ES2349040T3 - Máquina eléctrica y procedimiento para ajustar una distancia axial de la máquina eléctrica. - Google Patents

Máquina eléctrica y procedimiento para ajustar una distancia axial de la máquina eléctrica. Download PDF

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Máquina eléctrica (10) que comprende al menos un sensor (42), una rueda de transmisor (46) en la que el sensor (42) detecta axialmente una señal, en donde una superficie frontal (48) del sensor (42) es adyacente a una superficie anular (50) en un lado frontal (52) de la rueda de transmisor (46), un árbol (22) al que está fijada la rueda de transmisor (46), un cojinete fijo (26) así como un cojinete libre (24), en los que está montado el árbol (22), y una carcasa (14), caracterizada porque la rueda de transmisor (46) puede desplazarse axialmente sobre el árbol (22), sobre la máquina eléctrica (10) está previsto al menos un tope (36) que presenta al menos una superficie de tope (38), que señala en la dirección del cojinete fijo (26), porque la rueda de transmisor (46) presenta también al menos una superficie de tope (38), porque la superficie de tope (38) del tope (36) y la superficie de tope (56) de la rueda de transmisor (46) están vueltas una hacia la otra y están situadas axialmente una frente a la otra, porque la superficie de tope (38) del tope (36) está alineada axialmente con la superficie frontal (48) del sensor (42), en la dirección del cojinete fijo (26), o sobresale por encima de la superficie frontal (48) del sensor (42).

Description

Estado de la técnica
La invención se basa en una máquina eléctrica según el preámbulo de la reivindicación 1. Una máquina eléctrica de este tipo comprende un sensor, una rueda de transmisor en la que el sensor detecta axialmente una señal, en donde una superficie frontal del sensor es adyacente a una superficie anular en un lado frontal de la rueda de transmisor, un árbol al que está fijada la rueda de transmisor, un cojinete fijo así como un cojinete libre, en los que está montado el árbol, y una carcasa.
En especial los motores conmutados electrónicamente (motores EC) se controlan a través de las señales detectadas sensorialmente. Además la sintonización del sistema sensorial es decisiva para la precisión de los momentos de conmutación, a través de los cuales se conectan las diferentes bobinas del estator. La precisión de conmutación óptima se consigue después cuando el sistema electrónico reconoce el paso por cero de fase del flujo magnético. Las variaciones de esto desembocan en errores de conexión y conducen después a deformaciones de potencia del motor. Un sistema sensorial utilizado con frecuencia se compone de un sensor y de una rueda de transmisor, que envía las señales par el sensor. Para conseguir puntos de conexión precisos, el sensor y la rueda de transmisor están posicionados muy próximos entre sí. De este modo se reduce el error de conexión. Normalmente esto se consigue mediante el montaje de piezas constructivas aisladas muy precisas. Asimismo se utilizan imanes sensoriales con alta remanencia.
La tarea de la invención consiste en crear un concepto de montaje con el que puedan ensamblarse máquinas eléctricas, en especial motores EC, con detección sensorial axial de tolerancia reducida y con una complejidad de montaje reducida. El concepto debe poder aplicarse también a motores DC con sistema de reconocimiento de posición. Esto se consigue mediante una máquina eléctrica con las particularidades de la reivindicación 1. Ventajas de la invención
La máquina eléctrica conforme a la invención con las particularidades de la reivindicación 1 tiene la ventaja de que la dispersión de potencia de la máquina eléctrica completada se reduce mediante la minimización de la tolerancia de distancia axial entre sensor e imán sensorial.
Para esto la máquina eléctrica comprende un sensor, una rueda de transmisor en la que el sensor detecta axialmente una señal, en donde una superficie frontal del sensor es adyacente a una superficie anular en un lado frontal de la rueda de transmisor, un árbol al que está fijada la rueda de transmisor, un cojinete fijo así como un cojinete libre, en los que está montado el árbol, y una carcasa, en donde la rueda de transmisor puede desplazarse axialmente sobre el árbol, sobre la máquina eléctrica está previsto al menos un tope que presenta al menos una superficie de tope, que señala en la dirección del cojinete fijo, la rueda de transmisor presenta también al menos una superficie de tope, la superficie de tope del tope y la superficie de tope de la rueda de transmisor están vueltas una hacia la otra y están situadas axialmente una frente a la otra, la superficie de tope del tope está alineada axialmente con la superficie frontal del sensor, en la dirección del cojinete fijo, o sobresale por encima de la superficie frontal del sensor.
Esto conduce a una mayor precisión de señal del sistema sensorial y, por medio de esto, a una anchura de dispersión reducida en el comportamiento de potencia de los motores EC o generadores EC. Hace posible la producción de piezas constructivas, cuyos requisitos dimensionales tienen que ser menores que hasta ahora, ya que es posible una corrección dimensional durante el montaje. Aparte de esto se obtienen procesos de montaje sencillos. Las medidas para conseguir el funcionamiento de esta función pueden integrarse fácilmente en la estructura. De la forma más sencilla puede ajustarse el juego axial, si la carcasa presenta una región deformable elásticamente al menos axialmente, sobre la cual pueda desplazarse el cojinete fijo con el árbol en la dirección del cojinete libre, de tal modo que la rueda de transmisor puede ser presionada mediante el tope en la dirección del cojinete fijo.
Se obtiene una estructura sencilla si el tope está previsto sobre una brida de la máquina eléctrica, alejada del cojinete fijo, y el cojinete libre está dispuesto en un asiento de cojinete en la brida, en donde el tope está configurado de forma preferida sobre el asiento de cojinete para el cojinete libre.
Para conseguir la región axialmente elástica la carcasa está configurada de forma preferida en forma de cubeta, el cojinete fijo está dispuesto en la base y la base puede deformarse elásticamente, de forma axial, al menos en una región en forma de disco alrededor del cojinete fijo.
Para el montaje posterior lo más sencillo es que el sensor esté dispuesto sobre un grupo constructivo electrónico, que está dispuesto entre la brida y la carcasa.
Una unidad de accionamiento, en especial para un vehículo de motor, como un accionamiento de la dirección, elevalunas, accionamiento de techo corredizo, regulador de tramo propulsor, etc. con una máquina eléctrica de este tipo, tiene también la ventaja de que es reducida la dispersión de potencia causada por el montaje, en donde con ello no pueden corregirse tolerancias en las bobinas, la remanencia magnética, la propia sensibilidad sensorial, etc.
Un procedimiento sencillo para ajustar la separación axial de la máquina eléctrica se obtiene por medio de que la máquina eléctrica se sujeta, de que sobre una región de la carcasa deformable elásticamente al menos axialmente se ejerce una fuerza, de tal modo que el cojinete fijo con el árbol es desplazado en la dirección del cojinete libre y la rueda de transmisor es presionada por el tope en la dirección del cojinete fijo, y de que la fuerza se elimina de nuevo, con lo que se establece la distancia axial entre el sensor y la rueda de transmisor.
Esto puede materializarse además por medio de que el cojinete libre se monta en una brida y el sensor se fija en un grupo constructivo electrónico, el grupo constructivo electrónico sobre la brida, de tal modo que se forma un primer grupo constructivo de premontaje, el árbol con la rueda de transmisor se incorpora a la carcasa, de tal modo que se forma un segundo grupo constructivo de premontaje, ambos grupos constructivos de premontaje se unen entre sí y la rueda de transmisor hace contacto con el tope.
Si la deformación de la carcasa está controlada por desplazamiento, el procedimiento puede aplicarse fácilmente a la fabricación en grandes series.
Un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento presenta un rebajo para la máquina eléctrica, un troquel que actúa sobre la carcasa y aplica la fuerza, y una instalación para medir el recorrido de desplazamiento de la carcasa.
Se deducen más ventajas y perfeccionamientos ventajosos de las reivindicaciones subordinadas y de la descripción. Dibujo
Un ejemplo de ejecución se ha representado en el dibujo y se explica con más detalle en la siguiente descripción. La única figura muestra un motor EC en corte longitudinal colocado sobre un dispositivo. Descripción del ejemplo de ejecución
En la figura se muestra una máquina eléctrica 10, en la que se trata de forma preferida de un motor conmutado electrónicamente o un motor de corriente continua (motor DC) sin escobillas. La máquina eléctrica 10 forma parte de una unidad de accionamiento 12, que de forma preferida se utiliza en un vehículo de motor. La unidad de accionamiento 12 es un accionamiento de la dirección, elevalunas, accionamiento de techo corredizo, regulador de tramo propulsor, etc.
En una carcasa 14 en forma de cubeta la máquina eléctrica 10 contiene un estator 18, que presenta un devanado 16, y un rotor 20 excitado por imán permanente para generar la toma de fuerza, como por ejemplo el par de giro, junto con el estator
18. El árbol 22 del rotor 20 está montado en un cojinete libre 24 y un cojinete fijo 26, siendo ambos de forma preferida cojinetes de cuerpo rodante, en donde el cojinete libre 24 también puede estar ejecutado como un cojinete de deslizamiento.
El cojinete libre 24 está dispuesto en un asiento de cojinete 28 de una brida
30. De la brida sobresale el árbol 22 hacia fuera. La brida 30 sirve además para abridar la máquina eléctrica 10 a una pieza constructiva y también queda enrasada con la carcasa 14. La brida 30 tiene una forma de cubeta plana, con una base 32 sobre la que está configurado el asiento de cojinete 28, y con un borde 34 que está unido a la carcasa 14. La unión puede realizarse mediante atornillado, pegado, rodaje, etc. partiendo del asiento de cojinete 28 sobresalen listones 36, que forman un tope. Los listones 36 discurren fundamentalmente en paralelo al árbol 22 y señalan con superficies de tope 38 en la dirección del cojinete fijo 26, que está dispuesto en la carcasa 14 en forma de cubeta. Las superficies de tope 38 discurren perpendicularmente al árbol 22. También puede estar previsto un único listón 36, por ejemplo anular, que tenga rebajos frontalmente que dividan la superficie de tope 38 en varias superficies de tope 38. Sin embargo, debería estar previsto al menos un listón 36.
Además de esto está previsto un grupo constructivo electrónico 40 sobre la brida 30 y entre ésta y la carcasa 14. El grupo constructivo electrónico 40 comprende una rejilla estampada no representada, incrustada en el material sintético, que une el estator 18 – dado el caso a través de un control dispuesto sobre la rejilla estampada – a una alimentación de corriente externa. Sin embargo, también puede estar prevista una unión a un aparato de control externo. Sobre el grupo constructivo electrónico 40 está dispuesto un sensor 42 alejado de a brida 30, en donde en el ejemplo de ejecución presente se trata de forma preferida de un sensor Hall. El sensor 42 está montado sobre una placa de circuito impreso 44, que se extiende perpendicularmente al árbol 22. Sin embargo, el sensor 42 puede estar también montado directamente sobre la rejilla estampada.
Entre el sensor 42 o el grupo constructivo electrónico 40 y el estator 18 está fijada una rueda de transmisor 46 sobre el árbol 22, en la que el sensor detecta axialmente una señal. Para esto una superficie frontal 48 del sensor 42 está dispuesta de forma adyacente a una superficie anular 50 en un lado frontal 52 de la rueda de transmisor 46. La superficie anular 50 está configurada sobre un anillo magnético 54 de la rueda de transmisor 46. Por medio de esto el sensor 42 puede detectar un giro o el número de revoluciones del árbol 22. El anillo magnético 54 se asienta sobre un buje 55, que puede estar fabricado por ejemplo con material sintético, el cual tiene sobre el árbol 22 sobredimensionado o un ajuste prensado, en donde sin embargo es todavía posible ejerciendo fuerza un desplazamiento axial de la rueda de transmisor
46. Aparte de la superficie anular 50 está prevista en el lado frontal 52 de la rueda de transmisor 46 también una superficie de tope 56, que de forma preferida está configurada sobre el buje 55. La superficie de tope 38 de los listones 36 y la superficie de tope 56 de la rueda de transmisor 46 están vueltas una hacia la otra, respectivamente las superficies de tope 38 de los listones 36 señalan en la dirección de la rueda de transmisor 46. Tienen la misma distancia radial al árbol 22 y están situadas, según se mira en la dirección periférica del árbol 22 o de la máquina eléctrica 10, en cada caso en el mismo punto, por lo que están enfrentadas axialmente.
Según se mira en la dirección del cojinete fijo 28 la superficie de tope 38 del listón 36 está diseñada de tal modo, con relación a la superficie de tope 56 del imán sensorial 54, que las dos superficies activas opuestas del sensor 42 y de la rueda de transmisor 46 precisamente no se tocan o tienen una separación en un margen de unos pocas décimas de milímetro.
En la base 58 de la carcasa 14 en forma de cubeta está configurado un asiento de cojinete 60 para el cojinete fijo 26. Alrededor del asiento de cojinete 60 la base 58 tiene una región 62 en forma de disco, que puede deformarse elásticamente de forma axial. La pared anular 64 de la carcasa 14 es por el contrario, en el caso de una fuerza que actúe axialmente, bastante menos elástica.
La máquina eléctrica 10 está sujetada en un dispositivo 66 mostrado sólo a modo indicativo. El dispositivo 66 tiene un alojamiento 68 para la máquina eléctrica 10, en donde de forma preferida la brida 30 se sujeta en el alojamiento 68. Asimismo está previsto un troquel 70, que por ejemplo presiona contra el asiento de cojinete 30 y de este modo actúa sobre la carcasa 14 o aplica una fuerza. Además de esto está prevista una instalación 72 para medir el recorrido de desplazamiento del troquel 70
o del cojinete fijo 26, con lo que el desplazamiento se controla por desplazamiento.
Antes de que la máquina eléctrica 10 se sujete sobre el dispositivo 64 se monta el cojinete libre 24 en la brida 30. El sensor 42 se dispone sobre el grupo constructivo electrónico 40: después se fija el grupo constructivo electrónico 40 a la brida 30. Por medio de esto se obtiene un primer grupo constructivo de premontaje. El árbol 22 con la rueda de transmisor 46 se incorpora a la carcasa 14, con lo que se obtiene un segundo grupo constructivo de premontaje. La rueda de transmisor 46 se encaja con ello ya en el árbol 22, de tal modo que durante el ensamblaje toca los listones 36. Después se fijan uno al otro los dos grupos constructivos de premontaje. Por medio de esto la rueda de transmisor 46 y los listones 36 están sometidos a una tensión previa. También puede producirse, cuando los dos grupos constructivos de premontaje están fijados uno al otro, que la rueda de transmisor 46 sea desplazada mediante los listones 36 en la dirección del cojinete fijo 26.
Si la máquina eléctrica 10 se sujeta después sobre el dispositivo 66, se presiona con el troquel 70 sobre el asiento de cojinete 60. Por medio de esto se ejerce una fuerza sobre la región de la carcasa 14, deformable elásticamente de forma axial, con lo que el cojinete fijo 26 es desplazado con el árbol 22 en la dirección del cojinete libre 24. La rueda de transmisor 46 es presionada con ello por los listones 36 más en la dirección del cojinete fijo 26. Si se elimina la fuerza a causa del retroceso del troquel 70, la parte elástica de la base 58 retrocede elásticamente, con lo que se establece la distancia axial entre el sensor 42 y la rueda de transmisor 46. Por medio de esto es posible mantener lo más pequeña posible la distancia entre el sensor 42 y la superficie anular 50 o la superficie del imán sensorial.
A causa de los costes de proceso en la fabricación en grandes series, los grupos constructivos de montaje se montan normalmente controlados por desplazamiento. Como consecuencia de ello las tolerancias individuales de las piezas constructivas de ambos grupos constructivos de premontaje influirían mucho en la tolerancia de distancia entre el sensor 42 y la superficie anular 50 o la superficie del imán sensorial. Mediante el segundo grupo constructivo de premontaje (rueda de transmisor 46 sobre rotor 20) desplazable en el proceso de montaje se elimina la cadena de tolerancia desde la carcasa 14, pasando por el pivotamiento fijo, hasta la rueda de transmisor 46. La máxima influencia de tolerancia de toda la estructura es ahora ya solo la resultante de la estructura dimensional entre la superficie frontal del sensor 42 sobre el grupo constructivo electrónico 40 y las superficies de tope 38 de los listones 38 sobre la brida 30. Sin embargo, ésta puede limitarse a un mínimo mediante una cadena dimensional adaptada de las piezas aisladas.
La estructura de tolerancias del primer grupo constructivo de premontaje “brida 30 con grupo constructivo electrónico 40” se ha elegido de tal modo, que las superficies de tope 38 de los listones 36 penetran al menos hasta la superficie frontal 48 del sensor 42, de tal modo que se desvía una presión de montaje axial de la rueda de transmisor 46, a través de los listones 36, hacia la brida 30.
El segundo grupo constructivo de premontaje “rueda de transmisor 46 con carcasa 14, rotor 20 y estator 18” está estructurado de tal manera, que la rueda de transmisor 46 es desplazada durante el proceso de montaje, mediante los listones 36 sobre la brida 30, axialmente la dirección del cojinete fijo 26.
5 Como es natural pueden estar previstos, en lugar del único sensor 42 mostrado, también varios sensores 42.
-8-

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Máquina eléctrica (10) que comprende al menos un sensor (42), una rueda de transmisor (46) en la que el sensor (42) detecta axialmente una señal, en donde una superficie frontal (48) del sensor (42) es adyacente a una superficie anular (50) en un lado frontal (52) de la rueda de transmisor (46), un árbol (22) al que está fijada la rueda de transmisor (46), un cojinete fijo (26) así como un cojinete libre (24), en los que está montado el árbol (22), y una carcasa (14), caracterizada porque la rueda de transmisor (46) puede desplazarse axialmente sobre el árbol (22), sobre la máquina eléctrica (10) está previsto al menos un tope (36) que presenta al menos una superficie de tope (38), que señala en la dirección del cojinete fijo (26), porque la rueda de transmisor (46) presenta también al menos una superficie de tope (38), porque la superficie de tope (38) del tope (36) y la superficie de tope (56) de la rueda de transmisor (46) están vueltas una hacia la otra y están situadas axialmente una frente a la otra, porque la superficie de tope (38) del tope (36) está alineada axialmente con la superficie frontal (48) del sensor (42), en la dirección del cojinete fijo (26), o sobresale por encima de la superficie frontal (48) del sensor (42).
  2. 2.-Máquina eléctrica (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa (14) presenta una región (62) deformable elásticamente al menos axialmente, sobre la cual pueda desplazarse el cojinete fijo (26) con el árbol (22) en la dirección del cojinete libre (24), de tal modo que la rueda de transmisor (46) puede ser presionada mediante el tope (36) en la dirección del cojinete fijo (26).
  3. 3.-Máquina eléctrica (10) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la rueda de transmisor (46) presenta un asiento fijo axial con el árbol (22) y puede ser desplazada bajo la acción de una fuerza axial y, en funcionamiento del motor, permanece unida fijamente al árbol (22).
  4. 4.-Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el tope (36) está previsto sobre una brida (30) de la máquina eléctrica (10), alejada del cojinete fijo (26), y porque el cojinete libre (24) está dispuesto en un asiento de cojinete (28) en la brida (30), en donde el tope (36) está configurado de forma preferida sobre el asiento de cojinete (28) para el cojinete libre (24).
  5. 5.-Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la carcasa (14) está configurada en forma de cubeta, porque el cojinete fijo (26) está dispuesto en la base (58) y porque la base (58) puede deformarse elásticamente, de forma axial, al menos en una región (62) en forma de disco alrededor del cojinete fijo (26).
  6. 6.-Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la carcasa (14) está configurada con una región elástica en dirección axial, con lo que el cojinete fijo (26) puede moverse elásticamente de forma axial con el árbol 22.
  7. 7.-Máquina eléctrica (10) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sensor (42) está dispuesto sobre un grupo constructivo electrónico (40), que está dispuesto entre los cojinetes (24, 26).
  8. 8.-Unidad de accionamiento (12), en especial para un vehículo de motor, como un accionamiento de la dirección, elevalunas, accionamiento de techo corredizo, regulador de tramo propulsor, etc., con una máquina eléctrica (10) como motor EC y como motor DC según una de las reivindicaciones anteriores.
  9. 9.-Procedimiento para ajustar una separación axial de la máquina eléctrica
    (10)
    según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la máquina eléctrica (10) se sujeta, porque sobre una región (62) de la carcasa (14) deformable elásticamente al menos axialmente se ejerce una fuerza, de tal modo que el cojinete fijo (26) con el árbol (22) es desplazado en la dirección del cojinete libre (24) y la rueda de transmisor (46) es presionada por al menos un tope (36) en la dirección del cojinete fijo (26), y porque la fuerza se elimina de nuevo, con lo que se establece la distancia axial entre el sensor (42) y la rueda de transmisor (46).
  10. 10.-Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el cojinete libre (24) se monta en una brida (30) y el sensor (42) se fija en un grupo constructivo electrónico (40), porque el grupo constructivo electrónico (40) se fija sobre la brida (30), de tal modo que se forma un primer grupo constructivo de premontaje, porque el árbol (22) con la rueda de transmisor (46) se incorpora a la carcasa (14), de tal modo que se forma un segundo grupo constructivo de premontaje, porque ambos grupos constructivos de premontaje se unen entre sí y porque la rueda de transmisor
    (46)
    hace contacto con el tope (36) durante el proceso de montaje. 11.-Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la deformación de la carcasa (14) está controlada por desplazamiento.
  11. 12.-Dispositivo (66) para llevar a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el dispositivo (66) presenta un alojamiento (68) para la máquina eléctrica (10), un troquel (70) que actúa sobre la carcasa (14) y aplica la fuerza, y una instalación (72) para medir el recorrido de desplazamiento del cojinete fijo (26).
    Sigue una hoja de dibujos.
    -10-
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