ES2587964T3 - Transmisión magnética para un aparato de transformación de alimentos - Google Patents

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Abstract

Una transmisión magnética (26) para equipos de transformación de alimentos que incluye una cámara para contacto alimentario (22, 122), que comprende: un miembro de transmisión dispuesto fuera de la cámara para contacto alimentario (22, 122), incluyendo el miembro de transmisión una pluralidad de polos de imán permanente transportados en un eje rotatorio; y un miembro conducido dispuesto dentro de la cámara para contacto alimentario (22, 122), donde el miembro conducido que incluye una placa de transmisión globalmente circular (34) incluye elementos polares (34a) de material magnéticamente dulce incorporados en una matriz no magnética (34b) y separados entre sí por partes de la matriz (34b), estando el miembro conducido soportado por un eje rotatorio en relación opuesta con la pluralidad de polos de imán permanente.

Description

DESCRIPCION
Transmision magnetica para un aparato de transformacion de alimentos 5 ANTECEDENTES DE LA INVENCION
1. Campo de la invencion
Las realizaciones descritas se refieren a transmisiones magneticas para equipos de transformacion de alimentos, en 10 particular para equipos de transformacion de alimentos que incluyen una camara para contacto alimentario separable de una unidad de transmision de motor, tal como licuadoras, batidoras y similares.
2. Exposicion de la tecnica relacionada
15 Las licuadoras y batidoras domesticas convencionales incorporan normalmente un impulsor de accionamiento mecanico montado de forma giratoria dentro de un vaso de licuadora extrafble. La base del vaso incorpora una placa de conexion en general circular con un patron de salientes y/o depresiones formados en su cara inferior que encajan de forma extrafble, usando un movimiento vertical de embutido, con un patron correspondiente formado en una placa similar unida el eje de un motor alojado en una base de la maquina. Este acoplamiento mecanico entre el vaso de 20 licuadora y el motor de licuadora necesita a menudo un cierre hermetico rotatorio en la base del vaso entre el impulsor y la placa de conexion. Este cierre hermetico esta sometido a un desgaste considerable con el tiempo, al igual que el acoplamiento mecanico. Dado que un fallo en el cierre hermetico puede provocar perdida de lfquido desde el vaso, el cierre hermetico y los cojinetes en la base del vaso estan hechos normalmente de manera que garanticen el cierre hermetico a expensas del rozamiento. El rozamiento produce desgaste, calor y perdida de 25 potencia. Por otra parte, la licuadora convencional produce mucho ruido no deseado, y el acoplamiento por interbloqueo mecanico entre las placas puede hacer incomodo o diffcil retirar el vaso o restituirlo en la base.
Muchas mezcladoras de bebidas tienen el motor de transmision montado en la base directamente debajo del vaso. Sin embargo, cuando la altura global supone un problema, el motor puede colocarse en el lateral y acoplarse al eje 30 de transmision por medio de una correa o una disposicion de engranajes.
Una licuadora/maquina de granizado viable comercialmente para la produccion de bebidas congeladas deberfa cumplir preferentemente diversos criterios de diseno especiales e importantes. Deberfa ser compacta, tanto en el espacio que ocupa como en su altura global, de manera que use un espacio limitado en una barra de manera 35 eficiente. Idealmente tiene un peso comparativamente bajo. El enfoque sencillo de colocar un motor electrico convencional directamente debajo del vaso de licuadora aumenta la altura global de la maquina, y por tanto se considera no deseable en relacion con las articulaciones mecanicas.
Debe existir tambien un control de velocidad, proporcionado normalmente a traves de engranajes y componentes 40 electronicos, para facilitar diferentes requisitos de potencia y velocidad en diferentes fases de operacion. Tambien es conveniente un freno controlado rapido para limitar el tiempo global necesario para el batido, con el fin de evitar que el material licuado salpique una vez completado el licuado, y con fines de seguridad. Tambien son importantes el control de vibracion, la prevencion del recalentamiento o la reduccion al mfnimo del desgaste, la facilidad del mantenimiento y la durabilidad.
45
Se ha sabido asimismo que un impulsor dentro de un vaso de licuadora puede ser accionado por medios magneticos o electromagneticos en lugar de mecanicos. Un tipo de transmision magnetica se acopla con un iman permanente rotatorio fuera de un vaso de licuadora o similares, para otro iman permanente montado de forma giratoria en el vaso de licuadora. La patente de EE.UU. n° 2.459.224 para Hendricks; la patente de EE.UU. n° 2.655.011 para Ihle y col.; 50 y la patente de EE.UU. n° 5.478.149 para Quigg son ejemplos de este enfoque. Hendricks divulga un agitador accionado por medios magneticos para mezclar lfquidos, donde el agitador tiene un iman montado en su extremo inferior y dentro del envase para el lfquido. Quigg divulga un motor que acciona un conjunto de imanes, a traves de una caja de engranajes y un eje, para acoplarlo con otro conjunto de imanes montado en un agitador.
55 La patente de EE.UU. n° 3.140.079 para Baermann usa una gran placa rotatoria para transportar una serie de imanes separados circunferencialmente que pasan por debajo de una pieza de un disco conductor rotatorio mucho mas pequeno.
La patente de EE.UU. n° 1.242.493 para Stringham y la patente de EE.UU. n° 1.420.773 para Stainbrook divulgan
licuadoras electricas en las que un estator de un motor c.a. rodea a e interacciona con un rotor en un vaso de licuadora, o en su base. En Stringham, un rotor en jaula de ardilla se apoya en el plano de los devanados del estator. En Stainbrook, se monta un rotor de corriente alterna (c.a.) en la base del vaso de licuadora y las bobinas del estator estan situadas debajo del vaso. Dichas configuraciones de motor c.a. divididas estan limitadas por el par motor, el 5 control de velocidad, la perdida de corrientes parasitas y los problemas de interferencia de fem de los motores de c.a., acentuadas por la separacion ffsica de los devanados del estator y el rotor. A menudo no proporcionan un buen control de la velocidad. No usan un acoplamiento de campo magnetico de corriente continua (c.c.). Ademas, la inclusion del rotor del motor dentro del envase o vaso anade a menudo un peso no deseado a la estructura del vaso y hace diffcil manejar el vaso debido a los efectos giroscopicos si se retira con el motor todavfa en funcionamiento.
10
Si el rotor del iman permanente de un motor c.c. sin escobillas estuviera situado en la base de un vaso de licuadora, el vaso no solo se harfa pesado y mostrarfa un importante efecto giroscopico, sino que ademas "imanarfa" los sumideros y encimeras de hierro o acero, y atraerfa los objetos sueltos de acero o hierro como la cuberterfa, los artfculos de bar o las monedas.
15
Uno o mas de los autores de la presente invencion han descrito equipos de transformacion de alimentos por transmision magnetica en las patentes de EE.UU. n° 6.095.677, 6.336.603, 6.210.033 y 6.793.167.
RESUMEN DE LA INVENCION
20
De acuerdo con una realizacion, una transmision magnetica para equipos de transformacion de alimentos que incluye una camara para contacto alimentario incluye un miembro de transmision dispuesto fuera de la camara para contacto alimentario, incluyendo el miembro de transmision una pluralidad de polos de iman permanente transportados en un eje rotatorio; y un miembro conducido dispuesto dentro de la camara para contacto alimentario, 25 incluyendo el miembro conducido cuerpos discretos de material magneticamente dulce soportados con un eje rotatorio en relacion opuesta con la pluralidad de polos de iman permanente.
De acuerdo con otra realizacion, un aparato de transformacion de alimentos que tiene un elemento rotatorio que sera arrastrado por un campo magnetico rotatorio incluye una camara para contacto alimentario definida por una pared 30 exterior. Un miembro conducido esta dispuesto dentro de la camara para contacto alimentario. El miembro conducido incluye cuerpos discretos de material magneticamente dulce soportados con un eje rotatorio dispuesto para girar como respuesta al campo magnetico rotatorio.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS 35
Los dibujos adjuntos no estan a escala. En los dibujos, cada componente identico o casi identico que se ilustra en varias figuras se representa mediante un mismo numero. Para mayor claridad, tal vez no esten marcados todos los componentes en todos los dibujos. En los dibujos:
40 La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una licuadora/maquina de granizado construida de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la FIG. 2 es una vista en seccion vertical de a lo largo de la lfnea 2-2 de la licuadora/maquina de granizado de la FIG. 1;
45
la FIG. 3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del vaso de licuadora mostrado en las FIG. 1 y 2;
la FIG. 4 es una vista en seccion transversal detallada de la transmision magnetica de una realizacion de la presente invencion tal como se muestra en la FIG. 2 usada para alimentar un impulsor montado en la base de un vaso de 50 licuadora;
la FIG. 5A es una vista en perspectiva de una realizacion de la estructura de iman mostrada en la FIG. 4;
la FIG. 5B es una vista en perspectiva de una realizacion alterna de la estructura de iman mostrada en la FIG. 5A;
55
la FIG. 5C es una vista en perspectiva de una estructura de electroiman que puede usarse en lugar de la estructura de iman de la FIG. 5A en una o mas realizaciones;
la FIG. 5D es una vista en seccion transversal vertical parcial de la estructura de electroiman de la FIG. 5C;
la FIG. 6 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de la base de la licuadora/maquina de granizado mostrada en las FIG. 1 y 2 que muestra el montaje de la estructura de motor para la transmision magnetica de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la FIG. 7 es una vista en perspectiva de la estructura de placa de transmision mostrada en la FIG. 3;
la FIG. 8A es una vista en perspectiva de una realizacion de un elemento polar mostrado en la FIG. 7;
10 la FIG. 8B es una vista en perspectiva de una segunda realizacion de un elemento polar mostrado en la FIG. 7;
la FIG. 8C es una vista en perspectiva de una tercera realizacion de un elemento polar mostrado en la FIG. 7;
la FIG. 9A es una vista en seccion transversal a lo largo de la lfnea 9A-9A del elemento polar de la FIG. 8A;
15
la FIG. 9B es una vista en seccion transversal a lo largo de la lfnea 9B-9B del elemento polar de la FIG. 8B;
la FIG. 9C es una vista en seccion transversal a lo largo de la lfnea 9C-9C del elemento polar de la FIG. 8C;
20 la FIG. 10 es una vista en seccion vertical de una realizacion alternativa del vaso de licuadora de la presente invencion;
la FIG. 11 es una vista en seccion vertical de la transmision magnetica y la estructura de engranajes para la parte de maquina de granizado de la licuadora/maquina de granizado de una realizacion de la presente invencion;
25
la FIG. 12 es una vista en seccion transversal vertical a lo largo de la lfnea 12-12 de la FIG. 11 de la transmision magnetica y la estructura de engranajes de la FIG. 11;
la FIG. 13 es una vista en seccion transversal en despiece ordenado de una realizacion alternativa del motor de la 30 presente invencion;
la FIG. 14 es una vista en seccion vertical de la realizacion del motor mostrado en la FIG. 13, que ilustra un motor ensamblado;
35 la FIG. 15 es una vista en seccion transversal en despiece ordenado del motor mostrado en la FIG. 13, que ilustra una base de motor;
la FIG. 16A es una vista desde arriba de una realizacion alternativa del nucleo mostrado en las FIG. 13-15;
40 la FIG. 16B es una vista en seccion transversal vertical a lo largo de la lfnea 16B-16B de la FIG. 16A del nucleo mostrado en la FIG. 16A;
la FIG. 17 es un diagrama de una realizacion de un sistema para controlar un motor de la presente invencion;
45 la FIG. 18 es una vista en seccion vertical de una base de una realizacion de una licuadora/maquina de granizado de acuerdo con la presente invencion que ilustra una posicion de montaje de motor alternativa; y
la FIG. 19 es una vista en seccion vertical de una base de una realizacion adicional de una licuadora/maquina de granizado de acuerdo con la presente invencion que ilustra una posicion de montaje de motor alternativa.
50
DESCRIPCION DETALLADA
Las FIG. 1 y 2 muestran una aplicacion principal de las realizaciones de los aspectos de la presente invencion, en concreto, en una licuadora/maquina de granizado (10) adaptada para la fabricacion automatica de bebidas 55 congeladas en bares y restaurantes. Se proporciona un suministro de hielo en una tolva (12) haciendo girar un conjunto de cuchillas (14) en una cuchilla (16). El hielo granizado cae a traves de una rampa (18) que incluye una tapa (20) en un vaso de licuadora (22) al que se han anadido ingredientes lfquidos tales como un concentrado de sabor y/o un licor. La rotacion de un impulsor (o conjunto de cuchillas) (24) en el fondo del vaso durante un periodo de tiempo preestablecido produce una bebida congelada de alta calidad, que alcanza un maximo cuando se vierte y
que tiene una consistencia en general uniforme, no jaspeada y no acuosa. Aunque a continuacion se describiran algunas realizaciones principalmente con referencia a su uso en la licuadora/maquina de granizado (10), se entendera que son posibles diversas realizaciones para adecuarse a una amplia variedad de aplicaciones en las que se desea transmitir potencia desde una fuente motriz (por ejemplo, la salida rotatoria de un motor o un campo 5 magnetico rotatorio generado por una pluralidad de electroimanes) a un miembro conducido bajo una carga, en particular un miembro conducido rotatorio contenido en un recipiente que esta sellado hermeticamente y puede retirarse de la fuente motriz. Las realizaciones pueden usarse, por ejemplo, en una diversidad de equipos de transformacion de alimentos tales como licuadoras domesticas, batidoras de alimentos, procesadoras de alimentos y exprimidores.
10
A continuacion se describe una realizacion de una transmision magnetica (26) para el impulsor (24). Con referencia a las FIG. 3-5D, el accionador (26) incluye una placa de transmision globalmente circular (34) montada de forma giratoria en la base (22a) del vaso de licuadora (22) y un motor (28) que incluye un estator (30) (un aspecto del cual se ilustra en las FIG. 13-15) y un rotor (32). El rotor incluye o lleva preferentemente a su vez una estructura de iman 15 de transmision, de la cual se muestran realizaciones a modo de estructuras de iman de transmision (38A) y (38B) en las FIG. 5A y 5B, respectivamente. El motor (28) puede ser de cualquier tipo c.a. o c.c. adecuado. La estructura de iman de transmision (38A), (38B), descrita con mas detalle a continuacion, puede estar separada de o integrada con los elementos de trabajo del motor (28).
20 Una realizacion de la estructura de iman de transmision (38A) tiene multiples polos dispuestos de forma circunferencial y dirigidos axialmente, ocho tal como se muestra en la FIG. 5A. Los segmentos adyacentes lateralmente tienen la polaridad opuesta. Si bien esta realizacion ilustrativa tiene ocho polos, puede usarse cualquier numero par. Cada polo puede desarrollarse mediante una region de iman permanente con forma en general de tarta (44A) formada en un anillo continuo de material fuertemente magnetico tal como los imanes ceramicos 25 comercializados por Hitachi Corporation. Las regiones de iman (44A) en la estructura de iman de transmision (38A) pueden ser tambien piezas separadas unidas o fijadas por otros medios mecanicos proximas entre si para formar una estructura de anillo con caras planas y una pared externa en general cilfndrica. Un nucleo (43) con paredes de soporte opcionales dirigidas radialmente (no mostradas) ocupa el centro de la estructura de iman de transmision (38a) para facilitar el montaje de la estructura en un eje central (70) (mostrado en la FIG. 4). El nucleo (43) puede 30 estar hecho de plastico, metal, ceramica, o combinaciones de los mismos. Una region de iman de polo norte (44A) es adyacente a una region de iman de polo sur (44A). Esta configuracion de estructura de iman con regiones de polo magnetico orientadas axialmente (44A) dirige el campo magnetico (lfneas de flujo) de la estructura de iman de transmision (38A) axialmente hacia arriba (en la direccion indicada como Eje en la FIG. 4) hacia la placa (34) en la base del vaso (22a). La intensidad y esta direccion axial del campo de la estructura de iman de transmision (38A) 35 induce campos magneticos de polaridad opuesta en los elementos polares correspondientes (34a) formados en la placa de transmision (34) a pesar de la presencia de una separacion (46), aunque es una separacion pequena, entre la superficie superior en general plana (38u) de la estructura de iman y la superficie inferior en general plana (34c) de la placa (34).
40 En la realizacion ilustrada en la FIG. 5A, por ejemplo, y mostrada para la licuadora/maquina de granizado (usada para licuar hasta 2,4 litros u 80 onzas de lfquido de una bebida congelada), la estructura de iman permanente (38A) desarrolla una intensidad de campo magnetico de aproximadamente 0,14 Tesla o 400 gauss en su superficie, y la separacion (46) es aproximadamente de 6 mm (0,25 pulgadas) medida axialmente. Esta separacion incluye, tal como se muestra en la FIG. 4, no solo capas (50a) y (22b) de lo que es normalmente un material plastico, sino 45 tambien espacios de aire (54) y (56). En algunas realizaciones tambien puede estar presente un delgado sobremoldeo para la estructura de iman de transmision (38A), hecho de plastico, epoxido, combinaciones de los mismos, u otros materiales adecuados. La capa (50a) es la parte de pared superior plana de una base (50) de la licuadora/maquina de granizado (10). La capa (22b) es la pared inferior plana de la base del vaso (22a).
50 El espacio de aire (54) es una ligera holgura entre el rotor, o el sobremoldeo del rotor, si estuviera presente, y la pared (50a). El espacio (56) es una ligera holgura entre la pared (22b) y la placa de transmision (34), o cualquier cubierta o sobremoldeo de la placa de transmision, si estuviera presente. Como observaran los expertos en la materia, esta separacion es una fuente importante de reluctancia en el circuito magnetico entre la estructura de iman de transmision (38A) y la placa de transmision (34). Los rotores magneticos permanentes de motores de c.c. sin 55 escobillas, por ejemplo, el motor de diametro de disco de 12,7 cm (5 pulgadas) comercializado por Integrated Motion Controls, LLC de Torrington, Connecticut, en su Modelo n° 50, aunque comparable aproximadamente en tamano, construccion e intensidad de campo con la estructura de iman de transmision (38A), no puede acoplarse con la placa de transmision (34) a traves de la separacion (46) con suficiente intensidad para accionar la placa de transmision que hace funcionar una licuadora/maquina de granizado.
Una realizacion alterna de estructura de iman de transmision (38A) tal como se ilustra en la FIG. 5B, y en seccion transversal en las FIG. 13 y 14 como iman en anillo (38B). La estructura de iman en anillo (38B) tiene multiples polos dispuestos de forma circunferencial y dirigidos axialmente, ocho tal como se muestra en la FIG. 5B. Los segmentos 5 adyacentes lateralmente tienen la polaridad opuesta. Aunque esta realizacion ilustrativa tiene ocho polos, puede usarse cualquier numero par. Cada polo puede desarrollarse mediante una region de iman permanente (44B) formada por un anillo continuo de un material fuertemente magnetico tal como los imanes ceramicos comercializados por Hitachi Corporation. Las regiones de iman (44B) en la estructura de iman en anillo (38B) tambien pueden ser piezas separadas unidas o fijadas por otros medios mecanicos proximas o directamente una sobre otra para formar 10 una estructura de anillo con caras superior y/o inferior planas y paredes internas y/o externas en general cilfndricas. El iman en anillo (38B) puede ser modelado y dimensionado para que encaje en un rebaje (456) de nucleo (450) tal como se ilustra en las FlG. 13 y 14. Una region de iman de polo norte (44B) es adyacente a la region de iman de polo sur (44B). Esta configuracion de estructura de iman con regiones de polo magnetico orientadas axialmente (44B) dirige el campo magnetico (lfneas de flujo) de la estructura de iman en anillo (38B) axialmente hacia arriba en 15 direccion a la placa (34) en la base del vaso (22a). La intensidad y esta direccion axial del campo de la estructura de iman en anillo (38B) induce campos magneticos de polaridad opuesta en los elementos polares (34a) correspondientes formados en la placa de transmision (34) a pesar de la presencia de una separacion (46), aunque sea una separacion pequena, entre la superficie superior en general plana (38u) de la estructura de iman y la superficie inferior en general plana (34b) de la placa de transmision (34).
20
Como alternativa a las estructuras de iman permanentes, tales como las estructuras (38A) y (38B), la fuerza motriz puede aplicarse a la placa de transmision (34) usando un campo magnetico rotatorio generado por una pluralidad de electroimanes, tal como se ilustra en la FIG. 5C como estructura de electroiman (38C). La estructura de electroiman (38C) puede incluir una pluralidad de electroimanes (44C), por ejemplo, ocho tal como se muestra en la FIG. 5C. 25 Aunque esta realizacion ilustrativa tiene ocho electroimanes, puede usarse cualquier numero. En funcionamiento, esta configuracion de estructura de electroiman dirige el campo magnetico (lfneas de flujo) de la estructura de electroiman (38C) axialmente hacia arriba en direccion a la placa (34) en la base del vaso (22a). La estructura de electroiman (38C) puede montarse de forma fija en una placa de circuitos (no mostrada) u otra superficie en la base (50) de la licuadora/maquina de granizado (10), y en algunas realizaciones puede estar alineada sustancialmente 30 con la placa de transmision (34) en la base del vaso (22a) cuando el vaso (22) esta colocado en su posicion en la licuadora/maquina de granizado (10). Una placa de circuitos u otra forma de componentes electronicos de accionamiento puede suministrar corriente a los electroimanes (44C) de una forma que serfa conocida para un experto en la materia para inducir un campo magnetico axial rotatorio capaz de inducir una fuerza motriz en la placa de transmision (34). El campo magnetico rotatorio deberfa tener una magnitud suficiente para proporcionar el par de 35 torsion deseado. El experto en la materia sera capaz de seleccionar el numero de polos, el tamano y el numero de vueltas de hilo y la corriente suministrada para cumplir con los diversos objetivos de diseno.
El uso de un anillo fijo de electroimanes (44C) puede proporcionar ventajas en terminos de fiabilidad y/o reduccion de los requisitos de mantenimiento proporcionando un medio para inducir un campo magnetico rotatorio capaz de 40 accionar la placa de transmision (34) sin necesidad de piezas moviles en la base (50). En algunos disenos, esto puede conseguirse a costa de menores capacidades de par de torsion.
En una o mas realizaciones adicionales, los electroimanes (44C) pueden estar colocados en mas de un nivel vertical, y en algunas realizaciones, estar situados de manera que se solapen parcialmente entre si, tal como se ilustra en la 45 FIG. 5D, que es una vista en seccion transversal parcial de una estructura de electroiman similar a la de la FIG. 5C, pero con tres capas de electroimanes en vez de una. En algunas realizaciones, pueden usarse mas o menos de tres capas de electroimanes verticales. En algunas realizaciones (no mostradas), los electroimanes proximos entre si pueden tambien ser desplazados de forma horizontal y/o axial en lugar de formar un unico anillo de electroimanes. En algunos casos estas realizaciones pueden permitir un campo magnetico rotatorio mas suave que en la realizacion 50 de la FIG. 5C.
Con referencia a la FIG. 6, el motor (28) puede estar montado en la base (50) mediante tornillos (60) que pasan a traves de una cubierta de motor de acero (62) y un soporte de estator trasero (64) en encastres roscados (66) formados en una pared de montaje del motor (50b) de la base. El soporte de estator trasero (64) tiene una abertura 55 central que contiene una estructura de soporte (no mostrada) que se acopla con un eje de motor. La base esta formada preferentemente por un plastico moldeable de alta resistencia y con un grosor de pared que soporta rfgidamente el motor (28).
El eje del motor (ilustrado en las FIG. 13 y 14 como eje (410)) se fija axialmente en el centro de la estructura de iman
(38) y se desliza axialmente en una estructura de soporte (no mostrada) en el motor (28). La estructura de iman (38) gira en la estructura de soporte con una holgura en todos los lados de la estructura de iman (38). Como precaucion de seguridad frente a la combustion en caso de recalentamiento del motor (28), un recubrimiento de tipo anillo (76) tiene una aleta inferior (76a) que se extiende sustancialmente a traves del espacio de aire entre el borde externo de 5 la estructura de iman (38) y la pared lateral interna en general cilfndrica del soporte de estator trasero (64) (con una ligera holgura para evitar el contacto de rozamiento con la estructura de iman (38)). El recubrimiento ocupa este espacio de manera suficiente para impedir un flujo de aire que en caso contrario alimentarfa un fuego con oxfgeno.
Una estructura de iman (38) de cinco pulgadas de diametro puede pesar aproximadamente tres libras. Con 10 velocidades operativas tfpicas que varfan de aproximadamente 4.000 rpm a aproximadamente 10.000 rpm, pueden ejercerse fuerzas importantes en las estructuras de montaje, en particular fuerzas rapidamente variables que pueden producir vibraciones. La estructura de montaje se ha hecho preferentemente rfgida en terminos suficientes, a traves de la eleccion y las dimensiones de los materiales asf como el diseno global, por ejemplo, el uso de refuerzos de pared tales como nervaduras externas, para resistir las fuerzas y los momentos producidos en el funcionamiento 15 normal, y de ese modo controlar las vibraciones que en caso contrario aflojarfan, desgastarfan y, en casos extremos, terminarfan por destruir el motor.
La posicion del rotor puede detectarse mediante tres sensores convencionales de efecto Hall montados de una forma conocida en el alojamiento del motor, o la base (50). Las senales de posicion proporcionan una entrada a un 20 control electronico y un circuito de accionamiento tal como los conocidos en la tecnica que alimentan el motor (28) para producir (i) un par de torsion de arranque, (ii) una rampa ascendente de la velocidad de rotacion del rotor a una velocidad operativa seleccionada, (iii) una rotacion mantenida para esa velocidad seleccionada bajo carga, y despues (iv) un frenado rapido y fiable. El funcionamiento del motor se controla asf electronicamente y es programable. El frenado es electronico; en algunos aspectos las corrientes de frenado inducidas en los devanados 25 del motor (28) (en aspectos en los que el motor (28) tiene devanados) se disipan en grandes resistores o FET montados en sumideros de calor.
Con referencia a las FIG. 2-4, y especialmente a las FIG. 3 y 4, la placa de transmision (34) se fija de forma no rotatoria al extremo inferior de un eje (78) que se acopla en un par apilado de estructuras de soporte en aguja (80). 30 Un collar de bronce circundante (82), se ajusta a presion en una abertura central de pared cilfndrica (22c) en la base de plastico (22a), sostiene las estructuras de soporte (80). En la parte inferior del vaso, el collar (82) tiene un avellanado de diametro agrandado que recibe y fija un cierre hermetico rotatorio (84) formado por un material adecuadamente elastomerico tal como un caucho resistente al desgaste. El cierre hermetico tiene tres salientes orientados hacia dentro separados mutuamente (84a) cuyos bordes internos se acoplan, y proporcionan un cierre 35 hermetico deslizante o corriente de bajo rozamiento alrededor del eje (78). El cierre hermetico (84) retiene el lfquido en el vaso (22) a pesar de la presencia de un eje rotatorio que penetra en la pared inferior del vaso. El saliente inferior (84a) se acopla con el eje (78) en un surco circunferencial que localiza y estabiliza el cierre hermetico. Un surco circular profundo (84b) en la cara inferior del cierre hermetico permite que los salientes se flexionen de forma resiliente, aunque ligera, contra el eje. Por encima del cierre hermetico, una tuerca ciega (86) roscada en el extremo 40 superior del eje (78) fija las cuchillas (24) interpuestas entre tres arandelas (88a, 88b y 88c).
La placa de transmision (34) puede incluir una pluralidad de elementos polares (34a) (FIG. 7). En la FIG. 7 se ilustran ocho de dichos elementos polares, pero algunos aspectos pueden incluir mas o menos elementos polares (34a). Los elementos polares (34a) estan formados en una o mas realizaciones por una o mas laminas de un 45 material magnetico dulce tal como acero laminado en frfo, con un grosor de, por ejemplo, aproximadamente 6 mm (0,25 pulgadas). Los elementos polares (34a) tienen de forma deseable un grosor suficiente para acoplarse de manera efectiva con el campo magnetico generado por el mecanismo de transmision en la base (50), pero suficientemente fina para mantener la placa de transmision (34) relativamente ligera. Los elementos polares (34a) pueden estar formados tambien por materiales alternos que incluyen materiales ferromagneticos, o por un material 50 no magnetico en el que estan integradas piezas o partfculas de un material magnetico dulce. En algunos aspectos, los elementos polares (34a) tienen una alta resistividad y pueden estar formados por materiales tales como ferritas ceramicas. En algunos aspectos los elementos polares (34a) pueden estar formados por capas laminadas donde las capas de material magnetico dulce estan separadas por capas de un material no magnetico. Cada una de las capas de material magnetico dulce y/o el material no magnetico necesario no comprenden el mismo material. De acuerdo 55 con la invencion, los elementos polares (34a) estan integrados en una matriz no magnetica (34b). La matriz (34b) puede estar formada por materiales tales como epoxido o plastico. Los elementos polares (34a) estan separados ffsica y/o electricamente entre sf por partes de la matriz (34b). La separacion de elementos polares (34a) entre sf facilita una reduccion en las corrientes parasitas que pueden inducirse en la placa de transmision (34) por el campo rotatorio de la estructura de iman de transmision (38). La formacion de elementos polares (34a) a partir de materiales
de alta resistividad o con estructuras finas y/o laminadas puede facilitar una reduccion en las corrientes parasitas que pueden inducirse en los elementos polares (34a) en si por el campo rotatorio de la estructura de iman de transmision (32).
5 La placa de transmision (34) puede estar sujeta a fuerzas de deformacion cuando se somete a la importante fuerza magnetica de atraccion de la estructura de iman de transmision de la placa (38) (por ejemplo, aproximadamente cinco libras) y puede colocarse en contacto de rozamiento con la base del vaso (22a). Pueden formarse nervaduras opcionales (no mostradas) en una superficie superior de la placa de transmision (34) con el fin de impartir resistencia mecanica adicional. Sin embargo, se ha descubierto que con una seleccion prudente de material para matriz (34b), 10 como, por ejemplo, epoxido con refuerzo de fibra, y una forma adecuada para los elementos polares (34a), tal como se ilustra en la FIG. 7, la placa de transmision (34) puede construirse con suficiente resistencia mecanica de manera que las nervaduras de refuerzo no son necesarias. La eliminacion de las nervaduras de refuerzo mejora la aerodinamica de la placa de transmision (34). De forma adicional o alternativa, la placa de transmision (34) puede estar delimitada en parte o en la totalidad por una cubierta o sobremoldeo que en general puede ayudar a la placa a 15 conservar su configuracion plana y tambien puede mejorar la aerodinamica de la placa (34). El sobremoldeo puede estar formado, por ejemplo, por epoxido, plastico, ceramica, otros materiales no magneticos, o combinaciones de los mismos. En una o mas realizaciones, el sobremoldeo puede estar formado por el material de matriz (34b) durante un proceso de integracion de elementos polares (34a) en la matriz (34b) o durante un proceso de formacion de la matriz (34b) alrededor de los elementos polares (34a). En otras realizaciones, el sobremoldeo puede aplicarse para cubrir 20 al menos una parte de las piezas del polo (34a) despues de fijar las piezas del polo (34a) en la matriz (34b).
La matriz (34b) puede estar formada por un material continuo o multiples secciones que pueden acoplarse mecanicamente. Las diferentes partes de la matriz (34b) pueden estar formadas por diferentes materiales. En algunos aspectos, la matriz (34b) puede comprender un material compuesto que incluye elementos de refuerzo tales 25 como fibras de vidrio o de carbono. En algunos aspectos la matriz (34b) puede estar rodeada alrededor de su periferia por un material de refuerzo tal como un anillo de ceramica u otro material no magnetico con una fuerza y/o resistencia a la deformacion superior a la de la matriz (34b) o por devanados de fibras de vidrio o de carbono.
En algunos aspectos, la placa de transmision (34) puede formarse mediante una operacion de moldeo en la que los 30 elementos polares (34a) se colocan en un molde en el que a continuacion se introduce un material lfquido de epoxido o similar y se deja curar para formar la matriz (34b). Se ha descubierto que el diseno de la forma de las piezas del polo (34a) puede facilitar la retencion de las piezas del polo (34a) en la matriz (34b), y en algunos casos puede reducir la necesidad de un sobremoldeo, que en algunas realizaciones puede haberse usado para facilitar la retencion de las piezas del polo (34a) en la matriz (34b). Por ejemplo, puede proporcionarse uno o mas orificios H en 35 los elementos polares (34a) con el fin de facilitar la fijacion de los elementos polares (34a) en la matriz (34b) de la placa de transmision (34). Los orificios H pueden ser orificios pasantes que pasan completamente a traves de los elementos polares (34a). Una parte de la matriz (34b) puede ocupar parte o la totalidad de uno o mas de los orificios H para retener de forma segura una o mas de las piezas del polo (34a) en la matriz (34b). La FIG. 8A ilustra un elemento polar (34a) con un orificio H que esta formado por una primera seccion con un perfil en seccion transversal 40 conico y con una segunda seccion con paredes laterales relativamente rectas. El perfil en seccion transversal vertical del orificio H se ilustra en la FIG. 9A, que es una seccion transversal a traves de FlG. 8A a lo largo de la lfnea 9A-9A. En algunos aspectos el orificio H puede tener una seccion transversal horizontal en general cilfndrica, o en otros aspectos, una seccion transversal horizontal de forma alternativa.
45 Se ha descubierto tambien que la formacion de los elementos polares (34a) en formas alternativas, como las ilustradas en las FIG. 8B y 8C y en seccion transversal en las FIG. 9b y 9C, que tienen paredes laterales biseladas o laterales no paralelas, o partes de paredes laterales biseladas o no paralelas, tambien pueden facilitar la retencion de las piezas del polo (34a) en la matriz (34b). Se permite asf construir una placa de transmision (34) que sea ligera y no adolezca de inconvenientes tales como problemas de equilibrio, baja estabilidad mecanica o aerodinamica 50 deficiente que pudieran hacer inviables los disenos anteriores de placas de transmision que incluyen piezas del polo separadas.
En otros aspectos, los elementos polares (34a) pueden ajustarse a presion en una matriz preformada (34b) o pueden fijarse a la matriz (34b) con un adhesivo, o con uno o mas elementos de sujecion, tales como tornillos, 55 pernos, remaches o machihembrados.
La protuberancia central (91) de la placa de transmision (34) que rodea al eje (78) puede moldearse de forma continua con la matriz (34b). En algunos aspectos, la protuberancia central (9l) puede incluir un calibre central metalico (no mostrado) que puede ajustarse a presion o fijarse por otros medios a la matriz (34b). El eje (78) puede
estar moldeado, ajustado a presion o fijado por otros medios a la protuberancia central (91) o a un calibre central metalico incluido en el mismo.
Se ha descubierto que al moldear fntegramente el eje (78) en la placa de transmision (34), puede conseguirse una 5 mejora en estabilidad general, equilibrio y peso de la placa de transmision (34), lo que produce una disminucion en el potencial de vibracion no deseada o fallo mecanico de la placa de transmision (34) en uso. El eje con moldeo integral (78) en la placa de transmision (34) puede producir tambien una reduccion en el coste de la produccion de la estructura magnetica de transmision (26).
10 La fuerza magnetica de atraccion que actua sobre la placa de transmision (34) puede aplicarse en un punto de giro central unico formado por un cojinete de bolas semiesferico que sobresale desde la superficie inferior de la estructura de transmision y una placa (96), formada, por ejemplo, por acero inoxidable, y montada alineada con la superficie superior de la pared de la base del vaso (22b). Esta disposicion resiste las fuerzas magneticas que tiran de la placa (34) hacia abajo mientras que al mismo tiempo facilitan una rotacion del eje de bajo rozamiento y bajo 15 desgaste (78).
Con referencia a la FIG. 10, en una realizacion alternativa del vaso de licuadora (122), el eje (178) esta soportado de forma rotatoria por dos cojinetes de aguja (200a) y (200b) separados axialmente. Un separador cilfndrico (202) se interpone entre los cojinetes de aguja (200a) y (200b) y rodea al eje (178). La placa de transmision (134) esta unida 20 al eje (178) a traves de un tornillo (206) que tiene roscas externas para acoplarse con roscas internas complementarias formadas en el eje (178). Esta disposicion particular permite el soporte giratorio del eje (178) por parte de los cojinetes de aguja (200a) y (200b) y el tornillo (206) sin necesidad de cojinetes de bolas semiesfericos que sobresalgan de la superficie inferior de la estructura de transmision y la placa de acero inoxidable (96) montada dentro de la pared de la base del vaso. Debe entenderse que las partes de componentes de la realizacion de la FIG. 25 10 son similares a las descritas anteriormente en la presente memoria descriptiva, y por consiguiente se usan los mismos numeros de referencia para designar partes similares aunque los numeros se aumentan incrementados en 100 para diferenciar las realizaciones descritas en la presente memoria descriptiva.
El nivel deseado de traccion depende de cada aplicacion. Se selecciona para acoplar de manera fiable la placa de 30 transmision con el iman de transmision cuando (i) los impulsores (24) se arrancan bajo la carga del hielo granizado y los ingredientes lfquidos de una bebida congelada en el vaso de licuadora, (ii) durante una rampa ascendente de la velocidad de funcionamiento a una velocidad de funcionamiento seleccionada, normalmente de miles de rpm, y despues (iii) cuando el impulsor, y la masa medio derretida del vaso y en interaccion con el impulsor, son llevados a una situacion de parada. Sin embargo, la traccion se selecciona tambien para desconectar, y con ello acoplar 35 automaticamente, la transmision (26) cuando el vaso (22) se retira de su posicion de funcionamiento en la pared de la base (50a) bajo la rampa helada (18), o cuando la carga supera un valor maximo predefinido. Esta ultima situacion puede surgir, por ejemplo, cuando la bebida congelada "se congela" en el vaso, es decir, se convierte parcial o totalmente en una masa solida congelada, o cuando cae un objeto inadvertidamente en la licuadora mientras esta en funcionamiento, por ejemplo, una cuchara, una joya o el tapon de una botella. Mediante el desacoplamiento, la 40 transmision magnetica (26) interrumpe de forma automatica e inmediata la potencia en los impulsores para evitar o reducir al mfnimo los danos en la o las personas situadas cerca de la licuadora y en la maquina misma. Esta caracterfstica evita tambien el coste de proporcionar y mantener un embrague electrico.
Es importante observar que la estructura de placa de transmision (34), que en algunos aspectos incluye los 45 elementos polares (34a), la matriz (34b) y un sobremoldeo de plastico, es ligera y no magnetica. Existe un escaso efecto giroscopico detectable cuando se retira el vaso de la licuadora/maquina de granizado despues de su uso. Existe tambien un bajo momento de rotacion debido a los impulsores y a la estructura de la placa de transmision. El vaso es facil de manejar dado que es ligero y no magnetico.
50 La transmision magnetica (26) de la presente invencion permite colocar el vaso (22) en una posicion operativa en la licuadora/maquina de granizado (10) con un simple movimiento de deslizamiento lateral de la base plana y lisa del vaso (22b) sobre la parte plana y lisa de la base (50a). No hay necesidad de dejar caer el vaso en vertical sobre un acoplamiento de interbloqueo mecanico, y despues levantar el vaso en vertical desde este acoplamiento. Los movimientos de insercion y retirada en deslizamiento lateral no solo son mas comodos, sino que ademas reducen la 55 holgura vertical requerida por encima del vaso. Esta disposicion deslizante facilita tambien la limpieza de la base de la licuadora, donde es necesario limpiar solo una superficie lisa. El lfquido y el material a medio derretir pueden fluir o ser empujados sobre la superficie hasta un desague (94) formado en la base en la parte trasera de la pared (50a). En caso de un problema de seguridad, sobrecarga de la licuadora o cualquier situacion inhabitual que exija una retirada rapida del vaso, este se retira de forma rapida y sencilla de la maquina con un movimiento deslizante.
Ademas, si un operador se impacienta y retira el vaso antes de que el motor se haya detenido por completo, un problema comun en el uso real en un bar, el proceso de retirada en si desconecta automaticamente la transmision del impulsor del motor (28) (un fallo de alineacion y/o el levantamiento del vaso desplazan los elementos polares (34a) fuera de una relacion de acoplamiento con las lfneas de fuerza magneticas producidas por la estructura de 5 iman (38)). En licuadoras/maquinas de granizado convencionales accionadas por correa con acoplamiento mecanico, dicha retirada prematura provoca tension y desgaste en el tren de transmision y en el embrague.
Una ventaja adicional de algunas realizaciones de esta transmision es que el motor puede colocarse directamente bajo la licuadora, eliminando asf las correas o cadenas de transmision y las poleas o ruedas dentadas, pero lo hace 10 a la vez que mantiene la compacidad vertical y horizontal, tanto en terminos de la altura del motor en si como de la altura vertical del acoplamiento entre el motor y el vaso, y la holgura vertical necesaria para maniobrar el vaso dentro y fuera del acoplamiento. Sin embargo, tambien son viables realizaciones alternativas, como las ilustradas en las FIG. 18 y 19 e incluyen un motor no situado directamente bajo la estructura de iman del rotor y el disco de transmision, sino desplazado y acoplado mecanicamente con la estructura de iman del rotor por medio de una correa 15 (801) (FIG. 18) o por engranajes acoplados (901) (FIG. 19). Las disposiciones ilustradas en las FIG. 18 y 19 pueden permitir una menor altura global de la base de una licuadora (10) que una disposicion en la que el motor esta situado directamente debajo de la placa de transmision de la licuadora.
Si bien la presente invencion se ha descrito con respecto a algunas realizaciones ilustrativas, los expertos en la 20 materia deduciran varias modificaciones y variaciones adicionales. Por ejemplo, aunque se ha descrito una estructura de iman rotatoria como acoplamiento del miembro a la placa en la base del vaso, es posible producir un campo electromagnetico o magnetico rotatorio usando una estructura de electroimanes u otras disposiciones de imanes permanentes tales como un iman permanente individual de una sola pieza configurado magneticamente, o que actua en combinacion con materiales ferromagneticos, para producir la disposicion deseada de polos 25 magneticos. Aunque la invencion se ha descrito con referencia a una placa giratoria en la base de un vaso de licuadora, el elemento de transmision podrfa asumir una amplia diversidad de otras formas, y no es necesario ni siquiera que sea un vaso de contencion de lfquidos. Aunque los imanes y la placa se han descrito de manera que tengan el mismo numero de polos, no es esencial para el funcionamiento de la presente invencion. Es posible una diversidad de disposiciones de soporte de montaje y rotacionales para la estructura de iman (38) y para la placa de 30 transmision (34). Ademas, aunque se han descrito elementos individuales de tipo placa para integrar los elementos polares (34a) y controlar las corrientes parasitas en la placa, un experto en la materia vera facilmente que es posible una diversidad de otras disposiciones conocidas para formar polos y controlar las corrientes parasitas.
Las FIG. 2, 11 y 12 ilustran una aplicacion adicional de la presente invencion, es decir, en una estructura de maquina 35 de granizado para suministrar hielo granizado a la licuadora de la licuadora/maquina de granizado (10). La estructura de maquina de granizado incluye una transmision magnetica y la estructura de engranajes (300) que actua para hacer girar las cuchillas (14) con el fin de suministrar hielo granizado al vaso de licuadora (22) a traves de la rampa (16). La transmision magnetica y la estructura de engranajes (300) estan acopladas con un eje de salida (302) que esta conectado en su extremo superior con el conjunto de cuchillas rotatorias (14). La transmision magnetica y la 40 estructura de engranajes (300) incluyen una transmision magnetica (304) que es analoga en estructura y funcionamiento a la transmision magnetica (26) de la licuadora. La salida de la transmision magnetica es transmitida a traves de una estructura de engranajes (306) en el eje de salida (302) de la maquina de granizado. La estructura de engranajes incluye tres engranajes, es decir, un engranaje de motor (328), un engranaje intermedio compuesto (332) y un engranaje de salida (334).
45
La transmision magnetica (304) para la maquina de granizado incluye una placa de transmision globalmente circular (308) montada de forma giratoria en el alojamiento del motor (309) de la estructura de maquina de granizado y un motor (310) que incluye un rotor (314).
50 El motor (310) esta montado en el alojamiento del motor (309) debajo del rotor (314). El motor (310) esta construido y funciona de manera analoga al motor (28) de la transmision magnetica (26) de la licuadora descrito anteriormente. En uno o mas aspectos, el motor incluye un estator accionado por un circuito de transmision del motor para producir un campo electromagnetico rotatorio. El rotor (314) con el eje (322) fijado en su centro puede deslizarse axialmente en un cojinete en el motor. El rotor (314) puede girar en el cojinete con holgura en todos los lados del rotor (314).
55
Como en el caso del rotor (32) de la transmision magnetica (26) de la licuadora, descrito anteriormente, la posicion del motor (314) puede ser detectada por tres sensores convencionales de efecto Hall montados en el alojamiento del motor (309). Las senales de posicion proporcionan una entrada al circuito electronico de control y transmision que alimenta el motor (310) para producir un par de torsion de arranque, una rampa ascendente de la velocidad de
rotacion del rotor hasta una velocidad de funcionamiento seleccionada, una rotacion mantenida para esa velocidad seleccionada bajo carga y un par de torsion de frenado rapido y fiable. Como en el caso del motor (28) descrito anteriormente, el funcionamiento del motor (310) puede ser asf electronico y programable. El frenado es electronico, con corrientes de frenado inducidas en algunos aspectos en los devanados del motor (310) (en aspectos en los que 5 el motor (310) comprenda devanados) que se disipan en grandes resistores o FET montados en sumideros de calor.
La placa de transmision (308) puede estar estructurada de manera analoga a la placa de transmision (34) de la transmision magnetica (26) de la licuadora descrita anteriormente. La placa de transmision (308) esta fijada de forma no rotatoria al extremo inferior de un eje de transmision (326). El engranaje de motor (328) esta unido de forma no 10 rotatoria a un eje de engranaje del motor (329) que a su vez esta unido al extremo superior del eje de transmision (326). El engranaje de motor (328) es preferentemente un engranaje helicoidal que tiene una pluralidad de dientes de engranaje helicoidal (350). El eje de transmision (326) se acopla axialmente dentro del eje de engranajes (329) y se fija de forma no rotatoria al eje de engranajes (329) y al engranaje (328) para permitir que el eje de transmision (326) y el engranaje (328) giren al umsono. Asf, el par de torsion rotacional de la placa de transmision (308) puede 15 ser transmitido al engranaje (328) a traves del eje de transmision (326). El eje de transmision (326) y el eje de engranajes (329) del engranaje de motor (328) estan soportados de forma rotatoria por un par de cojinetes de contacto plano (330a) y (330b).
El engranaje intermedio compuesto (332) se acopla mecanicamente con el engranaje de motor (328) y el engranaje 20 de salida (334) para transmitir un par de torsion rotacional desde el engranaje de motor (328) al engranaje de salida (334). El engranaje intermedio (332) incluye una parte de engranaje superior alargada de forma cilmdrica (332a) que tiene una pluralidad de dientes de engranaje helicoidal (352) y una parte de engranaje inferior en general en forma de disco (332b). La parte de engranaje parte inferior (332b) esta provista de una pluralidad de dientes de engranaje helicoidal (354) complementarios en tamano y forma a los dientes de engranaje (350) del engranaje de motor (328). 25 Los dientes de engranaje (350) del engranaje de motor (328) se acoplan con los dientes de engranaje (354) de la parte de engranaje inferior (332b) para transmitir movimiento de rotacion y par de torsion desde el engranaje de motor (328) al engranaje intermedio (332). El engranaje intermedio compuesto (332) esta fijado de forma no rotatoria a un eje de engranajes (356) que esta soportado de forma rotatoria por un par de cojinetes de contacto plano (333a) y (333b).
30
El engranaje de salida (334) tiene en general forma cilmdrica y esta unido de forma no rotatoria al eje de salida (302) para girar con el eje de salida (302). En particular, el engranaje de salida (334) esta dispuesto axialmente sobre el eje de salida (302) de manera que el eje de salida se ajuste dentro de la abertura central del engranaje de salida (334). El engranaje de salida (334) esta provisto de una pluralidad de dientes de engranaje helicoidal (334a) 35 complementarios en tamano y forma a los dientes de engranaje (352) de la parte de engranaje superior (332a) del engranaje intermedio (332). Los dientes de engranaje (352) de la parte de engranaje superior (332a) se acoplan con los dientes de engranaje (334a) del engranaje de salida (334) para transmitir movimiento de rotacion y par de torsion desde el engranaje intermedio (332) al engranaje de salida (334). El eje de salida (302) y el engranaje de salida (334) estan soportados de forma rotatoria por un par de cojinetes de contacto plano (336a) y (336b).
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El engranaje del rotor (328), el engranaje intermedio (332) y el engranaje de salida (334) pueden ser engranajes helicoidales, que tienen dientes de engranaje orientados en forma helicoidal, construidos de un material plastico ligero y de alta resistencia, por ejemplo, un acetal tal como polioximetano, policarbonato o nailon. Un experto en la materia reconocera, sin embargo, que pueden usarse otros tipos de engranajes, tales como engranajes cilmdricos, 45 engranajes de tornillos sin fin o combinaciones de los mismos, y otros materiales, tales como metales o materiales compuestos, en la estructura de engranajes (306) de la presente invencion.
La relacion de transmision de la estructura de engranajes (306) de la presente invencion puede ajustarse para aumentar o reducir la velocidad de rotacion y el par de torsion transmitido desde el eje de transmision (326) de la 50 transmision magnetica (304) al eje de salida (302) de la maquina de granizado. Por ejemplo, la relacion de transmision de la estructura de engranajes (306) puede ajustarse para reducir la velocidad de rotacion, y aumentar asf el par de torsion, transmitido desde el eje de transmision (326) al eje de salida (302). Por el contrario, la velocidad de rotacion transmitida por la estructura de engranajes (306) puede incrementarse, reduciendo asf el par de torsion transmitido, mediante el ajuste de la relacion de transmision de la estructura de engranajes (306). La 55 relacion de transmision puede ajustarse cambiando el numero de dientes de engranajes, el numero de engranajes y/o el tamano de engranajes de la estructura de engranajes, segun se conoce en la tecnica.
En una realizacion de la maquina de granizado de la presente invencion, la velocidad del eje de salida (326) deseada de la maquina de granizado puede ser de aproximadamente 540 rpm para un funcionamiento eficaz de la
maquina de granizado. La transmision magnetica (300) de la presente invencion puede generar una velocidad de funcionamiento de aproximadamente 6.000 rpm. Por consiguiente, la relacion de transmision de la estructura de engranajes (306) puede ser de aproximadamente 11,1:1.
5 Un experto en la materia apreciara facilmente que la transmision magnetica y la estructura de engranajes de la presente invencion pueden usarse en una amplia variedad de aplicaciones, ademas de la maquina de granizado descrita anteriormente, donde se desea transmitir potencia desde una salida rotatoria de un motor a un miembro conducido bajo una carga, que incluye en otros equipos de transformacion de alimentos tales como licuadoras, batidoras de alimentos, procesadoras de alimentos y exprimidores.
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Ademas, aunque la maquina de granizado de la presente invencion se describe como un componente de una combinacion de licuadora/maquina de granizado, un experto en la materia apreciara facilmente que la maquina de granizado puede ser una unidad autonoma, es decir, la maquina de granizado puede ser independiente de la licuadora.
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Por otra parte, un experto en la materia apreciara que el tipo y el numero de engranajes, el tamano de los engranajes y el numero de dientes de engranaje de la estructura de engranajes descrita en la presente memoria descriptiva en relacion con la maquina de granizado de la presente invencion son solo ilustrativos. Estas caracterfsticas, asf como otras caracterfsticas de la estructura de engranajes, pueden variarse para alcanzar la 20 misma relacion de transmision, similar o diferente, segun se desee para una aplicacion especffica, sin apartarse del alcance de la presente invencion. Por ejemplo, las consideraciones de diseno, tales como las limitaciones de peso y de tamano, pueden dictar el numero, el tipo y el tamano de los engranajes, asf como el numero de dientes de engranajes, empleados para alcanzar la relacion de transmision deseada.
25 Estas y otras modificaciones y variaciones que consideraran los expertos en la materia que han lefdo la memoria descriptiva anterior a la luz de los dibujos adjuntos pretenden incluirse dentro del alcance de la invencion, que se define exclusivamente por las reivindicaciones adjuntas.
La FIG. 13 es una vista en despiece ordenado en seccion vertical de una realizacion del motor de la presente 30 invencion. Tal como se muestra en la FIG. 13, el motor (400) puede incluir un eje del motor (410), un rotor (420) montado en el eje del motor (410) y un estator (430) dispuesto alrededor del eje del motor (410). El rotor (420) puede incluir un iman de transmision (38B), un nucleo (450) y un iman del rotor (460). El estator (430) puede incluir al menos una bobina de estator (30) y un alojamiento del estator (480).
35 En un aspecto, el estator (430) puede incluir al menos un sensor de efecto Hall para determinar la posicion del rotor (420) de acuerdo con esquemas descritos previamente en la presente memoria descriptiva.
Tal como se muestra en la FIG. 13, el iman de transmision (38B) y el iman del rotor (460) pueden comprender un primer iman anular y un segundo iman anular, respectivamente. Alternativamente, el iman de transmision (38B) y/o 40 el iman del rotor (460) pueden incluir multiples imanes separados dispuestos alrededor del eje del motor (410). Los multiples imanes separados pueden comprender imanes de forma arqueada. En algunos aspectos, dos o mas de los imanes pueden estar unidos entre si usando un adhesivo. El adhesivo puede incluir una cola, un compuesto de encapsulacion convencional u otro tipo de adhesivo. En algunos aspectos, el iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden incluir un iman construido al menos parcialmente a partir de un material de tipo tierras raras. 45 Por ejemplo, el iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden incluir un iman construido al menos parcialmente por neodimio. De forma potencialmente ventajosa, el uso de imanes construidos a partir de materiales de tierras raras puede reducir el peso del motor (400), lo que puede conducir a una reduccion del calor, el ruido y/o la vibracion durante el funcionamiento del motor (400). El iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden estar sustancialmente centrados y/o ser sustancialmente simetricos alrededor del eje del motor (410).
50
En general, el nucleo (450) puede incluir una superficie superior del nucleo (452) orientada alejandose del estator (430) y una superficie inferior del nucleo (454) orientada hacia el estator (430). El nucleo (450) puede estar sustancialmente centrado y/o ser sustancialmente simetrico alrededor del eje del motor (410). El iman de transmision (38B) puede acoplarse con la superficie superior del nucleo (452) y el iman del rotor (460) puede acoplarse con la 55 superficie inferior del nucleo (454). La superficie superior del nucleo (452) puede incluir un rebaje (456) para recibir el iman de transmision (38B). El rebaje (456) puede disenarse de manera que la superficie superior del nucleo (452) confina sustancialmente el iman de transmision (38B). Alternativamente, el rebaje (456) puede disenarse de manera que una parte del iman de transmision (38B) se extiende hacia arriba desde la superficie superior del nucleo (452). La superficie inferior del nucleo (454) puede incluir una pared lateral (458) que se extiende hacia abajo desde la
superficie inferior del nucleo (454), y el iman del rotor (460) puede acoplarse a la pared lateral (458). La pared lateral (458) puede incluir una superficie interna (459) orientada hacia el eje del motor (410) y el iman del rotor (460) puede acoplarse en la superficie interna (459).
5 Es posible usar varias configuraciones del rotor (420) diferentes. Por ejemplo, la superficie superior del nucleo (452) y/o la superficie inferior del nucleo (454) pueden ser sustancialmente planas. Ademas, la superficie superior del nucleo (452) puede incluir una pared lateral que se extiende hacia arriba desde la superficie superior del nucleo, y el iman de transmision (38B) puede acoplarse a la pared lateral en una manera similar a la descrita anteriormente con respecto al iman del rotor (460). Ademas, la superficie inferior del nucleo (454) puede incluir un rebaje para recibir el 10 iman del rotor (460) en una manera similar a la descrita anteriormente con respecto al iman de transmision (38B).
El nucleo (450) puede estar formado al menos en parte por un metal o un material magnetizable. Alternativamente, el nucleo (450) puede estar formado al menos en parte por un material plastico.
15 El iman de transmision (38B) y el iman del rotor (460) pueden tener multiples polos dispuestos circunferencialmente. El iman de transmision (38B) y el iman del rotor (460) pueden estar dispuestos de manera que sus polos esten alineados.
El iman de transmision (38B) y el iman del rotor (460) pueden acoplarse al nucleo (450) de manera que el iman de 20 transmision (38B), el iman del rotor (460) y el nucleo (450) giren conjuntamente alrededor del eje del motor (410). El iman de transmision (38B) y el iman del rotor (460) pueden acoplarse al nucleo (450) usando una diversidad de esquemas convencionales. Por ejemplo, el iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden fijarse de forma extrafble y sustituible al nucleo (450) usando elementos de sujecion extrafbles y sustituibles, tales como pinzas, espigas, clavos, tuercas y tornillos, tornillos, puntas, remaches, tachuelas y/u otros elementos de sujecion 25 mecanicos convencionales. Alternativamente, el iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden ajustarse a presion al nucleo (450). Como otra alternativa, el iman de transmision (38B) y/o el iman del rotor (460) pueden fijarse al nucleo (450) usando un adhesivo, una soldadura fuerte y/o una soldadura por fusion.
La FIG. 14 es una vista en seccion vertical de la realizacion del motor mostrado en la FIG. 13, que ilustra un motor 30 ensamblado. El iman de transmision (38B) puede fijarse en una superficie inferior del iman de transmision (442) a una superficie de rebaje interna superior (456). Opcionalmente, tal como se muestra en la FIG. 14, el iman de transmision (38B) puede fijarse tambien en una superficie superior del iman de transmision (444) en la superficie superior del nucleo (452). Tal como se describe anteriormente, la superficie superior del nucleo (452) puede incluir un rebaje (456), y el rebaje (456) puede confinar sustancialmente el iman de transmision (38B). El rebaje (456) 35 puede disenarse de manera que se produce un primer espacio (446) entre la extension ascendente de la superficie superior del nucleo (452) y la extension ascendente del iman de transmision (38B) fijado. El primer espacio (446) puede llenarse con un adhesivo para fijar aun mas el iman de transmision (38B) al nucleo (450) y proporcionar una superficie de rotor superior sustancialmente plana (422). En una realizacion, el primer espacio (446) puede llenarse con un compuesto de encapsulacion convencional. El compuesto de encapsulacion puede ser curado. Despues del 40 curado, puede eliminarse el exceso de compuesto de encapsulacion para proporcionar una superficie de rotor superior sustancialmente plana (422). El compuesto de encapsulacion puede aplicarse tambien para llenar un segundo espacio (448) entre una extension transversal del iman de transmision (38B) fijado y una extension transversal del rebaje (456). Puede usarse un esquema similar para generar una superficie de rotor superior sustancialmente plana (422) en realizaciones en las que una parte del iman de transmision (38B) fijado se extiende 45 hacia arriba mas alla de la superficie superior del nucleo (452). Por ejemplo, el compuesto de encapsulacion puede aplicarse a la superficie superior del nucleo (452) para rodear la parte del iman de transmision (38B) que se extiende hacia arriba desde la superficie superior del nucleo (452).
Tal como se muestra en la FIG. 13, el estator (430) puede incluir un estator convencional (430) que tiene al menos 50 una bobina de estator (30). La bobina de estator (30) puede estar dispuesta en el alojamiento de estator (480), y el alojamiento de estator (480) puede incluir un calibre (482) para recibir el eje del motor (410). El estator (430) y, en particular, la al menos una bobina de estator (30) pueden estar centrados sustancialmente alrededor del eje del motor (410). En general, el estator (430) puede ensamblarse usando esquemas similares a los descritos anteriormente con respecto a las FIG. 3, 4, y 10-12 y la descripcion adjunta.
55
Tal como se muestra en la FIG. 14, el eje del motor (410) puede acoplarse en el calibre (482) del alojamiento de estator (480) y el rotor (420) puede montarse de forma giratoria en el eje del motor (410) usando esquemas similares a los descritos anteriormente. La al menos una bobina de estator (30) puede incluir una superficie de estator externa (472) orientada alejandose del eje del motor (410), y el iman del rotor (460) puede incluir una superficie interna del
iman del rotor (462) orientada hacia el eje del motor (410). En general, el motor (400) puede ensamblarse de manera que la superficie interna del iman del rotor (462) se enfrenta al menos parcialmente a la superficie de estator externa (472). La configuracion del motor (400) proporciona una alternativa a las configuraciones de los motores (28) y (310) mostrados en las FIG. 4 y 11, respectivamente.
5
Tal como se indica anteriormente, en una realizacion, el iman del rotor (460) puede incluir multiples imanes del rotor dispuestos alrededor del eje del motor (410). En dicha realizacion, al menos uno entre los multiples imanes del rotor (460) puede incluir una superficie interna del iman del rotor (462) que esta enfrente al menos parcialmente de la superficie de estator externa (472).
10
Son posibles diversas configuraciones del motor (400) diferentes. Por ejemplo, el iman del rotor (460) puede estar dispuesto dentro de la al menos una bobina de estator (30). En dicha realizacion, el iman del rotor (460) puede incluir una superficie externa del iman del rotor orientada alejandose del eje del motor (410), y la al menos una bobina de estator (30) puede incluir una superficie interna del estator orientada hacia el eje del motor (410). El motor (400) 15 puede ensamblarse a continuacion de manera que la superficie interna del estator este enfrentada al menos parcialmente a la superficie externa del iman del rotor.
La FIG. 15 es una vista en despiece ordenado en seccion vertical del motor mostrado en la FIG. 13, que ilustra una base de motor. El motor (400) puede acoplarse a la base de motor (500) usando elementos de sujecion mecanicos 20 convencionales, por ejemplo tornillos (510, 520). En general, el motor (400) puede acoplarse a los aparatos de transformacion de alimentos y las transmisiones magneticas descritos anteriormente. Por ejemplo, el motor (400) puede generar un par de torsion para la transmision a una placa de transmision en un aparato de transformacion de alimentos. En dicha realizacion, el iman de transmision (38B) puede acoplarse magneticamente a la placa de transmision, y el estator (430) puede alimentarse para producir un campo electromagnetico que interacciona con el 25 iman del rotor (460) para hacer girar el iman del rotor (460). El iman de transmision (38B) puede girar con el iman del rotor (460) y puede inducir un campo magnetico en una direccion hacia la placa de transmision para transmitir el par de torsion desde el motor (400) a la placa de transmision.
Las FIG. 16A y 16B son vistas de una realizacion alternativa del nucleo del motor (400) mostrado en las FIG. 13-15. 30 Tal como se muestra en las FIG. 16A y 16B, en una realizacion, el nucleo (650) puede incluir multiples canales (605) que se extienden hacia abajo desde una superficie superior del nucleo (652) hacia una superficie inferior del nucleo (654). Los canales (605) pueden formarse en la superficie superior del nucleo (652) de acuerdo con esquemas convencionales. Por ejemplo, los canales (605) pueden estar embotados en la superficie superior del nucleo (652). Los canales (605) pueden tener una diversidad de formas diferentes y pueden disponerse en diversas posiciones en 35 la superficie superior del nucleo (652). En una realizacion, el iman de transmision (38B) puede incluir multiples imanes separados dimensionados y conformados de manera que se dispongan en los canales (605). Los multiples imanes separados pueden estar dispuestos en los canales de acuerdo con esquemas descritos previamente. Tal como se indica anteriormente, los multiples imanes pueden estar construidos al menos parcialmente a partir de un material de tierras raras. De forma potencialmente ventajosa, dicha realizacion puede reducir el peso del motor 40 (400), lo que puede conducir a una reduccion del calor, el ruido y/o la vibracion durante el funcionamiento del motor (400).
La FIG. 17 es un diagrama de una realizacion de un sistema para controlar un motor de la presente invencion. Tal como se muestra en la FIG. 17, el sistema (700) puede incluir una unidad de control (710), un accionador (730), un 45 motor (740), un sensor (750) y un dispositivo de entrada/salida (760). En general, la unidad de control (710) puede controlar una corriente y/o una tension proporcionadas al motor (740) basandose en una serial de entrada (762) del dispositivo de entrada/salida (760) y/o una senal (752) del sensor (750).
Tal como se muestra en la FIG. 17, el motor (740) puede estar conectado a un sensor (750) que puede medir una 50 fuerza contraelectromotriz (FCEM) generada por el motor (740). El sensor (750) y/o la unidad de control (710) pueden determinar una velocidad y/o una posicion del rotor del motor (740) basandose en la FCEM medida. Como comprenderan los expertos en la materia, la velocidad del rotor puede determinarse basandose en la magnitud de la FCEM, y la posicion del rotor puede basarse en una posicion de corte cero de la FCEM. El sensor (750) puede proporcionar una senal (752) que incluye la FCEM medida y/u otros datos, tales como la posicion y/o la velocidad del 55 rotor, en la unidad de control (710).
Tal como se muestra en la FIG. 17, la unidad de control (710) puede recibir una senal (762) desde un dispositivo de entrada/salida (760). El dispositivo de entrada/salida (760) puede incluir una interfaz para interaccionar con un usuario. En una realizacion, el dispositivo de entrada/salida (760) puede comunicar el o los parametros de
funcionamiento del motor (740) entre la unidad de control (710) y un usuario. Por ejemplo, el dispositivo de entrada/salida (760) puede comunicar una velocidad de funcionamiento del motor deseada por el usuario (740) a la unidad de control (710). Ademas, el dispositivo de entrada/salida (760) puede comunicar una velocidad de funcionamiento del motor real (740) a un usuario.
5
Tal como se muestra en la FIG. 17, la unidad de control (710) puede proporcionar una senal de control (712) a un accionador (730). El accionador (730) puede generar una senal de accionamiento o transmision (732) para el motor (740) basandose en la senal de control (712) de la unidad de control (710). En una realizacion, el accionador (730) puede incluir un amplificador. Por ejemplo, el accionador (730) puede incluir un amplificador operacional inversor.
10
Tal como se muestra en la FIG. 17, el accionador (730) puede proporcionar una senal de retroalimentacion (734) a la unidad de control (710). En una realizacion, la senal de retroalimentacion (734) puede basarse en una corriente proporcionada al motor (740), y la unidad de control (710) puede monitorizar la senal de retroalimentacion (734). La unidad de control (710) puede ajustar la corriente proporcionada al motor (740) basandose en la senal de 15 retroalimentacion (734), es decir, basandose en la corriente proporcionada al motor (740). En una realizacion, la unidad de control (710) puede disenarse para ajustar la corriente proporcionada al motor (740) basandose en la senal de retroalimentacion (734) que supere un valor predeterminado. Por ejemplo, la unidad de control (710) puede disenarse para reducir la corriente proporcionada al motor (740) basandose en la senal de retroalimentacion (734) que supere un valor predeterminado asociado con el funcionamiento seguro del motor (740).
20
La unidad de control (710) puede incluir al menos un procesador especffico de la aplicacion (ASP) familiar para los expertos en la materia. En una realizacion, la unidad de control (710) puede incluir un procesador de senal digital (DSP), y el DSP puede incluir al menos un convertidor analogico-digital (CAD) y/u otros componentes operativos familiares para los expertos en la materia.
25
El funcionamiento ilustrativo del sistema de control (700) puede entenderse de la siguiente manera. Basandose en los datos (762) recibidos desde el dispositivo de entrada/salida (760), la unidad de control (710) puede determinar un parametro de funcionamiento para el motor (740). Por ejemplo, la unidad de control (710) puede determinar la velocidad operativa de un rotor del motor (740). La unidad de control (710) puede proporcionar una senal de control 30 (712) correspondiente al accionador (730), y, basandose en la senal de control (712), el accionador (730) puede proporcionar una senal de accionamiento (732) al motor (740) suficiente para accionar el motor (740) segun el parametro de funcionamiento deseado. La unidad de control (710) puede monitorizar el parametro de funcionamiento medido por el sensor (750), y puede ajustar la senal de control (712) proporcionada al accionador (730) basandose en la diferencia entre un parametro de funcionamiento deseado y el parametro de funcionamiento medido. La unidad 35 de control (710) puede monitorizar tambien la senal de retroalimentacion (734) proporcionada por el accionador (730).
En general, el sistema de control (700) puede controlar la corriente proporcionada al motor (740) y/o a un componente asociado con el motor (740), tal como un componente descrito previamente en la presente memoria 40 descriptiva, por ejemplo, una licuadora, una procesadora de alimentos y una maquina de granizado. Por ejemplo, el sistema de control (700) puede controlar una corriente proporcionada a una licuadora y/o una maquina de granizado conectada a la licuadora. El sistema de control (700) puede controlar la velocidad del motor (740) y/o la velocidad de un componente asociado con el motor (400). El sistema de control (700) puede disenarse para controlar motores similares a los descritos anteriormente en la presente memoria descriptiva, que incluyen motores sin escobillas y 45 motores trifasicos sin escobillas.
Una vez descritos varios aspectos de al menos una realizacion de la presente invencion, los expertos en la materia observaran que es facil introducir diversas alteraciones, modificaciones y mejoras. Dichas alteraciones, modificaciones y mejoras pretenden situarse dentro del alcance de la invencion tal como se define en las 50 reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, la descripcion precedente y los dibujos se ofrecen unicamente a modo de ejemplo.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una transmision magnetica (26) para equipos de transformacion de alimentos que incluye una camara
    para contacto alimentario (22, 122), que comprende:
    un miembro de transmision dispuesto fuera de la camara para contacto alimentario (22, 122), incluyendo el miembro de transmision una pluralidad de polos de iman permanente transportados en un eje rotatorio; y
    un miembro conducido dispuesto dentro de la camara para contacto alimentario (22, 122), donde el miembro 10 conducido que incluye una placa de transmision globalmente circular (34) incluye elementos polares (34a) de material magneticamente dulce incorporados en una matriz no magnetica (34b) y separados entre si por partes de la matriz (34b), estando el miembro conducido soportado por un eje rotatorio en relacion opuesta con la pluralidad de polos de iman permanente.
    15 2. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas un motor
    electrico (28) dispuesto fuera de la camara para contacto alimentario (22, 122) y acoplado mecanicamente con el miembro de transmision.
  2. 3. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 2, donde el miembro de transmision 20 esta dispuesto coaxialmente con el motor electrico (28) y donde el miembro de transmision y el motor electrico (28)
    comparten un eje comun (70).
  3. 4. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 2, donde el miembro de transmision esta dispuesto de forma no coaxial con el motor electrico (28) y donde un eje del motor (28) esta acoplado con un
    25 eje del miembro de transmision por al menos uno entre una correa (801) y un tren de engranajes (901).
  4. 5. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde los elementos polares (34a) comprenden uno entre un material ferromagnetico, una ferrita ceramica y una estructura laminada.
    30 6. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde los elementos polares (34a)
    estan retenidos en la matriz no magnetica (34b), y esta retencion se facilita mediante la inclusion de al menos uno entre al menos paredes laterales parcialmente no paralelas en los elementos polares (34a) y uno o mas orificios en los elementos polares (34a).
    35 7. La transmision magnetica (26) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde los elementos polares (34a)
    comprenden uno entre paredes laterales no paralelas, y uno o mas orificios pasantes (H).
  5. 8. Un aparato de transformacion de alimentos (10) que tiene un elemento rotatorio que sera arrastrado por un campo magnetico rotatorio, que comprende:
    40
    una camara para contacto alimentario (22, 122) definida por una pared exterior; y
    un miembro conducido dispuesto dentro de la camara para contacto alimentario, incluyendo el miembro conducido una placa de transmision en general circular (26) que incluye elementos polares (34a) de material magneticamente dulce incorporados en una matriz no magnetica (34b) y separados entre si por partes de la matriz (34b), estando el 45 miembro conducido soportado por un eje rotatorio dispuesto para girar en respuesta al campo magnetico rotatorio.
  6. 9. El aparato de transformacion de alimentos (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, que comprende ademas un elemento de transmision que incluye un rotor dispuesto en una base (22a) del aparato de transformacion de alimentos (10).
    50
  7. 10. El aparato de transformacion de alimentos (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, donde el miembro conducido comprende ademas una matriz reforzada (34b) que rodea al menos parcialmente a los elementos polares (34a).
    55 11. El aparato de transformacion de alimentos (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, donde los
    elementos polares (34a) comprenden una pluralidad de materiales.
  8. 12. El aparato de transformacion de alimentos (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, donde el campo
    magnetico rotatorio es generado por una pluralidad de electroimanes (44C).
  9. 13. El aparato de transformacion de alimentos de acuerdo con la reivindicacion 12, donde al menos un primero de la pluralidad de electroimanes (44C) se superpone verticalmente al menos en parte con al menos un segundo de la pluralidad de electroimanes (44C).
    5
  10. 14. El aparato de transformacion de alimentos (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, que comprende ademas un alojamiento (480) que contiene un medio para generar el campo magnetico rotatorio, de manera que dicho medio no tiene piezas moviles.
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