ES2345937T3 - Rotor de iman permanente para un motor electrico de rotor externo particularmente para lavadoras y electrodomesticos similares y metodo de fabricacion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Rotor de imán permanente para motor (1) eléctrico que comprende una estructura (6) de soporte en forma de copa que tiene una parte (7) inferior y una pared (10) lateral y una pluralidad de polos (12) magnéticos dispuestos en dicha estructura (6) de soporte y distribuidos a lo largo de dicha pared (10) lateral, caracterizado porque entre dichos polos (12) magnéticos está interpuesto material elastomérico, que con los mismos forma una estructura (14) maciza, estando asociados dichos polos (12) magnéticos a dicha pared (10) lateral mediante una capa adhesiva.
Description
Rotor de imán permanente para un motor eléctrico
de rotor externo particularmente para lavadoras y electrodomésticos
similares y método de fabricación del mismo.
La presente invención se refiere a un rotor de
imán permanente para un motor eléctrico de rotor externo
particularmente para lavadoras y electrodomésticos similares.
Más en particular la presente invención se
refiere a un rotor de imán permanente para un motor eléctrico de
rotor externo que comprende una estructura de soporte en forma de
copa que tiene una parte inferior y una pared lateral, y una
pluralidad de polos magnéticos dispuestos en la estructura de
soporte y distribuidos a lo largo de la pared lateral, véase el
documento US 5.998.902, que da a conocer un rotor según el preámbulo
de la reivindicación 1.
La presente invención también se refiere a un
método para fabricar el rotor de imán permanente mencionado
anteriormente para un rotor de imán permanente para un motor
eléctrico de rotor externo.
Como se conoce, en el sector de la técnica
específico de las lavadoras para uso doméstico e industrial es
necesario usar motores eléctricos con baja emisión acústica para
reducir el ruido producido durante todas las etapas de
funcionamiento de tales aparatos: desde el lavado hasta el
centrifugado.
En particular, se intenta reducir la emisión
acústica sobre todo cuando el motor funciona a alta velocidad, como
de por ejemplo casi 16.000 revoluciones/min.
En el caso de un motor eléctrico de rotor
externo, al que se refiere la invención, el motor comprende un rotor
de imán permanente montado de manera axial y externa en un estator
interno respectivo equipado con una pluralidad de polos de estator.
El rotor comprende una estructura de soporte en forma de copa que
tiene una parte inferior y una pared lateral y una pluralidad de
polos magnéticos dispuestos en la estructura de soporte,
distribuidos a lo largo de la pared lateral y orientados hacia el
estator.
Los polos magnéticos del rotor se realizan
generalmente mediante comoldeo con la estructura de soporte o
mediante asociación con la misma por medio de adhesivos apropiados
y se espacian de manera circunferencial por secciones vacías de
anchura predeterminada.
Los motores eléctricos de rotor externo,
descritos de manera esquemática, tienen una emisión acústica durante
la rotación del rotor a causa del intercambio polar entre los polos
magnéticos y los polos de estator, que genera vibraciones en el
rotor (par de detención).
Además se ha verificado que la emisión acústica
del rotor se ve influida por el ruido "aeroacústico" del rotor
producido en particular por el paso por las secciones vacías, la
discontinuidad entre un polo magnético y otro, antes de los polos
de estator.
Para intentar reducir el ruido
"aeroacústico" producido por el rotor, la técnica conocida
enseña a interponer una pieza de inserción, de material magnético o
no magnético, entre un polo magnético y el otro.
Aunque es ventajosa, esta solución no está
exenta de inconvenientes. De hecho, tales piezas de inserción no se
ajustan bien a las tolerancias constructivas limitadas del rotor y
en particular tienen imperfecciones tanto tangencialmente a los
polos magnéticos como radialmente al rotor. Por tanto, la presencia
de tales piezas de inserción a pesar de reducir el ruido producido
por el rotor sigue manteniendo la emisión acústica del motor alta e
inaceptable.
Los motores eléctricos de rotor externo, tal
como se describió anteriormente, tienen un inconveniente adicional
unido a la frecuencia de resonancia de todo el sistema de motor que
empeora el ruido producido y por tanto la emisión acústica. De
hecho, en relación a la resistencia del sistema de motor realizado,
se ha verificado cómo a determinadas frecuencias específicas
durante el funcionamiento del rotor, y en particular a la frecuencia
de resonancia, se amplifica el ruido del motor.
Para intentar reducir la emisión acústica unida
a la resonancia del motor, la técnica conocida enseña a interponer
una capa amortiguadora, tal como por ejemplo una tira de material de
absorción acústica, entre la superficie interna de la estructura de
soporte y los polos magnéticos.
Sin embargo, esta solución no está exenta de
inconvenientes. De hecho, la gran potencia vibratoria que debe
absorberse en combinación con las dimensiones limitadas del rotor,
que definen desplazamientos reducidos del rotor, hacen que la
potencia de insonorización de la tira de material interpuesto sea
ineficaz.
\newpage
Entonces la técnica conocida enseña, para
superar tal inconveniente, a revestir externamente el rotor con una
tira gruesa de material cauchutoso sujeta mediante un anillo
metálico.
Aunque es satisfactoria, esta solución tiene
algunos inconvenientes. De hecho, la alta velocidad del rotor hace
que el equilibrado del motor sea muy difícil, con el rotor revestido
por la tira de material cauchutoso, y, además, la tira de material
cauchutoso, con el fin de ser eficaz, debe tener un alto espesor y
esto genera un tamaño excesivo.
Los inconvenientes indicados anteriormente hacen
por tanto que tales soluciones conocidas sean difíciles de realizar
a escala industrial, con el fin de obtener un rotor de imán
permanente que tenga un bajo coste de fabricación y pueda usarse en
producto de gran consumo.
El problema técnico en el que se basa la
presente invención es el de crear un rotor de imán permanente para
un motor eléctrico de rotor externo que tenga características
estructurales y funcionales tales que reduzca notablemente la
emisión acústica durante todas las etapas de rotación, permitiendo
superar los inconvenientes mencionados con referencia a la técnica
conocida y de modo que pueda fabricarse a precios reducidos.
La idea a modo de solución en la que se basa la
presente invención es la de realizar un rotor externo de imán
permanente del tipo especificado que tiene una estructura maciza con
un cuerpo uniforme libre de cavidades o protuberancias.
Basándose en tal idea a modo de solución, el
problema técnico se soluciona mediante un rotor de imán permanente
para un motor eléctrico de rotor externo, del tipo especificado y
caracterizado porque entre dichos polos magnéticos está interpuesto
material elastomérico, que forma, con los mismos, una estructura
maciza sustancialmente anular.
La invención también se refiere a un motor
eléctrico con un rotor externo de imán permanente tal como se define
en la reivindicación 7.
La invención también se refiere a un método para
realizar un rotor de imán permanente para un motor eléctrico de
rotor externo tal como se define en la reivindicación 13.
Características y ventajas adicionales del
rotor, el motor y el método para realizar un rotor según la
invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de
una realización de la misma dada a modo de ejemplo indicativo y no
limitativo con referencia a los dibujos anexos.
En los dibujos:
la figura 1 representa esquemáticamente una
vista lateral de un motor realizado según la presente invención;
la figura 2 representa una vista de la figura 1
a lo largo de la línea de sección I-I;
las figuras 3 y 4 representan esquemáticamente
vistas del motor realizado respectivamente a lo largo de las líneas
de sección II-II y III-III de la
figura 2;
las figuras 5 y 6 representan esquemáticamente,
en una vista superior y una vista en perspectiva, un rotor con
polos magnéticos;
las figuras 7 y 8 representan esquemáticamente,
en una vista superior y en una vista en perspectiva, un rotor
realizado según la presente invención;
la figura 9 representa, en una vista ideal en
despiece ordenado, el rotor de la figura 8.
Con referencia a la figura 8 adjunta, se muestra
un rotor 5 de imán permanente, realizado según la presente
invención.
El rotor 5 está adaptado para su uso en un motor
1 eléctrico del denominado con un estator interno y un rotor
externo, es decir del tipo en el que el rotor 5 está dotado
axialmente de una separación predeterminada en una estructura 2 de
estator, tal como se indica en la figura 2.
El rotor 5, ilustrado en la presente invención,
tiene un número de polos magnéticos que es igual a cuatro. Sin
embargo, los rotores pueden realizarse con un número de polos
diferente y predeterminado para que sea adecuado para el número de
polos 3 de estator del estator 2.
Preferiblemente, tal como se muestra en las
figuras 5 y 6, el rotor 5 tiene una estructura 6 de soporte en
forma de copa que tiene una parte 7 inferior circular con un
orificio 8 central para el paso axial de un árbol 9 de
accionamiento.
Desde la parte 7 inferior se eleva
periféricamente una pared 10 lateral en la que están distribuidos
circunferencialmente una pluralidad de polos 12 magnéticos,
espaciados entre sí por una sección 11.
Las secciones 11 tienen preferiblemente, según
la presente realización, un ancho idéntico y predeterminado.
Esencialmente, los polos 12 magnéticos son
sectores anulares en forma de placa formados por una capa curvada
de un material apropiado de imán permanente, de espesor "s", y
están asociados con la pared 10 lateral mediante una capa
adhesiva.
Ventajosamente, según la presente invención,
entre los polos 12 magnéticos, está interpuesto circunferencialmente
un material elastomérico que con los polos 12 forma una estructura
14 maciza.
La estructura 14 maciza es sustancialmente
anular, con espesor uniforme.
El material elastomérico, en estado líquido, se
vierte sobre un molde apropiado que tiene al menos un núcleo o
parte interna, insertado en la estructura 6 de soporte que comprende
los polos 12. El material elastomérico se adapta perfectamente al
espacio puesto a disposición y forma, en relación con un proceso de
endurecimiento, un cuerpo 20 con una forma que corresponde al
molde. El cuerpo 20 forma, con los polos 12, la estructura 14
maciza de conformación anular, sólida y continua.
Ventajosamente, el material elastomérico se
vierte en el molde a presión atmosférica y temperatura ambiente, lo
que permite evitar un impacto excesivo sobre los imanes pegados, que
podrían dañarse.
De manera apropiada, según una realización
preferida ilustrada en la figura 7, el cuerpo 20 de la estructura
14 maciza tiene un espesor "S" uniforme ventajosamente igual al
espesor "s" de los polos 12, manteniendo así constante el
espesor del espacio de aire existente entre el rotor y el
estator.
En particular, tal como se muestra en la figura
9, con el cuerpo 20 separado de manera ideal de los polos 12, el
cuerpo 20 comprende partes 18 que corresponden con las secciones 11
y dos coronas anulares, una inferior 19a y una superior 19b, que
unen las partes 18 en un único elemento.
El cuerpo 20 de la estructura 14 maciza tiene
aberturas 15, que corresponden con los polos 12, que se adhieren
perfectamente a la conformación lateral de los polos 12, permitiendo
que la parte dirigida hacia el estator permanezca descubierta.
Ventajosamente, el material elastomérico que
define el cuerpo 20 es por ejemplo un material sintético y
preferiblemente es un caucho de poliuretano.
El cuerpo 20 y por consiguiente la estructura 14
maciza, dependiendo de la conformación del molde que se insertará
en la estructura 6 de soporte para contener el material elastomérico
líquido, puede tener diferentes formas y en particular puede tener
alturas y espesores definidos y específicos.
En particular, la estructura 14 maciza tiene un
espesor uniforme igual al espesor "S" del cuerpo 20 que puede
ser mayor que el espesor "s" de los polos 12. En tal caso los
polos 12 estarán completamente recubiertos por el material
elastomérico y contenidos dentro de la estructura 14.
Además, la estructura 14 anular maciza de
espesor continuo, sólido y uniforme, asociada con la estructura 6
de soporte, hace que el rotor 5 sea particularmente silencioso.
La presente invención se refiere además a un
motor 1 eléctrico, ilustrado esquemáticamente en las figuras 1 y 2,
con un rotor 5 de imán permanente externa y axialmente montado sobre
un estator 2 interno respectivo.
La estructura de dicho estator 2 tiene una
configuración sustancialmente cilíndrica cruzada por un paso 4
axial, también sustancialmente cilíndrico, de diámetro
predeterminado, previsto para que un árbol 9 de accionamiento se
acople con el mismo para el soporte fijo de todo el motor 1
eléctrico.
El estator 2 comprende una pluralidad de polos 3
de estator, estando definido cada uno, de una manera en sí
conocida, por una pluralidad correspondiente de láminas iguales en
contacto mutuo, tal como se muestra en la figura 3.
El rotor 5 externo de imán permanente está
colocado con una separación predeterminada en la estructura 2 de
estator.
Preferiblemente, tal como se muestra en las
figuras 3 y 4, el rotor 5 tiene una estructura 6 de soporte en
forma de copa que tiene una parte 7 inferior circular con un
orificio 8 central para el paso axial del árbol 9 de
accionamiento.
Desde la parte 7 inferior se eleva
periféricamente una pared 10 lateral sobre la que están distribuidos
una pluralidad de polos 12 magnéticos, espaciados entre sí por una
sección 11 de ancho predeterminado e idéntico.
En lo esencial, tal como se muestra en la figura
6, los polos 12 magnéticos son sectores anulares en forma de placa
formados por una capa curvada de un material magnético permanente
apropiado, de un espesor "s" apropiado, y están asociados con
la pared 10 lateral mediante una capa adhesiva.
El rotor 5, según una realización preferida,
tiene un número de polos magnéticos igual a cuatro. Sin embargo,
los rotores pueden realizarse con un número diferente y
predeterminado de polos para un número adecuado de piezas 3 de polo
del estator 2.
Ventajosamente, según la presente invención,
entre los polos 12 magnéticos, está interpuesto circunferencialmente
material elastomérico, que forma, con los mismos, una estructura 14
sustancialmente anular de espesor uniforme.
El material elastomérico, en estado líquido, se
vierte sobre un molde apropiado que tiene al menos una parte dentro
de la estructura 6 de soporte para contener los polos 12. El
material elastomérico se adapta perfectamente al espacio puesto a
disposición y forma, en relación con un proceso de endurecimiento,
un cuerpo 20 que corresponde al molde.
Ventajosamente, el material elastomérico se
vierte en el molde a presión atmosférica y a temperatura ambiente,
lo que permite evitar un impacto excesivo sobre los imanes pegados,
que podrían dañarse. El cuerpo 20, tal como se muestra en la figura
9, comprende partes 18 que corresponden con las partes 11, y
conectadas por un anillo 19a superior y por un anillo 19b inferior
para definir un único elemento. El cuerpo 20 tiene aberturas 15,
que corresponden con los polos 12, que se adhieren perfectamente a
la conformación lateral de los polos 12, permitiendo que la parte
dirigida hacia el estator permanezca descubierta.
El cuerpo 20 con los polos 12 define la
estructura 14 maciza, tal como se muestra en la figura 2.
Ventajosamente, en la presente realización, el
cuerpo 20 y por consiguiente la estructura 14 maciza, tiene un
espesor "S" uniforme sustancialmente igual al espesor "s"
de los polos 12 magnéticos, manteniendo así constante el espesor
del espacio de aire existente entre el rotor y el estator.
De manera apropiada, el material elastomérico
que define el cuerpo 20 es por ejemplo un material sintético y es
preferiblemente un caucho de poliuretano.
En una realización diferente, el cuerpo 20 puede
tener sólo las partes 18, o las partes 18 con uno de los dos
anillos superior 19a o inferior 19b.
El rotor 5 así realizado permite que el motor 1
eléctrico sea particularmente silencioso, de hecho la estructura 14
maciza continua, sólida y anular de espesor uniforme permite reducir
la emisión acústica mientras se mantiene el motor excepcionalmente
silencioso durante todas las funciones operativas de las lavadoras y
electrodomésticos similares en los que se instale el motor.
La presente invención se refiere además a un
método para producir un rotor 5 para el motor 1 eléctrico con un
rotor de imán permanente situado fuera de un estator 2 central.
El método según la presente invención incluye la
etapa de proporcionar una estructura 6 de soporte en forma de copa
de rotor 5 que tiene una parte 7 inferior y una pared 10 lateral y
una pluralidad de polos 12 dispuestos en la estructura de soporte y
distribuidos a lo largo de la pared 10 lateral, espaciados entre sí
por una sección 11 de ancho predeterminado. Los polos 12 están
asociados con la pared 10 lateral a través de la interposición de
un pegamento.
El método incluye por tanto la etapa de
proporcionar un molde que tiene al menos una parte insertada en la
estructura 6 de soporte para contener los polos 12.
Ventajosamente, el método según la presente
invención proporciona la etapa de verter material elastomérico
líquido entre la estructura 6 de soporte y el molde, colocando el
material elastomérico de una manera específica circunferencialmente
entre los polos 12 magnéticos, para definir, en relación con un
endurecimiento apropiado, una estructura 14 maciza, sustancialmente
anular de espesor uniforme que envuelve los polos 12 magnéticos.
El material elastomérico líquido vertido en el
molde, ventajosamente a temperatura atmosférica y temperatura
ambiente, ocupa todo el espacio puesto a disposición y define, en
relación con un endurecimiento apropiado, un cuerpo 20 que está en
contacto mutuo con la estructura 6 de soporte y con las partes
laterales de cada polo 12.
Alternativamente, el material elastomérico puede
inyectarse en el molde a baja presión.
Ventajosamente, el cuerpo 20 tiene un espesor
"S" uniforme sustancialmente igual al espesor "s" de los
polos 12, manteniendo así constante el espesor del espacio de aire
existente entre el rotor y el estator.
Según el tamaño del molde, el cuerpo 20 y, por
tanto, la estructura 14 maciza, tiene diferentes alturas y
espesores.
En particular, el cuerpo 20 puede tener un
espesor "S" mayor que el espesor "s" de los polos 12. En
tal caso los polos 12 estarán completamente recubiertos por el
material elastomérico del cuerpo 20.
La ventaja principal del rotor obtenido según la
presente invención, es el silencio de la estructura maciza,
definida por el cuerpo de espesor "S" uniforme de material
elastomérico y por los polos magnéticos, a cualquier velocidad de
rotación del motor.
Además, el rotor así realizado instalado en un
motor permite obtener lavadoras y aparatos similares de emisión
acústica reducida durante todas las etapas de funcionamiento.
Otra ventaja notable del rotor realizado según
la presente invención es que la estructura continua, maciza permite
absorber y disipar por deformación elástica posibles variaciones del
rotor durante el funcionamiento a cualquier velocidad de
rotación.
Una ventaja adicional considerable de la
presente invención es que puede realizarse con precios limitados a
una escala grande y muy grande, otra ventaja importante para un
artículo previsto para ser usado en productos de gran consumo.
Claims (15)
1. Rotor de imán permanente para motor (1)
eléctrico que comprende una estructura (6) de soporte en forma de
copa que tiene una parte (7) inferior y una pared (10) lateral y una
pluralidad de polos (12) magnéticos dispuestos en dicha estructura
(6) de soporte y distribuidos a lo largo de dicha pared (10)
lateral, caracterizado porque entre dichos polos (12)
magnéticos está interpuesto material elastomérico, que con los
mismos forma una estructura (14) maciza, estando asociados dichos
polos (12) magnéticos a dicha pared (10) lateral mediante una capa
adhesiva.
2. Rotor según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha estructura (14) maciza es
sustancialmente anular y de espesor uniforme.
3. Rotor según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha estructura (14) maciza comprende
un cuerpo (20) formado por dicho material elastomérico endurecido
de un espesor "S" uniforme sustancialmente igual a un espesor
"s" de dichos polos (12).
4. Rotor según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho cuerpo (20) comprende aberturas
(15) que corresponden a dichos polos (12).
5. Rotor según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos polos (12) magnéticos están
completamente recubiertos por dicho material elastomérico.
6. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
material elastomérico es un material sintético y es preferiblemente
un caucho de poliuretano.
7. Motor eléctrico con rotor de imán permanente
externo a un estator (2) central, comprendiendo dicho rotor (5) una
estructura (6) de soporte en forma de copa que tiene una parte (7)
inferior y una pared (10) lateral y una pluralidad de polos (12)
magnéticos dispuestos en dicha estructura (6) de soporte y
distribuidos a lo largo de dicha pared (10) lateral,
caracterizado porque entre dichos polos (12) magnéticos está
interpuesto material elastomérico, que con los mismos forma una
estructura (14) maciza, estando asociados dichos polos (12)
magnéticos con la pared (10) lateral a través de la interposición de
un pegamento.
8. Motor según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha estructura (14) maciza es
sustancialmente anular y de espesor uniforme.
9. Motor según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha estructura (14) maciza comprende
un cuerpo (20) de dicho material elastomérico endurecido de espesor
"S" uniforme sustancialmente igual a un espesor "s" de
dichos polos (12).
10. Motor según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicho cuerpo (20) comprende aberturas
(15) que corresponden a dichos polos (12).
11. Motor según la reivindicación 7,
caracterizado porque dichos polos (12) magnéticos están
completamente recubiertos por dicho material elastomérico.
12. Motor según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho material elastomérico es un
material sintético y es preferiblemente un caucho de
poliuretano.
13. Método para producir un rotor de imán
permanente para motor eléctrico que comprende una estructura (6) de
soporte en forma de copa que tiene una parte (7) inferior y una
pared (10) lateral y una pluralidad de polos (12) magnéticos
dispuestos en dicha estructura (6) de soporte y distribuidos a lo
largo de dicha pared (10) lateral, caracterizado porque
comprende las etapas de:
- -
- proporcionar dicha estructura (6) de soporte;
- -
- proporcionar un molde con una parte insertada en dicha estructura (6) de soporte;
- -
- interponer material elastomérico entre dichos polos (12) magnéticos, formando con los mismos una estructura (14) maciza sustancialmente anular de espesor uniforme.
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicho material elastomérico se vacía en
dicho molde.
15. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicho material elastomérico se inyecta
en dicho molde a baja presión.
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