ES2600149T3 - Motor eléctrico con una carcasa giratoria para aplicaciones industriales y de construcción de maquetas - Google Patents
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Abstract
Un motor eléctrico para aplicaciones industriales y de construcción de maquetas que tiene una carcasa giratoria que comprende una cara frontal, un anillo magnético y una cara posterior, en el que hay un sistema de conductos de refrigeración de salida (5) en su carcasa giratoria, concretamente en el anillo magnético (1) entre los imanes (2), dichos conductos de refrigeración de salida (5) pasan a través del anillo magnético (1), y en el que este motor eléctrico también contiene al menos una entrada de fluido de refrigeración (6) en su parte portante de carga media (7) y que esta parte portante de carga media (7) contiene una cavidad (8) y un paso de fluido de refrigeración (9) que desemboca en el espacio intermedio (10) entre las partes de la carcasa giratoria y las partes estáticas del motor eléctrico, y estando la carcasa giratoria montada en la parte portante de carga media (7) usando al menos un cojinete (11) de manera que la carcasa pueda girar.
Description
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D E S C R I P C I O N
MOTOR ELECTRICO CON UNA CARCASA GIRATORIA PARA APLICACIONES INDUSTRIALES Y DE CONSTRUCCION DE MAQUETAS
Campo de la invention
La invencion se refiere a un sistema de refrigeration interno que es parte de un motor electrico con una carcasa giratoria para aplicaciones industriales y de construction de maquetas.
Tecnica antecedente
En el diseno actual de motores electricos con una carcasa giratoria, la refrigeracion se basa en aperturas de formas cilfndricas u otras formas sobre la cara frontal del motor. Dado que los motores electricos con una carcasa giratoria se usan en combination con helices de aeromodelismo para impulsar maquetas de aviones, su refrigeracion se basa en la presion de arrastre del flujo de aire que pasa a traves de las aperturas en la cara frontal del motor. Este diseno permite la refrigeracion del bobinado y sus imanes en la parte frontal del motor, que, sin embargo, requiere la tradicional disposition de "traction" del mecanismo de accionamiento (motor electrico mas la helice). La eficiencia de refrigeracion es insuficiente en los motores con la disposicion de "traccion" inversa del mecanismo de accionamiento y el diseno actual de la refrigeracion interna es completamente inadecuado en aplicaciones industriales, donde se usan motores electricos con carcasas giratorias sin helices y sin presion de arrastre del fluido. A menos que se use refrigeracion externa, el funcionamiento de estos mecanismos requiere la adhesion a rendimientos de motor inferiores.
Para mejorar la eficacia de la refrigeracion interna en los motores electricos de carcasa giratoria, se usa el diseno que integra un ventilador de refrigeracion con una rueda en movimiento radial cuya rotation sirve para asegurar un movimiento arremolinado mas intenso del fluido que fluye hasta la parte frontal del motor. Aunque este diseno de construccion aporta un cierto efecto de refrigeracion, lo hace a expensas de un aumento del peso, un aumento del precio del mecanismo, y un aumento de la complejidad del diseno lo que supone un impacto negativo correspondiente sobre la fiabilidad y vida util del motor, y, por ultimo, pero no por ello menos importante, la necesidad de aumentar la potencia de salida del motor para accionar el ventilador de refrigeracion integrado.
Ademas, el diseno actual de motores electricos con una carcasa giratoria no permite una refrigeracion suficiente del bobinado en el lado posterior del motor electrico y donde se montan los imanes.
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El documento JP 2002 247 820 A desvela un motor electrico para aplicaciones industriales y de construction de maquetas que tiene una carcasa giratoria que comprende una cara frontal, un anillo magnetico y una cara posterior, en el que hay un sistema de conductos de refrigeration de salida en su carcasa giratoria, y en el que este motor electrico tambien contiene al menos una entrada de fluido de refrigeracion en su parte portante de carga media y que esta parte portante de carga media contiene una cavidad y un paso de fluido de refrigeracion que desemboca en el espacio intermedio entre las partes de la carcasa giratoria y las partes estaticas del motor electrico, y estando la carcasa giratoria montada en la parte portante de carga media usando al menos un cojinete de manera que la carcasa pueda girar.
Naturaleza de la invention
La invencion se define en las reivindicaciones 1-7.
Los inconvenientes que se han descrito anteriormente de la refrigeracion en los motores electricos con una carcasa giratoria usados en aplicaciones industriales y de construccion de maquetas pueden eliminarse en gran medida usando el diseno de la invencion. La idea basica de la invencion es equipar la carcasa giratoria del motor electrico, concretamente el anillo magnetico entre los imanes y la cara posterior del motor y la cara frontal del motor, con un sistema de conductos de refrigeracion de salida equipando al mismo tiempo el motor electrico con al menos una entrada de fluido de refrigeracion.
Esto es caracterfstico de una de las variantes de diseno del motor electrico de que la parte portante de carga media del motor electrico (la parte estatica) tiene al menos una entrada de lfquido de refrigeracion; desde allf el fluido pasa a una cavidad adyacente y un espacio intermedio entre la carcasa giratoria y los componentes estaticos del motor electrico; la carcasa giratoria se monta usando al menos un cojinete en la parte portante de carga media. La cavidad puede ser continua o estar dividida con una pared.
Tambien es aconsejable equipar el bloque de estampados de estator con un sistema de conductos pasantes interconectados a los conductos en la parte portante de carga media.
Cada variante basica o derivada del diseno que se ha descrito anteriormente puede complementarse con algunas de las caracterfsticas de diseno que proporcionan ventajas adicionales: Por ejemplo, el motor electrico puede estar equipado con un agarre posterior y/o un agarre frontal; la cara frontal (de la carcasa giratoria) puede equiparse con un porta-helice; la entrada (de la parte estatica) puede equiparse con una fuente de fluido a presion de refrigeracion.
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El principal punto fuerte del motor electrico con una carcasa giratoria correspondiente que es el objeto de la invencion consiste en el hecho de que hay un sistema integrado de conductos conformados en el interior del cfrculo magnetico creando presion negativa en el interior del motor electrico durante su funcionamiento y, por lo tanto, causando una continua y espontanea entrada y salida del lfquido de refrigeracion - en la mayor parte aire - en el interior del motor electrico. De esta manera, se garantiza la refrigeracion intensiva de la parte frontal del bobinado, la parte posterior del bobinado, la banda de estampados de estator, asf como de los propios imanes. Esta refrigeracion del motor electrico de carcasa giratoria que es el objeto de la invencion, reduce la temperatura de servicio en el interior del motor electrico de forma considerable - en el bobinado, en los estampados de estator, en los imanes y los cojinetes. A pesar de todo esto, el motor electrico consiste en partes estandar unicamente y basicamente no es necesario ningun equipo adicional para conseguir el efecto de refrigeracion. El diseno que es el objeto de la invencion da al
motor electrico una mayor potencia de salida mientras que se conservan los lfmites de
temperatura de sus partes individuales.
La entrada del lfquido de refrigeracion - en su mayor parte aire, al motor electrico se situa - dependiendo de si el gradiente de presion es necesario - en las partes centrales del motor
electrico y/o en los componentes adyacentes de la carcasa giratoria. Consiste en una apertura o
un sistema de aperturas y un conducto adyacente o sistema de conductos que conducen a los conductos de salida.
Tambien es ventajoso que, ademas de la refrigeracion con aire espontanea, el motor electrico, que es el objeto de la invencion, pueda estar conectado a una fuente externa de fluido de presion (en su mayor parte a menudo aire de nuevo) para aumentar la intensidad de la transferencia de calor - es decir, el flujo termico entre las partes estaticas internas del motor electrico, las partes internas de la carcasa giratoria, y el fluido de refrigeracion. Las siguientes partes se enfrfan: estampados de estator en el bobinado, los lados frontal y posterior del bobinado, y los lados orientados hacia el interior de los imanes. La intensidad del flujo del fluido de refrigeracion a traves del interior del motor electrico de carcasa giratoria depende de las perdidas por friccion en sus conductos y la velocidad de giro. Habiendo conectado la entrada de aire hacia el motor electrico a la fuente externa de fluido de refrigeracion, puede usarse un flujo forzado del medio de refrigeracion para controlar la elimination de calor para hacerlo compatible con los requisitos de funcionamiento del mecanismo.
A lo largo de la solicitud, la principal ventaja del motor electrico de carcasa giratoria como se especifica por la invencion, es el hecho de que la refrigeracion permite una eliminacion suficiente de calor del interior del, tanto en aplicaciones de construction de maquetas que implican helices en un diseno de traction y propulsion, como en otras aplicaciones industriales que implican, por ejemplo, una polea de correa en lugar de una helice, o que se conecta directamente al
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componente a impulsar.
La refrigeracion del motor electrico de carcasa giratoria como se especifica por la invencion permite conseguir una presion positiva o negativa en sistemas frontales y posteriores cuando el motor esta en funcionamiento. Esto puede usarse para controlar la intensidad de refrigeracion refrigerando el flujo de fluido en estos mecanismos activamente en vistas a aumentar la intensidad de la transferencia de calor (el efecto de refrigeracion) entre la fuente de calor y el fluido de refrigeracion circulante.
El diseno que se ha descrito anteriormente de refrigeracion interna como se especifica por la invencion, puede aplicarse en motores electricos de carcasa giratoria que tambien funcionan en el modo inverso (generador).
Lista de figuras en los dibujos
Los ejemplos de variantes de diseno especfficas del motor electrico de carcasa giratoria segun se especifica por la invencion se muestran en los dibujos adjuntos:
- Figura 1: Motor electrico con una cavidad en la parte portante de carga media - seccion central;
- Figura 2: Motor electrico con una cavidad y una pared en la parte portante de carga media - seccion central;
- Figura 3: Motor electrico con una parte portante de carga media solida y refrigeracion interna de los estampados de estator;
- Figura 4: Motor electrico con entradas de fluido de refrigeracion que conducen al espacio intermedio entre las partes estaticas y giratorias - seccion central (No es una realization de la invencion reivindicada)
Realizacion ejemplar de la invencion
Ejemplo 1
La figura 1 muestra el motor electrico con conductos de refrigeracion de salida en las partes individuales de la carcasa giratoria - en el anillo magnetico 1 que contiene los imanes 2, en la cara posterior 3 y la cara frontal 4 del motor - y la entrada de fluido de refrigeracion (aire en este caso) 6 en la parte portante de carga media 7 del motor electrico. La parte portante de carga media 7 tambien esta equipada con una cavidad 8 y pasos de fluido de refrigeracion 9 que desembocan en el espacio intermedio 10 entre las partes estaticas del motor y los componentes de la carcasa giratoria montados con la ayuda de unos cojinetes 11 en la parte portante de carga media del
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motor 7 de manera que la carcasa pueda girar. La cavidad 8 tiene un diseno recto y hay un agarre posterior 17 montado sobre la parte portante de carga media 7. Hay un porta-helice 19 montado en el lado frontal de la cara frontal 4 de la carcasa giratoria.
Cuando el motor electrico se arranca y la carcasa giratoria comienza a girar, comienza a desarrollarse una presion negativa en los canales de salida 5 en la proximidad del anillo 1 de los imanes 2, la cara posterior 3 y la cara frontal 4 del motor, que aspira el aire del espacio intermedio 10 y los pasos interconectados 9 y despues, tambien desde la cavidad 8 y la entrada del fluido de refrigeracion 6. El aire se aspira simultaneamente de los conductos pasantes 14 y los conductos conectados 15 y, mas tarde, de la cavidad 8 y la entrada de fluido de refrigeracion 6. Esto causa un flujo continuo de aire a traves de las partes internas del motor electrico desde la parte portante de carga media 7, que es estatica, a los componentes estaticos individuales en el interior del motor electrico y las partes individuales de la carcasa giratoria, que se calienta espontaneamente durante el funcionamiento del motor - que ahora se enfrfa simultaneamente gracias al flujo inducido de aire de refrigeracion. Esto sucede sin la necesidad de conectar ningun sistema de refrigeracion auxiliar, lo que podrfa traducirse en mas peso, coste, y consumo de energfa. Esto explica la alta eficiencia del sistema de refrigeracion que es el objeto de la invencion. La variante de diseno que se ha descrito anteriormente hace este motor electrico especialmente adecuado para modelos de aeronaves con un diseno inverso (propulsion) del mecanismo de accionamiento y para modelos de aeronaves en los que el modelo sirve, por ejemplo, para conservar el aspecto de la maqueta - situado de manera que el uso de la presion de arrastre del flujo de aire sea imposible o insuficiente.
Ejemplo 2
La figura 2 muestra el motor electrico con conductos de refrigeracion de salida 5 en las partes individuales de la carcasa giratoria - en el anillo magnetico 1 que contiene los imanes 2, en la cara posterior 3 y la cara frontal 4 del motor - y las entradas de fluido de refrigeracion 6 en la parte portante de carga media 7 del motor electrico. La parte portante de carga media 7 esta equipada con estampados de estator estaticos 13 con bobinado 16. La parte portante de carga media tambien esta equipada con una cavidad 8 y pasos de fluido de refrigeracion 9 que desembocan en el espacio intermedio 10 entre las partes estaticas del motor y los componentes de la carcasa giratoria montados usando los cojinetes 11 en la parte portante de carga media del motor 7. La cavidad 8 esta dividida por una pared interna 12, y se montan un agarre posterior 17 y un agarre frontal 18 en la parte portante de carga media 7. Hay una polea de correa 20 montada en el lado frontal de la cara frontal 4 de la carcasa giratoria.
Cuando el motor electrico se arranca y la carcasa giratoria comienza a girar, comienza a desarrollarse una presion negativa en los canales de salida 5 en la proximidad del anillo 1 de los
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imanes 2, la cara posterior 3 y la cara frontal 4 del motor, que aspira el aire del espacio intermedio 10 y los pasos interconectados 9 y despues tambien de la cavidad 8 y la entrada de fluido de refrigeracion 6. Esto causa un flujo continuo del fluido de refrigeracion a traves del interior del motor electrico desde la parte portante de carga media 7, que es estatica, a los componentes estaticos individuales en el interior del motor electrico, es decir, los estampados de estator 13 y el bobinado 16 y los componentes moviles individuales de la carcasa giratoria, que se calientan espontaneamente durante el funcionamiento del motor - que ahora se enfrfan simultaneamente gracias al flujo inducido del fluido de refrigeracion. Esto sucede de nuevo sin necesidad de conectar ningun sistema de refrigeracion auxiliar, usando unicamente los componentes modificados que ya son parte del motor electrico, es decir, con alta eficacia y todo tipo de beneficios. Los motores electricos con este sistema de refrigeracion interna pueden usarse en aplicaciones industriales tanto en el modo motor como el modo generador, donde el aprovechamiento de la presion de arrastre del flujo de aire es imposible y el motor electrico tiene que fijarse extremadamente firme. Esto se consigue usando el agarre posterior 17 y el agarre frontal 18. El motor electrico puede conectarse a una fuente externa de fluido de refrigeracion, y el flujo forzado del fluido de refrigeracion a traves de su interior puede usarse para controlar la elimination de calor de manera que se satisfagan los requisitos de servicio del motor.
Ejemplo 3
La figura 3 muestra el motor electrico con una parte portante de carga media compacta 7 y una entrada 6 para el fluido de refrigeracion - aire - en la parte portante de carga media 7 del motor electrico. Hay una cavidad 8 y pasos de fluido de refrigeracion 9 en la parte portante de carga media 7. La parte portante de carga media 7 esta equipada con estampados de estator firmes 13 con el bobinado 16 y unos conductos pasantes 14. Los componentes de la carcasa giratoria se montan en la parte portante de carga media del motor 7 con la ayuda de los cojinetes 11 de manera que la carcasa pueda girar. El agarre posterior 17 esta montado en la parte portante de carga media 7. Hay un porta-helice 19 montado en la cara frontal 4 de la carcasa giratoria.
Cuando el motor electrico se arranca y la carcasa giratoria comienza a girar, comienza a desarrollarse una presion negativa y aspira el aire a traves de los conductos pasantes 14 y los pasos de fluido de refrigeracion conectados 9 y despues tambien de la cavidad 8 y la entrada de fluido de refrigeracion 6. Esto causa un flujo continuo del aire a traves del interior del motor electrico desde la parte portante de carga media 7, que es estatica, a traves de los pasos de fluido de refrigeracion 9 y los conductos conectados 14 en el interior de los estampados de estator 13 en el bobinado 16 hasta los componentes moviles individuales de la carcasa giratoria, que se calientan espontaneamente durante el funcionamiento del motor - que ahora se enfrfan simultaneamente gracias al flujo inducido del aire de refrigeracion. Este sistema, ademas, esta caracterizado por una alta eficiencia combinada con costes de fabrication y operativos
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relativamente bajos. Este diseno es adecuado especialmente para motores electricos con elevados diametros de rotor. Los conductos pasantes 14 se usan tanto para la refrigeracion como para reducir el peso de los estampados de estator 13.
Ejemplo 4 (no es una realizacion de la invencion reivindicada)
La figura 4 muestra el motor electrico con unos conductos de refrigeracion de salida 5 en los componentes individuales de la carcasa giratoria - el anillo magnetico 1 que contiene los imanes 2 y la cara posterior 3 - y las entradas 6 para el fluido de refrigeracion (en este caso aire) en la parte portante de carga media del motor electrico 7 y la parte posterior 3. Los componentes de la carcasa giratoria se montan en la parte portante de carga media del motor 7 con la ayuda de cojinetes 11 de manera que la carcasa pueda girar.
Cuando el motor electrico se arranca y la carcasa giratoria comienza a girar, comienza a desarrollarse una presion negativa en los canales de salida 5 en la proximidad del anillo 1 de los imanes 2 y la cara posterior 3, aspirando el aire a traves de las entradas de fluido de refrigeracion 6. Esto causa un flujo continuo del fluido de refrigeracion a traves del interior del motor electrico desde la parte portante de carga media 7, que es estatica, a los componentes estaticos individuales en el interior del motor electrico y los componentes moviles individuales de la carcasa giratoria, que se calientan espontaneamente durante el funcionamiento del motor - que ahora se enfrfan simultaneamente gracias al flujo inducido del fluido de refrigeracion. Esto sucede de nuevo con una alta eficiencia, implicando el diseno todo tipo de beneficios economicos. Esta variante de diseno del motor electrico es adecuada para aplicaciones en maquetas de aviones, donde el motor electrico tiene que montarse en el lado posterior de la pared del motor.
Aplicaciones industriales
El motor electrico de carcasa giratoria, que es objeto de esta invencion, puede usarse tanto en aplicaciones de construction de maquetas con helices (tanto variantes tractoras como propulsoras), asf como otras aplicaciones - industriales - sin una helice, por ejemplo, con una polea de correa o para impulsar un determinado sistema directamente. La refrigeracion interna del motor electrico que es el objeto de esta invencion, puede usarse tambien plenamente cuando el motor electrico de carcasa giratoria esta funcionando en el modo inverso - generador -.
Claims (7)
- 51015202530R E I V I N D I C A C I O N E S1. Un motor electrico para aplicaciones industriales y de construction de maquetas que tiene una carcasa giratoria que comprende una cara frontal, un anillo magnetico y una cara posterior, en el que hay un sistema de conductos de refrigeration de salida (5) en su carcasa giratoria, concretamente en el anillo magnetico (1) entre los imanes (2), dichos conductos de refrigeracion de salida (5) pasan a traves del anillo magnetico (1), y en el que este motor electrico tambien contiene al menos una entrada de fluido de refrigeracion (6) en su parte portante de carga media (7) y que esta parte portante de carga media (7) contiene una cavidad (8) y un paso de fluido de refrigeracion (9) que desemboca en el espacio intermedio (10) entre las partes de la carcasa giratoria y las partes estaticas del motor electrico, y estando la carcasa giratoria montada en la parte portante de carga media (7) usando al menos un cojinete (11) de manera que la carcasa pueda girar.
- 2. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dicha cavidad (8) esta dividida por una pared interna (12).
- 3. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el bloque de estampados de estator (13) contiene un sistema de conductos pasantes (14).
- 4. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que los conductos pasantes (14) estan conectados con la cavidad (8) mediante conductos (15) en la parte portante de carga media (7).
- 5. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que un bloque de estampados de estator (13) que contiene el bobinado (16) y al menos un cojinete (11) se monta en la parte portante de carga media (7).
- 6. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que contiene un agarre posterior (17) y/o un agarre frontal (18).
- 7. Un motor electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que hay un porta-helice (19) montado en la cara frontal (4) del motor.
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