ES2607684T3 - Sistema de propulsión eléctrica - Google Patents

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ES2607684T3 ES12813488.9T ES12813488T ES2607684T3 ES 2607684 T3 ES2607684 T3 ES 2607684T3 ES 12813488 T ES12813488 T ES 12813488T ES 2607684 T3 ES2607684 T3 ES 2607684T3
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Abstract

Sistema de propulsión eléctrica que puede accionar al menos dos árboles, que comprende - al menos dos motores eléctricos, de los cuales al menos un primer motor (3) y al menos un segundo motor (4), comprendiendo cada uno un estator (S1, S2) y un rotor (R1, R2), y - un sistema (5) de fijación, adaptado para bloquear los estatores (S1, S2) de dichos motores entre sí; dicho primer motor (3) es un motor en el cual el estator (S1) está dispuesto en una posición interna con respecto al rotor (R1), el cual está dispuesto en el exterior de dicho estator (S1), y el segundo motor (4) es un motor en el cual el estator (S2) está dispuesto en una posición externa con respecto al rotor (R2), el cual está dispuesto en el interior de dicho estator (S1); el estator (S1) del primer motor (3) comprende al menos un alojamiento (31), adaptado para alojar al menos parcialmente al menos uno de dicho al menos un segundo motor (4), dicho sistema de propulsión eléctrica está caracterizado porque: - dicho primer motor (3) y dicho segundo motor (4) son distintos e independientes, en los cuales el estator (S2) de dicho segundo motor (4) presenta una carcasa externa adaptada para insertarse al menos parcialmente en dicho alojamiento (31); - dicho alojamiento (31) es un orificio pasante con un diámetro sustancialmente igual al diámetro externo de la carcasa externa del estator (S2) del segundo motor (4).

Description

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SISTEMA DE PROPULSION ELECTRICA DESCRIPCION
La presente invencion se refiere a un sistema de propulsion electrica con al menos dos arboles de actuacion, que tiene dimensiones reducidas y presenta una alta densidad de potencia.
Para el fin de la presente invencion, la expresion “densidad de potencia de un sistema de propulsion” indica la razon entre la potencia que puede suministrarse por un sistema de propulsion y el volumen ocupado por el propio sistema de propulsion
Con el fin de fabricar un mecanismo dotado de al menos dos arboles independientes, la eleccion del sistema de propulsion mas adecuado es muy diffcil, especialmente si dicho mecanismo tiene que instalarse en espacios reducidos.
Preferiblemente, el sistema de propulsion comprende motores de tipo electrico, que garantizan una gran fiabilidad y un facil control y manipulacion.
Se conocen mecanismos que comprenden sistemas de propulsion con al menos dos arboles independientes, en los que se proporciona un unico motor electrico y hay un mecanismo de accionamiento, el cual esta adaptado para transferir el movimiento dirigido a un arbol a los otros arboles. Esta solucion no permite que los diferentes arboles se controlen de manera independiente, ya que todos estan controlados por el mismo motor electrico.
Tambien se conocen sistemas de propulsion que estan adaptados para controlar uno o mas arboles independientes, en los que se proporcionan dos o mas motores independientes, preferiblemente un motor por cada arbol. Dichos motores son motores electricos habituales con un rotor interno y un estator externo.
Dichos motores independientes se disponen uno junto al otro y se mantienen en su posicion mediante un sistema de fijacion, por ejemplo una banda o una placa con brida. Esta solucion es muy voluminosa y diffcil de aplicar, especialmente si el sistema de propulsion tiene que instalarse en espacios reducidos.
Sin embargo, la reduccion del espacio ocupado por cada motor individual puede poner en peligro la potencia que puede suministrarse por el propio motor y, consecuentemente, la densidad de actuacion del propio sistema de propulsion.
En el campo de la robotica, este problema se ha vuelto muy real, ya que cada vez es mas necesario producir dispositivos muy pequenos, los cuales, sin embargo, tienen que presentar diferentes grados de libertad en su movimiento. Vehfculos robotizados, generalmente conocidos como vehfculos oruga, comprenden una estructura fija, que soporta uno o mas dispositivos electronicos y/o electromecanicos tales como sensores, dispositivos de video, dispositivos de audio, etc., y al menos dos estructuras de tipo oruga, las cuales estan adaptadas para mover dicha estructura fija. Normalmente, dichos vehfculos robotizados se usan como vehfculos exploradores y, por tanto, necesitan presentar una alta capacidad para moverse y una alta potencia de accionamiento que les permita superar los obstaculos que se encuentren en su camino. Normalmente, dichos vehfculos robotizados tienen que permitir que cada estructura de tipo oruga se mueva independientemente de la otra y cambiar su posicion, por ejemplo para variar la superficie de la estructura de tipo oruga en contacto con el suelo, para superar los obstaculos.
Estos movimientos, en la tecnica anterior, se realizan mediante dos motores electricos independientes con un estator externo, que estan dispuestos uno junto al otro, ocupando por tanto mucho espacio. Ademas, dichos actuadores tienen que conectarse a los mecanismos asociados a los mismos por medio de trenes de accionamiento mecanicos o transmisiones, haciendo por tanto que la instalacion en dichos dispositivos robotizados sea mas complicada.
Cuando se disenan estos sistemas de propulsion, los disenadores intentan no solo reducir el espacio ocupado, sino que tambien intentan maximizar la densidad de potencia del propio sistema de propulsion. Tal como se menciono anteriormente, la disposicion de los motores uno cerca del otro ocupa volumenes que, de lo contrario, podnan usarse para instalar dispositivos electronicos o electromecanicos adicionales en los vehfculos robotizados, para aumentar las funciones del propio vehfculo robotizado. Normalmente, dada la misma potencia suministrable, un aumento en la densidad de potencia conduce a una reduccion no solo de los espacios ocupados, sino tambien del peso global del sistema de propulsion, provocando por tanto, como consecuencia, una reduccion de los consumos de los propios sistemas de propulsion para mover el vehfculo robotizado. De hecho, las soluciones de la tecnica anterior comprenden complejos mecanismos de accionamiento, los cuales son muy delicados y presentan un peso notable, pero son necesarios para transferir el movimiento generado por el motor al dispositivo que va a moverse.
La necesidad de reducir las dimensiones de un sistema de propulsion con dos o mas arboles se aplica a diferentes campos tecnologicos, en los cuales dos o mas arboles tienen que manipularse al mismo tiempo y tiene que haber un alto control de los movimientos a lo largo de dichos arboles.
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A partir del documento de la tecnica anterior US2008142284 se conoce una maquina electrica de doble arbol de dos lados que incluye un estator dispuesto entre el rotor interno y el rotor externo. El estator incluye una pluralidad de bobinas de estator interno dispuestas adyacentes al rotor interno para accionar el rotor interno. Una pluralidad de bobinas de estator externo dispuestas adyacentes al rotor externo accionan el rotor externo.
El documento de la tecnica anterior DE711928 da a conocer un motor similar al descrito en el documento US2008142284 citado anteriormente.
El objeto de la presente invencion es resolver los problemas mencionados anteriormente proporcionando un sistema de propulsion con al menos dos arboles, los cuales tienen dimensiones reducidas y que presenta una alta densidad de potencia.
Este sistema de propulsion es de tipo electronico y comprende dos motores electricos.
Un aspecto de la presente invencion se refiere a un sistema de propulsion con al menos dos arboles que tiene las caractensticas expuestas en la reivindicacion 1 adjunta.
En las reivindicaciones dependientes adjuntas se exponen caractensticas complementarias adicionales.
Las caractensticas y ventajas de la presente invencion se entenderan mejor tras una lectura atenta de la siguiente descripcion detallada de al menos una realizacion del sistema de propulsion segun la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos, los cuales ilustran respectivamente lo siguiente:
• la figura 1 muestra, en una vista prospectiva, una imagen global del sistema de propulsion segun la presente invencion;
• la figura 2 muestra una vista de despiece ordenado del sistema de propulsion de figura 1;
• la figura 3 muestra, en una vista prospectiva, una aplicacion no vinculante del sistema de propulsion segun la presente invencion en el campo de la robotica.
Con referencia a las figuras mencionadas anteriormente, el sistema de propulsion electrica con al menos dos arboles comprende al menos dos motores electricos, de los cuales al menos un primer motor 3 y al menos un segundo motor 4, que comprenden cada uno un estator (S1, S2) y un rotor (R1, R2). Dicho sistema de propulsion comprende, ademas, un sistema 5 de fijacion, que esta adaptado para bloquear los estatores (S1, S2) de dichos motores entre sri
El primer motor 3 es un motor en el cual el estator “S1” es interno con respecto al rotor “R1”, el cual esta dispuesto en el exterior de dicho estator “S1”.
El segundo motor 4 es un motor en el que el estator “S2” es externo con respecto al rotor “R2”, el cual esta dispuesto en el interior de dicho estator “S2”.
En particular, cada estator “S1” de dicho al menos un primer motor 3 comprende al menos un alojamiento 31, que esta adaptado para alojar al menos parcialmente al menos un segundo motor 4. Preferiblemente, dicho primer motor 3 es un motor de par o un motor de reluctancia. En dicho motor de par o motor de reluctancia, dicho al menos un alojamiento 31 es un orificio pasante.
Cada uno de dicho al menos un segundo motor 4 tiene un estator “S2”, que presenta una carcasa externa que tiene, por ejemplo, una forma cilmdrica y esta adaptado para insertarse al menos parcialmente en un alojamiento 31, que esta comprendido en el estator “S1” de dicho al menos de un primer motor 3.
Dicho medio 5 de fijacion es preferiblemente una brida, que esta adaptada para bloquear los estatores (S1, S2) de dichos motores (3, 4).
En particular, dicho sistema 5 de fijacion de brida comprende al menos una placa 51, la cual esta adaptada para bloquear los estatores (S1, S2) de al menos un primer motor 3 y de al menos un segundo motor 4, y al menos un brazo 52, el cual esta adaptado para conectar dicho sistema 5 de fijacion a un dispositivo, en el cual se incorpora dicho sistema de propulsion.
Dicha placa 51 comprende una pluralidad de orificios 53, que estan adaptados al menos parcialmente para permitir fijar la propia placa 51 a la correspondiente pluralidad de orificios 54 comprendidos en los estatores (S1, S2) de los motores (3, 4).
Dichos motores (3, 4) se controlan por una unidad de control, la cual no se muestra y esta adaptada para enviar las
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ordenes de funcionamiento de dichos motores (3, 4), segun las necesidades, por medio de medios de comunicacion, tales como cables electricos o sistemas de radio, etc..
Preferiblemente, dichos medios de comunicacion, en particular los cables de control y de fuente de alimentacion de dichos al menos dos motores (3, 4), estan dispuestos a lo largo de dicho al menos un brazo 52 y pasan a traves de dicha al menos una placa 51, por ejemplo por medio al menos uno de dichos orificios 53.
Preferiblemente, dichos al menos dos arboles son paralelos entre sf; en particular, los rotores (R1, R2) de dichos al menos dos motores (3, 4) rotan alrededor de ejes que son paralelos entre st
En la realizacion preferida, la cual se muestra a modo de ejemplo en las figuras 1 y 2, el sistema de propulsion comprende un primer motor 3, el cual comprende un alojamiento 31, en particular un orificio pasante, el cual esta adaptado para alojar un segundo motor 4. El diametro del alojamiento 31 es sustancialmente igual al diametro externo de la carcasa externa del estator “S2” del segundo motor 4.
El sistema 5 de fijacion y, en particular, la placa 51 tiene una forma circular con un diametro que es como maximo igual al diametro maximo del estator “S1” del primer motor 3, de modo que no interfiere con el rotor “R1” del primer motor 3 en sf mismo.
El brazo 52 esta conectado a la placa 51, de manera que no interfiere con el rotor “R1” durante la rotacion del rotor del primer motor 3 en sf mismo. Preferiblemente, dicho brazo 52 tiene forma de “Z”, de manera que permite fijar el sistema de propulsion al dispositivo en el que tiene que instalarse dicho sistema de propulsion.
El segundo motor 4 tiene una forma cilmdrica y comprende una cara frontal, la cual comprende un arbol 42 del rotor “R1”, y una cara trasera, la cual es paralela a la cara frontal. En una primera realizacion, dicha placa 51 preferiblemente fija los estatores (S1, S2) fijando la cara trasera del segundo motor 4 y el estator “S1” del primer motor 3.
En una realizacion alternativa, la cual no se muestra, una placa 51 esta conectada a los estatores (S1, S2) de los motores en correspondencia con la cara frontal del segundo motor 4, en el que esta dispuesto arbol 42 se ordena.
Con referencia a la figura 3, una aplicacion ilustrativa pero no limitativa de dicho sistema de propulsion se refiere al movimiento de una estructura de tipo oruga de un vehuculo “V”, en el cual dicho sistema de propulsion, ademas de provocar la rotacion de la oruga “C” para mover el vehfculo “V”, puede mover la propia estructura de tipo oruga para variar el tamano de la parte de la oruga “C” que entra en contacto con el suelo para mover el vehuculo “V”.
En realidad, el primer motor 3, el cual tiene un rotor externo “R1”, esta adaptado para mover la oruga “C”, al tiempo que el segundo motor 4, el cual tiene un rotor interno “R2”, puede mover toda la estructura de tipo oruga del vehuculo “V”, provocando asf que rote alrededor del eje del rotor “R2” del segundo motor 4 en sf mismo, preferiblemente alrededor del arbol 42. Dichos movimientos se controlan mediante la unidad de control, la cual controla y gestiona los dos motores (3, 4) de una manera independiente.
El presente sistema de propulsion puede incorporarse facilmente en la estructura de tipo oruga del vehuculo “V”, tal como se muestra en la figura 3, reduciendo los espacios ocupados con respecto a la tecnica anterior.
Ademas, la presente solucion permite una reduccion, al menos en parte, del peso, del coste y de la complejidad del medio de accionamiento para transmitir el movimiento desde dichos motores (3, 4) a los dispositivos que van a moverse.
El sistema de propulsion segun la presente invencion puede comprender una pluralidad de motores (3, 4), los cuales se disponen de manera apropiada y se fijan entre sf, de manera que se obtiene un sistema de propulsion compacto que presenta una alta densidad de potencia actuando en una pluralidad de arboles. Simplemente a modo de ejemplo, en caso de haber una pluralidad de primeros motores 3, dichos primeros motores 3 pueden disponerse coaxialmente entre sf, obteniendo por tanto una serie de primeros motores 3, mientras que dichos segundos motores 4 pueden disponerse en los espacios huecos entre dos primeros motores 3, correctamente situados en los adecuados alojamientos 31.
Los motores (3, 4) pueden fabricarse con otras tecnologfas que se usan normalmente para fabricar motores electricos, tales como motores sin escobillas, motores de reluctancia, motores paso a paso, motores sincronizados, motores no sincronizados, motores de una fase o motores de tres fases.

Claims (7)

  1. 1.
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    25
  2. 2.
  3. 3. 30
  4. 4.
    35
  5. 5.
    40
  6. 6.
  7. 7.
    45
    REIVINDICACIONES
    Sistema de propulsion electrica que puede accionar al menos dos arboles, que comprende
    - al menos dos motores electricos, de los cuales al menos un primer motor (3) y al menos un segundo motor (4), comprendiendo cada uno un estator (S1, S2) y un rotor (R1, R2), y
    - un sistema (5) de fijacion, adaptado para bloquear los estatores (S1, S2) de dichos motores entre si;
    dicho primer motor (3) es un motor en el cual el estator (S1) esta dispuesto en una posicion interna con respecto al rotor (R1), el cual esta dispuesto en el exterior de dicho estator (S1), y el segundo motor (4) es un motor en el cual el estator (S2) esta dispuesto en una posicion externa con respecto al rotor (R2), el cual esta dispuesto en el interior de dicho estator (S1);
    el estator (S1) del primer motor (3) comprende al menos un alojamiento (31), adaptado para alojar al menos parcialmente al menos uno de dicho al menos un segundo motor (4), dicho sistema de propulsion electrica esta caracterizado porque:
    • dicho primer motor (3) y dicho segundo motor (4) son distintos e independientes, en los cuales el estator (S2) de dicho segundo motor (4) presenta una carcasa externa adaptada para insertarse al menos parcialmente en dicho alojamiento (31);
    • dicho alojamiento (31) es un orificio pasante con un diametro sustancialmente igual al diametro externo de la carcasa externa del estator (S2) del segundo motor (4).
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 1, en el que dicho primer motor (3) es un motor de tipo de par.
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 1, en el que dicho sistema (5) de fijacion es una brida, adaptada para bloquear los estatores (S1, S2) de dichos motores (3, 4).
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 3, en el que dicho sistema (5) de fijacion de brida comprende al menos una placa (51), adaptada para bloquear los estatores (S1, S2) de al menos un primer motor (3) y de al menos un segundo motor (4), y un brazo (52), adaptado para conectar dicho sistema (5) de fijacion a un dispositivo, en el cual se incorpora dicho sistema de propulsion.
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 4, en el cual se disponen los cables de control y de fuente de alimentacion de dichos al menos dos motores (3, 4) a lo largo de dicho al menos un brazo (52) y pasan a traves de dicha al menos una placa (51).
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 1, en el que dichos al menos dos arboles son paralelos entre si.
    Sistema de propulsion segun la reivindicacion 6, en el que los rotores (R1, R2) de al menos dos motores (3, 4) rotan alrededor de ejes que son paralelos entre si.
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