ES2381944A1 - Motor electrico de corriente continua sin escobillas de rotor exterior. - Google Patents
Motor electrico de corriente continua sin escobillas de rotor exterior. Download PDFInfo
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Abstract
Motor eléctrico de corriente continúa sin escobillas de rotor exterior que comprende un grupo conector (9) formado por uno o unos elementos aislantes sobremoldeados sobre la parte central de unas patillas metálicas de conexión, que atraviesan a la estructura de soporte metálica (4) y al elemento protector (6) para la conexión entre la placa de circuito impreso (5) y los bobinados (7) del estator (2).
Description
Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior.
La presente invención está relacionada con los
motores eléctricos de corriente continua, proponiendo un motor
eléctrico de corriente continua del tipo sin escobillas y de rotor
exterior, que presenta unas características constructivas y
funcionales especialmente ventajosas para cumplir el objetivo para
el que ha sido proyectado.
Los motores eléctricos de corriente continua
están compuestos esencialmente por dos elementos, uno fijo (estator)
y otro móvil (rotor) y su funcionamiento se basa en el empuje
derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos de ambos
elementos, de manera que creando campos magnéticos convenientemente
orientados en estator y rotor, se origina un par de fuerzas que
obliga a que el rotor gire continuamente. Los campos magnéticos
generados deben ir cambiando a medida que el rotor gira, para que
las fuerzas de atracción y repulsión lo mantengan siempre en
movimiento.
En el caso de los motores eléctricos de
corriente continua sin escobillas, el rotor se encuentra formado por
imanes permanentes, y en el estator se dispone un bobinado que al
ser energizado de forma secuencial por un sistema electrónico de
control, genera en cada momento el campo magnético adecuado que hace
girar el rotor.
El rotor puede ir dispuesto en el interior del
estator (motor de rotor interno) o puede constituirse a modo de
carcasa; de manera que envuelva al estator (motor de rotor
exterior), consiguiendo de esta manera generar un par mayor.
Por su parte, el sistema electrónico de control,
debe conocer en cada momento la posición del campo magnético
generado, por lo que para detectar dicha posición, se emplean
generalmente sensores de efecto Hall.
En la actualidad, la aplicación de motores de
corriente continua sin escobillas es muy amplia, pudiéndose
encontrar dichos motores montados en diversos periféricos de
ordenador, en robótica, en unidades de velocidad regulable para
bombas de calor, ventiladores, compresores, etc.
Convencionalmente, los motores de corriente
continua sin escobillas de rotor exterior comprenden una estructura
soporte metálica en forma de disco en cuyos lados se disponen la
electrónica de control y el estator de forma que dicha estructura de
soporte metálica es atravesada por unas patillas metálicas que
permiten la conexión entre el estator y la electrónica de control.
La estructura de soporte metálica también es travesada por los
sensores para la detección del campo magnético que están conectados
a la electrónica de control y que deben situarse cerca del
rotor.
De esta forma, resulta necesario garantizar un
adecuado aislamiento eléctrico entre la electrónica de control, la
estructura de soporte metálica y los bobinados del estator, así como
la consecución de un cierto grado de estanqueidad entre estos
componentes que impida la entrada de líquidos u otros cuerpos
extraños.
En este sentido, la patente europea EP 2275180
presenta un motor de corriente continua conmutado electrónicamente,
es decir, sin escobillas, y de rotor exterior que consta de dos
elementos protectores que se disponen a ambos lados de una
estructura soporte metálica.
Estos elementos protectores, disponen de unas
aberturas para el paso de los elementos de conexión de los devanados
del estator. Dichas aberturas presentan unos rebordes prominentes
que permiten que las aberturas de ambos elementos queden acopladas
entre sí de manera estanca proporcionando así protección y
aislamiento a los elementos de conexión de los devanados del
estator.
Así mismo, uno de los elementos protectores
consta de unos nichos de alojamiento que son atravesados por unas
patillas soporte, en las que van dispuestos unos sensores para la
medida del campo magnético, estos nichos de alojamiento, también
están provistos de de unos rebordes prominentes, al igual que una
correspondiente abertura, en el otro elemento protector, en la que
se acoplan de manera estanca.
También es conocida la patente europea EP
1361644, la cual divulga un motor eléctrico de corriente continua
conmutado eléctricamente y de rotor exterior que presenta un
elemento protector, dispuesto entre una estructura de soporte
metálica y el estator, y que presenta unas conformaciones salientes,
con aberturas, por donde se introducen las patillas de conexión de
los bobinados del estator. Dichas conformaciones salientes protegen
y aíslan a estas patillas de conexión, acoplándose de manera estanca
con las correspondientes conformaciones entrantes situadas en una
carcasa de la electrónica de control, la cual va dispuesta en el
otro lado de la estructura
metálica.
metálica.
De esta manera, las soluciones conocidas para la
protección y aislamiento en motores de corriente continua implican
la disposición de elementos de protección y aislamiento que
complican el montaje del motor y encarecen su costo final.
De acuerdo con la invención se propone un motor
eléctrico de corriente continua sin escobillas y de rotor exterior
que dispone de unos medios de protección y aislamiento más simples y
eficientes que los conocidos hasta la fecha, permitiendo de esta
manera una reducción del coste final del motor y simplificando su
montaje.
El motor objeto de la invención comprende una
estructura de soporte metálica con forma de disco, la cual va
integrada con un tubo central en uno de sus lados que da soporte a
un estator sobre el que gira un rotor exterior. En la otra cara de
la estructura de soporte metálica se dispone una electrónica de
control, conectada en una placa de circuito impreso, y un elemento
protector, a modo de plato, que aísla a dicha electrónica de control
de la estructura de soporte metálica.
El estator presenta una pluralidad de bobinados,
que se conectan a la placa de circuito impreso de la electrónica de
control, mediante un grupo conector que comprende unas patillas
metálicas de conexión. Estas patillas metálicas atraviesan la
estructura de soporte metálica y el elemento protector a través de
unas aberturas.
En la parte central de estas patillas metálicas,
van sobremoldeados unos elementos aislantes que evitan el contacto
entre la estructura de soporte metálica y las patillas metálicas de
conexión, y proporcionan junto con el elemento protector, un
acoplamiento estanco entre el estator y la electrónica de
control.
De esta manera, a diferencia de las soluciones
convencionales, se evita tener que incorporar conformaciones
salientes en las aberturas del elemento protector, para lograr el
aislamiento de las patillas metálicas de conexión. Adicionalmente, y
a diferencia de otras soluciones conocidas, el motor objeto de la
presente invención, no comprende sensores de efecto Hall para la
medida de los campos magnéticos, permitiendo prescindir de aberturas
en el elemento protector y en la estructura de soporte metálica para
el paso de dichos sensores. Así, se simplifica la estructura del
elemento protector y de la estructura de soporte metálica y se
abaratan sus costes.
Además, se elimina la necesidad de añadir un
segundo elemento protector entre el estator y la estructura de
soporte metálica, ya que los elementos aislantes que van
sobremoldeados sobre las patillas metálicas de conexión aportan la
protección y aislamiento necesario entre el estator y la estructura
de soporte metálica. De esta manera se simplifican las labores de
montaje del motor y se evitan los costes derivados de dicho segundo
elemento protector.
Por todo ello, la solución objeto de la
invención resulta de unas características ciertamente ventajosas,
adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las
soluciones conocidas.
La figura 1 muestra una vista explosionada del
motor objeto de la invención.
La figura 2 corresponde a una vista en
perspectiva de la estructura de soporte metálica y de un ejemplo de
realización del conjunto conector formado por conectores
independientes, en la que se aprecia la forma en que dichos
conectores se introducen por las aberturas dispuestas en la
estructura de soporte metálica.
La figura 3 corresponde a una vista en planta de
la figura 2.
La figura 4 es una vista en alzado del motor
objeto de la invención.
La figura 5 corresponde a una sección
longitudinal de la figura 4.
La figura 6 muestra un detalle de la figura 5 en
donde se aprecia el acoplamiento del conjunto conector con la
estructura de soporte metálica y el elemento protector.
La figura 7 corresponde a una vista en
perspectiva de uno de los conectores que forman el grupo conector
del ejemplo de realización incluido en la figura 2.
Las figuras 8 y 10 son las vistas en alzado y
planta respectivamente de la figura 7.
La figura 9 muestra una sección longitudinal de
la figura 8.
La figura 11 corresponde a una vista en
perspectiva de un ejemplo de realización del grupo conector.
La figura 12 es la vista en alzado de la figura
13.
La figura 13 muestra una vista de la sección
longitudinal de la figura 12.
La figura 14 corresponde a una vista en
perspectiva de la estructura de soporte metálica y del conjunto
conector de la figura 13 en la que se aprecia la forma en que dicho
grupo conector se acopla en las aberturas dispuestas en la
estructura de soporte metálica.
Las figuras 15 y 16 son vistas en perspectiva y
por la parte superior e inferior respectivamente del elemento
protector para los ejemplos de realización del conjunto conector de
las figuras 7 y 13.
La figura 17 corresponde a una vista en
perspectiva de un ejemplo de realización del grupo conector.
La figura 18 es la vista en alzado de la figura
17.
La figura 19 muestra una vista de la sección
longitudinal de la figura 18.
La figura 20 corresponde a una vista en
perspectiva de la estructura de soporte metálica y del conjunto
conector de la figura 17 en la que se aprecia la forma en que dicho
grupo conector se acopla en las aberturas dispuestas en la
estructura de soporte metálica.
Las figuras 21 y 22 son vistas en perspectiva y
por la parte superior e inferior respectivamente del elemento
protector, para el ejemplo de realización del grupo conector de la
figura 18.
El motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior objeto de la invención, comprende
cuatro elementos generales: un rotor exterior (1), montado de manera
que puede girar alrededor de un estator (2) estático, una
electrónica de control (3), que va integrada en una placa de
circuito impreso (5) y una estructura de soporte metálica (4), sobre
la que se montan los elementos anteriores.
El estator (2) va montado sobre una de las caras
de la estructura de soporte metálica (4), la cual presenta una forma
de disco, con un tubo central integrado en la cara sobre la que va
montado el estator (2). En la otra cara de la estructura de soporte
metálica (4), se acopla un elemento protector (6) sobre el que se
dispone la placa de circuito impreso (5).
Dicho elemento protector (6) está fabricado a
partir de material aislante y comprende unos rebordes perimetrales
que permiten un acoplamiento completo en la estructura de soporte
metálica (4), contribuyendo a su aislamiento total respecto de la
placa de circuito impreso (5). Así mismo, presenta unas aberturas
(13) que, tras el montaje, quedan alineadas con unas aberturas (12),
presentes en la estructura de soporte metálica (4).
El estator (2) presenta una pluralidad de
bobinados (7) provistos de terminales de conexión (8). Estos
bobinados (7), se conectan eléctricamente a la electrónica de
control (3), mediante un grupo conector (9) que puede comprender
conectores independientes, mostrados en la Figura 7. Estos
conectores independientes están constituidos por unos elementos
aislantes (11) sobremoldeados en unas patillas metálicas (10), de
manera que dichas patillas metálicas (10) sobresalen a ambos lados
de los elementos aislantes (11), permitiendo así la conexión
eléctrica entre los terminales de conexión (8) y la placa de
circuito impreso (5), la cual dispone para ello de unos
alojamientos, no mostrados en las figuras, en los que se introducen
las patillas metálicas (10), a través de unas aberturas (14).
Los elementos aislantes (11) atraviesan las
aberturas (12 y 13) que presentan la estructura de soporte metálica
(4) y el elemento protector (6) respectivamente, de manera que
dichos elementos aislantes (11) quedan embutidos en las aberturas
(12 y 13), aislando a las patillas metálicas (10) de la estructura
de soporte metálica (4), al mismo tiempo que sellan las aberturas
(12 y 13).
Además, los elementos aislantes (11), pueden
estar constituidos de manera que su parte superior, presente un
perímetro mayor que su parte inferior, haciendo de tope con respecto
a las aberturas (12) de la estructura de soporte metálica (4). Así,
se consigue que el elemento aislante (11) mantenga en todo momento
una posición óptima que facilite una correcta conexión de las
patillas de conexión (10), con los terminales de conexión (8) y la
placa de circuito impreso (5).
En la Figura 13 y en la Figura 17 se presentan
otros dos ejemplos de realizaciones no limitativas del grupo
conector (9), en los que las patillas metálicas de conexión (10) van
integradas en un único elemento aislante (11.1 y 11.2).
En el ejemplo mostrado en la Figura 13, el
elemento aislante (11.1) presenta unas conformaciones (11.1.1)
independientes para cada patilla metálica de conexión (10) que se
introducen en las aberturas (12 y 13), mientras que el elemento
aislante (11.2) del ejemplo mostrado en la Figura 17, dispone de una
única conformación (11.2.1), de forma que para este ejemplo de
realización, la estructura de soporte metálica (4) y el elemento
protector (6), presentan aberturas (12.1 y 13.1) únicas,
respectivamente, en las que se acopla dicha conformación (11.2.1) de
manera estanca.
Claims (13)
1. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, dotado de un estator (2) una
estructura de soporte metálica (4) un elemento protector (6) y una
electrónica de control (3) conectada en una placa de circuito
impreso (5), caracterizado porque comprende un grupo conector
(9) para la conexión entre la placa de circuito impreso (5) y los
bobinados (7) del estator (2), formado por uno o unos elementos
aislantes (11, 11.1 u 11.2) sobremoldeados sobre la parte central de
unas patillas metálicas de conexión (10); y porque los elementos
aislantes (11, 11.1 u 11.2), atraviesan a la estructura de soporte
metálica (4) y al elemento protector (6).
2. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grupo conector (9) comprende
preferentemente tres elementos aislantes (11), cada uno de los
cuales va sobremoldeado de manera independiente sobre una de las
patillas metálicas de conexión (10) formando conectores
independientes.
3. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grupo conector (9) comprende un solo
elemento aislante (11.1) sobremoldeado de manera conjunta sobre
varias patillas metálicas de conexión (10), presentando unas
conformaciones (11.1.1) independientes para cada una de las patillas
metálicas de conexión (10); estas conformaciones (11.1.1) son
monopieza con el cuerpo general del elemento aislante (11.1).
4. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grupo conector (9) comprende un único
elemento aislante (11.2) sobremoldeado de manera conjunta sobre
varias patillas metálicas de conexión (10) presentando una sola
conformación (11.2.1) que es monopieza con el cuerpo general del
elemento aislante (11.2).
5. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento protector (6) se dispone
entre la estructura de soporte metálica (4) y la placa de circuito
impreso (5) y presenta unas aberturas (13).
6. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento protector (6) se dispone
entre la estructura de soporte metálica (4) y la placa de circuito
impreso (5) y presenta una única abertura (13.1).
7. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la estructura de soporte metálica (4)
presenta unas aberturas (12).
8. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la estructura de soporte metálica (4)
presenta una única abertura (12.1).
9. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según las reivindicaciones 1, 2, 5 y
7 caracterizado porque cuando el grupo conector (9) se
constituye por varios conectores independientes, los elementos
aislantes (11) atraviesan a la estructura de soporte metálica (4) a
través de las aberturas (12) y al elemento protector (6) a través de
las aberturas (13), quedando los elementos aislantes (11) acoplados
de manera estanca en dichas aberturas (12 y 13).
10. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según las reivindicaciones 1, 3, 5 y 7
caracterizado porque cuando el grupo conector (9) comprende
un único elemento aislante (11.1) con varias conformaciones (11.1.1)
independientes, estas conformaciones (11.1.1) atraviesan a la
estructura de soporte metálica (4) a través de las aberturas (12) y
al elemento protector (6) a través de las aberturas (13), quedando
el elemento aislante (11.1) acoplado de manera estanca en dichas
aberturas (12 y 13).
11. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según las reivindicaciones 1, 4, 6 y 8
caracterizado porque cuando el grupo conector (9) comprende
un único elemento aislante (11.2) con una sola conformación
(11.2.1), esta conformación (11.2.1) atraviesa a la estructura de
soporte metálica (4) a través de la abertura (12.1) y al elemento
protector (6) a través de la abertura (13.1), quedando el elemento
aislante (11.2) acoplado de manera estanca en dichas aberturas (12.1
y 13.1).
12. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según las reivindicaciones 1 y 3,
caracterizado porque las conformaciones (11.1.1) del elemento
aislante (11.1) se constituyen por piezas postizas solidarias al
cuerpo general del elemento aislante (11.1).
13. Motor eléctrico de corriente continua sin
escobillas de rotor exterior, según las reivindicaciones 1 y 4,
caracterizado porque la conformación (11.2.1) del elemento
aislante (11.2) se constituye por una pieza postiza solidaria al
cuerpo general del elemento aislante (11.2).
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