una cara del imán 38 esté enrasada con el lado (y la superficie de acoplamiento) de la armadura 202. Colocando los imanes 38 de forma tal que una cara quede enrasada con la superficie de acoplo de la armadura 202, imanes 38 añadidos a la superficie de desgaste de la armadura 202, se incrementará su resistencia al desgaste y la superficie de frenado. Con referencia a la figura 8, los imanes 38 pueden separarse en forma arqueada entre sí, alrededor de la extensión circunferencial de la armadura 202. La armadura 202 puede incluir una o más aletas 208 separadas en forma arqueada y extendiéndose radialmente alrededor de la periferia exterior dividida por las ranuras 210 separadas en forma arqueada y extendiéndose axialmente, formadas en la armadura 202 para un fin que se describirá más adelante. Puede disponerse un único imán 38 en cada aleta 208, en donde las ranuras 210 sirven para aislar cada imán 38 de los demás imanes 38. Alternativamente, pueden disponerse más de un imán 38 en una única aleta 208 (y/o las ranuras 210 eliminadas), suponiendo que los imanes 38 estén separados debidamente entre sí. Los imanes 38 pueden estar dispuestos también en aletas alternadas en una si y otra no 208, para incrementar la superficie de desgaste. Se apreciará además que el número y posición de los imanes 38 dentro de la armadura 202 pueden variar dependiendo de las características del dispositivo 200 y de los requisitos relacionados con el diseño. Tal como se ilustra, los imanes 38 están dispuestos de nuevo de forma tal que los polos enfrentados de los imanes adyacentes son de igual polaridad, formando por tanto unos circuitos magnéticos en paralelo. Alternativamente, los imanes 38 pueden estar dispuestos de forma tal que los polos enfrentados de los imanes adyacentes 38 sean de polaridad opuesta, formando por tanto un circuito magnético en serie menos eficiente.
Con referencia de nuevo a la figura 9, de acuerdo con la presente invención, los imanes 38 están alineados axialmente con una porción de la placa de freno 204. Los imanes 38 están orientados de nuevo de forma que el flujo magnético circule axialmente a través de los mencionados imanes 38. En particular, el flujo magnético circula a través de un polo de cada imán 38 (situado en el centro radial del imán 38) en la armadura 202. El flujo continúa circulando radialmente hacia dentro y hacia fuera, y en forma arqueada a lo largo de la armadura 202 hacia un polo opuesto de cada imán 38 (situado en la periferia radial del imán 38). El flujo circula entonces hacia la placa de freno 204 y radialmente hacia dentro y hacia fuera, y en forma arqueada a lo largo de la placa de freno 204 antes de cruzar de vuelta dentro del polo central radial de los imanes 38. El circuito magnético formado por el dispositivo 200 de la invención es de nuevo más eficiente que en los dispositivos convencionales porque el flujo magnético cruza solo tres entrehierros: (i) desde el imán 38 a la armadura 202; (ii) desde la armadura 202 a la placa de freno 204; y (iii) desde la placa de reno 204 al imán 38. Además de ello, debido a que los entrehierros abarcan la placa de freno 204 y a la superficie de freno formada por la armadura 202 o imanes 38, se realzará la atracción magnética. La posición de los imanes 38 (es decir, en forma remota desde la carcasa del inductor 30) y el circuito magnético resultante reducen también el recorrido del flujo entre la placa de freno 204 y la carcasa del inductor 30, permitiendo por tanto una liberación más fácil de la armadura 202 desde la placa de freno 204 durante el acoplamiento del embrague.
Con referencia ahora a la figura 10-11, se ilustra el dispositivo 300 de acuerdo con otra realización de la presente invención. El dispositivo 300 es substancialmente similar a los dispositivos 20, 200 y se hace referencia a la descripción anterior para los componentes iguales. El dispositivo 300 difiere de los dispositivos 20, 200 en que los imanes 302 están orientados de una forma diferente dentro de la placa de freno 304 o armadura 306. En la realización ilustrada, los imanes 302 están dispuestos dentro de la placa de freno 304. Se comprenderá, no obstante, que los imanes 302 podrían disponerse en forma alternada dentro de la armadura 306, tal como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 8-9. Con referencia a la figura 10, los imanes 202 están orientados con sus polos opuestos separados en forma arqueada entre sí. Con referencia a la figura 11, los imanes 302 pueden estar embebidos dentro de unos agujeros pasantes 308 en la placa de freno 304 (o armadura 306) y están dispuestos de forma tal que una cara del imán 302 esté enrasada con un lado (y la superficie de acoplamiento) de la placa de freno 304 (o armadura 306). Mediante la colocación de los imanes 302 de forma tal que una cara quede enrasada con la superficie de acoplo de la placa de freno 304 (o armadura 306), los imanes 302 se añaden a la superficie de desgaste de la placa de freno 304 (o armadura 306), incrementando su resistencia al desgaste y la superficie de frenado. Con referencia de nuevo a la figura 10, los imanes 302 pueden separarse en forma arqueada entre sí alrededor de la extensión circunferencial de la placa de freno 304 (o armadura 306). La placa de freno 304 puede de nuevo incluir una o más aletas 310 separadas en forma de arco extendiéndose radialmente, divididas por las ranuras 312 separadas en forma de arco en forma radial. Un único imán 302 puede de nuevo estar dispuesto en cada aleta 310 de la placa de freno 304 (o armadura 306), en donde las ranuras 312 sirven para aislar magnéticamente cada imán 302 de los demás imanes 302. Alternativamente, pueden disponerse más de un imán 302 de nuevo en una única aleta 310 (y/o las ranuras 312 eliminadas), en el supuesto de que los imanes 302 estén separados debidamente entre sí. Los imanes 302 pueden disponerse también alternadamente en una aleta si y en otra no 310, para mejorar la resistencia al desgaste. Se observará además que el numero y posición de los imanes 302 dentro de la placa de freno 304 (o armadura 308) pueden variar, dependiendo de las características del dispositivo 300 y de los requisitos relacionados con el diseño. Tal como se ilustra, los imanes 302 se disponen de nuevo de forma tal que los polos enfrentados de los imanes adyacentes sean de igual polaridad, formando por tanto circuitos magnéticos paralelos. Alternativamente, los imanes 302 pueden disponerse de forma tal que los polos alternados de los imanes adyacentes 302 sean de polaridad opuesta, formando por tanto un circuito magnético en serie menos eficiente.
Con referencia a la figura 11, de acuerdo con la presente invención, los imanes 302 están de nuevo alineados axialmente con una porción de la armadura 306 (o placa de freno 304). Los imanes 302 están orientados de forma tal que el flujo magnético circule en forma arqueada a través de los imanes 302. En particular, el flujo magnético circula desde un polo de cada imán 302 (situado en un extremo arqueado del imán 302) dentro de la placa de freno 304 (o armadura 306). El flujo entonces circula a la armadura 306 (o placa de freno 304) a través del entrehierro entre la placa de freno 304 y la armadura 306. El flujo continúa en forma arqueada a través de la armadura 306. El flujo continúa en forma arqueada a través de la armadura 306 (o placa de freno 304) y retorna a la placa de freno 304 (o armadura 306) a través del mencionado entrehierro antes de retornar al polo opuesto del imán 302 (situado en el otro extremo arqueado del imán 302) desde la placa de freno 304 (o armadura 306). El circuito magnético formado por el dispositivo 300 de la invención es de nuevo más eficiente que en los dispositivos convencionales (aunque en grado menor que en el circuito magnético en los dispositivos 20, 200). En particular, la posición de los imanes 302 reducen el numero de entrehierros de aire dentro del circuito magnético formado por la placa de freno 304, imán 302, y armadura 306, mejorando por tanto la eficiencia del circuito magnético. En particular, el flujo magnético cruza solamente cuatro entrehierros de aire: (i) desde el imán 302 a la placa de freno 304 (o armadura 306); (ii) desde la placa de freno 304 a la armadura 306 (o desde la armadura 306 a la placa de freno 304); (iii) desde la armadura 306 a la placa de freno 304 (o desde la placa de freno 304 a la armadura 306); y (iv) desde la placa de freno 304 (o armadura 306) de retorno al imán 302. Además de ello, debido a que los entrehierros de aire abarcan la armadura 306 y la superficie de frenado formada por la placa de freno 304, se realza la atracción magnética. La posición de los imanes 302 (es decir, remotamente desde la carcasa del inductor 30) y el circuito magnético resultante reducen el recorrido del flujo entre la placa de freno 304 y la carcasa del inductor 30, permitiendo por tanto una liberación más fácil de la armadura 306 de la placa de freno 304, durante el acoplamiento del embrague.
Con referencia ahora a la figura 12, se ilustra el dispositivo 400 de acuerdo con otra realización de la presente invención. El dispositivo 400 es substancialmente similar a los dispositivos 20, 200, 300 y se hace referencia a la descripción anterior para los componentes iguales. El dispositivo 400 difiere de los dispositivos 20, 200, 300 en que los imanes 402 están orientados de una forma diferente dentro de la placa de freno 404 o armadura 406. En la realización ilustrada los imanes 402 están de nuevo dispuestos dentro de la placa de freno 404. Se comprenderá de nuevo, no obstante, que los imanes 402 podrían disponerse en forma alternada dentro de la armadura 406 tal como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 8-9. Los imanes 402 están orientados con los polos opuestos separados radialmente entre sí. Los imanes 402 pueden de nuevo estar embebidos dentro de unos agujeros pasantes 408 en la placa de freno 404 (o armadura 406), y están dispuestos de forma tal que una cara del imán 402 quede enrasada con un lado (y la superficie de acoplamiento) de la placa de freno 404 (o armadura 406). Mediante la colocación de los imanes 402 de forma que una cara quede enrasada con la superficie de acoplo de la placa de freno 404 (o armadura 406), los imanes 402 se añaden a la superficie de desgaste de la placa de freno 404 (o armadura 406), incrementando su resistencia al desgaste y la resistencia de frenado. Al igual que con los dispositivos 20, 200, y 300, los imanes 402 pueden disponerse en forma arqueada entre si, alrededor de la extensión circunferencial de la placa de freno 404 o armadura 406, de una forma similar a la descrita anteriormente con referencia a los dispositivos 20, 200 y 300.
De acuerdo con la presente invención, los imanes 402 están de nuevo alineados axialmente con un porción de la armadura 406 (o placa de freno 404). Los imanes 402 están orientados de forma tal que el flujo magnético circule radialmente a través de los imanes 402. En particular, el flujo magnético circula desde un polo de cada imán 402 (situado en un extremo radial del imán 402) al interior de la placa de freno 404 (o armadura 406. El flujo entonces circula hacia la armadura 406 (o placa de freno 404) a través del entrehierro de aire entre la placa de freno 404 y la armadura 406 (o placa de freno 404), y retorna a la placa de freno 404 (o armadura 406) a través del mismo entrehierro de aire antes de retornar al polo opuesto del imán 402 (situado en el otro extremo radial del imán 402) desde la placa de freno 404 (o armadura 406). El circuito magnético formado por el dispositivo de la invención 400 es de nuevo más eficiente que en los dispositivos convencionales (aunque inferior que el circuito magnético en los dispositivos 20, 200). En particular, la posición de los imanes 402 reduce el numero de entrehierros de aire dentro del circuito magnético formado por la placa de freno 404, imán 402, y armadura 406, mejorando por tanto la eficiencia del circuito magnético. En particular, el flujo magnético cruza de nuevo solo cuatro entrehierros de aire: (i) desde el imán 402 a la placa de freno 404 (o armadura 406); (ii) desde la placa de freno 404 a la armadura 406 (o desde la armadura 406 a la placa de freno 404); (iii) desde la armadura 406 a la placa de freno 404 (o desde la placa de freno 404 a la armadura 406); y (iv) desde la placa de freno 404 (o armadura 406) de retorno al imán 402. Además de ello, debido a que dos de los entrehierros de aire abarcan la armadura 406 y la superficie de frenado formada por la placa de freno 404, la atracción magnética queda realzada. La posición de los imanes 402 (es decir, en forma remota desde la carcasa del inductor 30) y el circuito magnético resultante reduce también el recorrido del flujo entre la placa de freno 404 y la carcasa del inductor 30, permitiendo por tanto una más fácil liberación de la armadura 406 desde la placa de freno 404 durante el acoplamiento del embrague.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito con referencia a una o más realizaciones de la misma, se comprenderá por los técnicos especializados en la técnica que pueden realizarse varios cambios y modificaciones sin desviarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims (20)

1. Un dispositivo de acoplamiento rotacional que comprende:
un rotor (28) acoplado a un eje de entrada (22) para la rotación con el mismo, en donde el mencionado eje de entrada está dispuesto alrededor de un eje rotacional;
una carcasa del inductor (30) dispuesta alrededor del mencionado eje de entrada y fijada contra la rotación;
un conductor eléctrico (84) dispuesto dentro de la mencionada carcasa del inductor (30) sobre un primer lado del mencionado rotor;
una placa de freno (34, 204, 304, 404) acoplada a la mencionada carcasa del inductor(30);
una armadura (36, 202, 306, 406) dispuesta axialmente entre el mencionado rotor y la mencionada placa de freno sobre un segundo lado del mencionado rotor opuesto al mencionado conductor, en donde la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) está acoplada a un miembro de salida (24); y
un primer imán permanente (38) acoplado a un elemento de la mencionada placa de freno o de la mencionada armadura, y alineado axialmente con una primera porción de la otra mencionada placa de freno y de la mencionada armadura,
caracterizado porque tiene una superficie del mencionado primer imán permanente (36) que se acopla a una superficie de la otra mencionada placa de freno (34, 204, 304, 404) y la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) cuando la mencionada placa de freno y la mencionada armadura se encuentran acopladas.
2. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un separador no magnético (104) dispuesto entre la mencionada carcasa del inductor y la mencionada placa de freno.
3. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un fijador no magnético (102) que acopla la mencionada placa de freno a la mencionada carcasa del inductor.
4. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un rodamiento (50) dispuesto alrededor del mencionado eje de entrada, y soportando la mencionada carcasa del inductor, en donde con la energetización del mencionado conductor provoca que el flujo magnético circule radialmente hacia dentro del mencionado rodamiento a lo largo de un primer trayecto desde el mencionado rotor hacia la mencionada carcasa del inductor.
5. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 4, en donde el flujo magnético circula también radialmente hacia fuera del mencionado rodamiento (50) a lo largo de un segundo trayecto desde el mencionado rotor hacia la mencionada carcasa del inductor.
6. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un segundo imán permanente acoplado a la mencionada placa de freno o la mencionada armadura, y que está alineado axialmente con una segunda porción de la otra mencionada placa de freno y la mencionada armadura.
7. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde el mencionado segundo imán permanente está separado en forma arqueada del mencionado primer imán permanente.
8. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde cada uno de los mencionados primer y segundo imanes permanentes están orientados con los polos opuestos separados en forma de arco entre sí, y un primer polo del mencionado primer imán permanente está enfrentado con un primer polo del mencionado segundo imán permanente, en donde los mencionados primeros polos de los mencionados primeros y segundos imanes permanentes tienen la misma polaridad.
9. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde cada uno del primer y segundo imanes permanentes están orientados con los polos opuestos separados en forma arqueada entre sí, y un primer polo del mencionado primer imán permanente está enfrentado a un primer polo del mencionado segundo imán permanente, y en donde los primeros polos del mencionado primer y segundo imanes permanentes tienen la polaridad opuesta.
10. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde la mencionada placa de freno o la mencionada armadura incluyen una primera, segunda y tercera aletas separadas en forma de arco que se extienden radialmente, en donde las mencionadas primera y segunda aletas están separadas entre sí por una primera ranura que se extiende radialmente y en donde las mencionadas segunda y tercera aletas están separadas entre sí por una segunda ranura que se extiende radialmente, y en donde los mencionados primero y segundo imanes permanentes están localizados en las mencionadas primera y tercera aletas.
\newpage
11. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula axialmente a través del mencionado primer imán permanente.
12. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula en forma arqueada a través del mencionado primer imán permanente.
13. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula radialmente a través del mencionado primer imán permanente.
14. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está embebido dentro de un agujero formado en la mencionada placa de freno y la mencionada armadura.
15. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 14, en donde una cara del mencionado primer imán permanente está enrasada con un lado de la mencionada placa de freno y la mencionada armadura.
16. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada carcasa del inductor define unos polos interior y exterior (68, 72) separados radialmente y extendiéndose axialmente, entre los cuales se recibe el mencionado conductor eléctrico (84), y en donde el mencionado rotor define unos polos interior y exterior separados radialmente y extendiéndose axialmente, en donde el mencionado polo interior del mencionado rotor está dispuesto radialmente hacia fuera del mencionado polo interior de la mencionada carcasa del inductor.
17. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada carcasa del inductor define unos polos interior y exterior (68, 72) separados radialmente y extendiéndose axialmente, y comprendiendo además una carcasa (86) en la cual está dispuesto el mencionado conductor, en donde el mencionado conductor y la mencionada carcasa están dispuestos dentro de la mencionada carcasa del inductor entre los mencionados polos interior y exterior, incluyendo la mencionada carcasa del inductor una brida (92) que se extiende hacia fuera radialmente, dispuesta en la cercanía del mencionado polo exterior (72) de la mencionada carcasa del inductor, y estando fijada la mencionada brida a la mencionada carcasa del inductor en una pluralidad de puntos.
18. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente tiene una distancia angular que abarca solo una parte de una circunferencia de la mencionada armadura.
19. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada placa de freno tiene una distancia angular que abarca solo una parte de una circunferencia de la mencionada armadura.
20. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada placa de freno está suspendida de la mencionada carcasa del inductor.
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