ES2622077T3 - Disposición para el desacoplamiento acústico de un estator de un motor eléctrico - Google Patents

Disposición para el desacoplamiento acústico de un estator de un motor eléctrico Download PDF

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Zhiguo Wang
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Abstract

Disposición para el desacoplamiento acústico de un estator (10) de un motor eléctrico (11), que presenta - una carcasa (12; 40), - un estator (10) dispuesto en la carcasa (12; 40), de forma concéntrica a un árbol de motor giratorio y de forma espaciada respecto a la pared interior (13) de la carcasa (12; 40), - un rotor dispuesto en la carcasa (12; 40) dentro del estator (10) y conectado de forma solidaria en rotación con el árbol de motor y - dos anillos de desacoplamiento (15; 42) esencialmente cilíndricos, dispuestos en ambos lados del estator (10) y de forma concéntrica al árbol de motor, que están fijados, por un lado, respectivamente en un lado frontal (20) del estator (10) y, por otro lado, respectivamente en la carcasa (12; 40) y presentan escotaduras (16) en sus superficies periféricas, en la que los anillos de desacoplamiento (15; 42) se apoyan en la pared interior (13) de la carcasa (12; 40) y posicionan el estator (10) al menos esencialmente de forma centrada en referencia a la pared interior (13) de la carcasa (12; 40), en la que los anillos de desacoplamiento (15) presentan en la dirección axial del árbol de motor respectivamente una primera zona parcial (23) dirigida hacia el estator (10) con un diámetro exterior que es menor o igual al diámetro exterior del estator (10), y una segunda zona parcial (24) opuesta al estator (10) con un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior del estator (10), en la que una fijación de los anillos de desacoplamiento (15) en la carcasa se realiza exclusivamente en esta segunda zona parcial (24) de los anillos de desacoplamiento.

Description

DESCRIPCION
Disposicion para el desacoplamiento acustico de un estator de un motor electrico
5 [0001] La presente invencion se refiere a una disposicion para el desacoplamiento acustico de un estator de
un motor electrico.
[0002] La acustica o el ruido estructural generado de un motor electrico constituyen una caracterlstica de producto esencial en muchos casos de aplicacion, como por ejemplo, en el uso del motor electrico para la direccion
10 asistida en sistemas de direccion de automoviles. Segun el diseno del circuito electromagnetico, en los motores electricos se provocan vibraciones de distinto tipo (de forma axial, radial, tangencial y/o rotativa) e intensidad. El diseno del circuito electromagnetico del motor electrico, que se determina principalmente por el numero de ranuras del estator, el numero de pares de polos del rotor, la tecnologla de imanes usada, por ejemplo, imanes de superficie o imanes de bolsillo, y el esquema de enrollado, representa respecto a la acustica siempre un compromiso a favor 15 de uno de los tipos de vibraciones mencionados. Una optimizacion de todos los tipos de vibraciones relevantes solo se puede conseguir en consecuencia parcialmente mediante el diseno electromagnetico. Las construcciones convencionales de motores tienen la mayorla de las veces una conexion rlgida entre el estator y una carcasa que recibe el estator. De este modo todas las vibraciones, que no se pueden suprimir a traves del diseno electromagnetico del motor electrico, se introducen directamente en la carcasa y las partes de maquina en contacto 20 con ella, lo que conduce a una elevada generacion de ruido. Pero un nivel de ruido elevado de este tipo no es aceptable en muchas aplicaciones.
[0003] Se conoce optimizar los tipos o fracciones de vibraciones no suprimidas o solo parcialmente mediante el diseno electromagnetico del motor electrico mediante medidas mecanicas estructurales, como por ejemplo
25 desacoplamiento o amortiguacion.
[0004] El documento DE 10 2006 048 526 A1 describe un motor electrico, con una unidad electrica, que presenta al menos un estator, un rotor, un arbol de rotor y un cojinete para el arbol de rotor. Ademas, el motor electrico presenta una carcasa en la que se puede introducir la unidad electrica. Para la orientacion axial y apoyo de
30 la unidad electrica en la carcasa esta previsto al menos un anillo toroidal que circula alrededor de la unidad electrica.
[0005] El documento DE 41 09 814 A1 describe un estator para una maquina electrica. Para el aumento de la atenuacion acustica sin uso de un encapsulado para la maquina, la parte portante de la carcasa del estator presenta un tubo, en cuyo lado interior esta fijado el paquete de chapas a traves de un asiento del paquete de chapas,
35 presentando la pared de tubo pasos distribuidos sobre su circunferencia. La atenuacion acustica se puede mejorar todavla porque la pared de tubo del tubo esta rodeada al menos parcialmente por una pared no portante de la carcasa de estator.
[0006] Por el documento DE 10 2004 050 743 A1 se conoce una bomba de vaclo con bajas vibraciones, en la 40 que el estator del motor esta suspendido con la ayuda de elementos constructivos elasticos, por ejemplo anillos
elastomericos, en la carcasa de la bomba de vaclo, lo que conduce a un desacoplamiento tecnico de las vibraciones del estator del motor..
[0007] No obstante, en el desacoplamiento con piezas elasticas es diflcil, por un lado, un desacoplamiento 45 acustico suficiente y, por otro lado, una fijacion y centrado suficientes del estator en la carcasa del motor.
[0008] El objetivo de la presente invencion es por ello especificar una disposicion para el desacoplamiento acustico de un estator de un motor electrico, que realice, por un lado, un desacoplamiento acustico suficiente y, por otro lado, una fijacion y centrado suficientes del estator en una carcasa que rodea el estator.
50
[0009] Este objetivo se consigue mediante una disposicion para el desacoplamiento acustico de un estator de un motor electrico, que presenta un estator dispuesto en una carcasa, de forma concentrica a un arbol de motor giratorio y de forma espaciada respecto a la pared interior de la carcasa, un rotor dispuesto en la carcasa dentro del estator y conectado de forma solidaria en rotacion con el arbol de rotor y dos anillos de desacoplamiento
55 esencialmente cillndricos, dispuestos en ambos lados del estator y de forma concentrica al arbol de motor, que estan fijados, por su lado, respectivamente en un lado frontal del estator y, por otro lado, respectivamente en la carcasa y presentan escotaduras en sus superficies perifericas.
[0010] Las escotaduras previstas en las superficies perifericas de los anillos de desacoplamiento conducen a
una buena compensacion de las vibraciones generadas, por ejemplo, por las deformaciones locales del estator, de modo que estas apenas se transfieren a la carcasa.
[0011] Segun una forma de realization de la invention, las escotaduras estan distribuidas de forma uniforme 5 sobre la superficie periferica de los anillos de desacoplamiento y/o estan dispuestas decaladas entre si en varias
pistas. Mediante una disposition de este tipo de las escotaduras se puede conseguir un desacoplamiento acustico suficiente del estator. No obstante, en principio se pueden seleccionar libremente la forma, numero y disposicion de las escotaduras y se adaptan preferentemente a la finalidad concreta, por ejemplo desacoplamiento de un tipo de vibration determinado, y las condiciones de montaje concretas. Las escotaduras permiten por consiguiente un 10 desacoplamiento acustico dirigido.
[0012] Segun otra forma de realizacion de la invencion, en los lados frontales de los anillos de desacoplamiento dirigidos al estator estan previstos respectivamente al menos un pivote o una ranura, que engrana en una ranura correspondiente del estator o que recibe un pivote correspondiente del estator. De esta manera con
15 pequeno esfuerzo se consigue un centrado de los anillos de desacoplamiento con el estator.
[0013] En el lado frontal de un anillo de desacoplamiento opuesto al estator puede estar prevista al menos una ranura o un pivote, que recibe un pivote correspondiente de la carcasa o engrana en una ranura correspondiente de la carcasa. De este modo se implementa de modo y manera sencillos una fijacion de cojinete
20 giratorio del anillo de desacoplamiento en la carcasa.
[0014] Otra forma de realizacion de la invencion preve que los anillos de desacoplamiento presenten en la direction axial del arbol de motor respectivamente una primera zona parcial dirigida al estator con un diametro exterior que es menor o igual al diametro exterior del estator, y una segunda zona parcial opuesta al estator con un
25 diametro exterior que es mayor que el diametro exterior del estator. Debido a esta configuration de los anillos de desacoplamiento se puede implementar de forma fiable y con pequeno esfuerzo el posicionamiento del estator al menos esencialmente centrado y de forma espaciada respecto a la pared interior de la carcasa.
[0015] Segun una forma de realizacion preferida de la invencion, al menos uno de los anillos de 30 desacoplamiento estan conectados de forma fija con una placa de cojinete, que recibe un cojinete del arbol de
motor. En otra forma de realizacion, al menos uno de los anillos de desacoplamiento tambien puede estar realizado en una pieza con la placa de cojinete. De esta manera se pueden reducir el numero de componentes del motor y por consiguiente disminuirse los costes de fabrication.
35 [0016] Ventajosamente los anillos de desacoplamiento estan realizados como piezas de chapa, en particular
como piezas de chapa estampadas y enrolladas. Esta forma de realizacion representa un proceso de fabricacion economico con pocos desperdicios. Ademas, mediante este proceso de fabricacion se puede implementar facilmente un escalonado de diametro necesario eventualmente, es decir, una modification del diametro exterior de una primera zona parcial del anillo de desacoplamiento respecto a una segunda zona parcial del anillo de 40 desacoplamiento.
[0017] Pero los anillos de desacoplamiento tambien pueden estar realizados, por ejemplo, como piezas de embuticion profunda, lo que conlleva ventajas en particular luego cuando un anillo de desacoplamiento esta realizado en una pieza con una placa de cojinete, de modo que en conjunto se puede fabricar un componente en
45 forma de olla.
[0018] La presente invencion se explica mas en detalle a continuation mediante los ejemplos de realizacion especificados en las figuras del dibujo. A este respecto muestran:
50 Fig. 1 una representation esquematica en section de una primera forma de realizacion de la disposicion segun la invencion,
Fig. 2 una representacion esquematica del estator y de los anillos de desacoplamiento fijados en el,
55 Fig. 3 una representacion esquematica en perspectiva de un anillo de desacoplamiento, y
Fig. 4 una representacion esquematica de una segunda forma de realizacion de la disposicion segun la invencion.
[0019] La fig. 1 muestra una primera forma de realizacion de la disposicion segun la invencion en una
representacion en seccion en perspectiva. Un estator 10 de un motor electrico 11 esta dispuesta en una carcasa 12. En la forma de realizacion mostrada, el estator 10 presenta una parte interior 10a y una parte exterior 10b. A este respecto, el estator 10 no toca la carcasa 12, sino que esta dispuesto espaciado de una pared interior 13 de la carcasa 12. Dentro del estator 10 esta dispuesto un rotor no representado, que esta conectado de forma solidaria en 5 rotacion con un arbol de motor giratorio igualmente no representado. A este respecto, el estator 10 esta dispuesto de forma concentrica al arbol de rotor. En ambos lados del estator 10 estan previstos respectivamente anillos de desacoplamiento 15, que esta fijados en el estator 10, por ejemplo con la ayuda de una conexion por soldadura. A este respecto, los anillos de desacoplamiento estan configurados esencialmente de forma cillndrica y prosiguen esencialmente la superficie envolvente del estator 10 en la direccion axial del arbol de motor. En una zona parcial de 10 su superficie periferica (vease la fig. 2) los anillos de desacoplamiento 15 estan fijados en la carcasa 12 esencialmente en forma de olla. Esta fijacion se puede realizar, por ejemplo, mediante introduccion a presion, contraccion o tambien mediante conexion adhesiva. Debido a esta disposition los anillos de desacoplamiento 15 se apoyan en la pared interior 13 de la carcasa 12 y posicionan el estator al menos esencialmente de forma centrada en referencia a la pared interior 13 de la carcasa 12.
15
[0020] En las superficies perifericas de los anillos de desacoplamiento 15 estan previstas escotaduras 16 que estan disenadas para compensar las vibraciones del estator 10, de modo que las vibraciones no se introducen o al menos solo de forma debilitada en la carcasa 12 y por consiguiente el estator 10 se desacopla de forma acustica. En la forma de realizacion representada estan previstas escotaduras 16 en forma de agujeros oblongos, que estan
20 dispuestos decalados entre si en dos pistas o filas paralelas y distribuidas de forma uniforme sobre la superficie periferica de los anillos de desacoplamiento 15. Pero en principio se pueden seleccionar libremente la forma, el numero y la disposicion de las escotaduras 16. Dado que el efecto de compensation de los anillos de desacoplamiento en las vibraciones del estator 10 depende esencialmente de la forma, el numero y la disposicion de las escotaduras 16, la configuration y la distribution de las escotaduras 16 se adapta ventajosamente a la finalidad 25 correspondiente y las condiciones de entorno correspondientes. A este respecto, la finalidad puede variar de manera que solo se deben desacoplar determinadas formas de vibraciones.
[0021] Segun una forma de realizacion ventajosa de la invention, los anillos de desacoplamiento 15 estan realizados como piezas de chapa, dado que estas se pueden fabricar de forma economica y garantizan una buena
30 fijacion y centrado del estator 10 en la carcasa 12. A este respecto, los anillos de desacoplamiento 15 pueden estar realizados como pieza de chapa estampada y enrollada, lo que representa un proceso de fabrication especialmente economico con pocos desperdicios. Pero alternativamente a ello los anillos de desacoplamiento 15 pueden estar realizados, por ejemplo, tambien como piezas de embuticion profunda. Junto a la chapa tambien se pueden usar evidentemente otros materiales, como por ejemplo carbono, para los anillos de desacoplamiento 15. Solo es 35 decisivo que el material usado sea apropiado, por un lado, para garantizar una fijacion y centrado suficientes del estator 10 y, por otro lado, implementar el desacoplamiento necesario del estator 10.
[0022] Ademas, en la fig. 1 estan representadas dos placas de cojinete 17a y 17b, que reciben respectivamente un cojinete no representado del arbol motor. En la forma de realizacion representada, una primera
40 placa de cojinete 17a esta realizada en una pieza con la carcasa 12 y una segunda placa de cojinete 17b como componente separado que esta conectado de forma fija con uno de los anillos de desacoplamiento 15. Tambien es posible una realizacion en una pieza de un anillo de desacoplamiento 15 con una tapa de cojinete 17a, 71b.
[0023] El estator 10 y los anillos de desacoplamiento 15 fijados en sus lados frontales 20 estan representados 45 en la fig. 2 todavla de nuevo en forma algo detallada. En particular en los lados frontales de los anillos de
desacoplamiento dirigidos al estator 10 se pueden reconocer los pivotes 21, que engranan en ranuras correspondientes del estator 10 y de este modo centran los anillos de desacoplamiento 15 con el estator 10. Alternativamente en los anillos de desacoplamiento 15 tambien pueden estar previstas ranuras en las que luego engranan pivotes correspondientes del estator 10.
50
[0024] Ademas, al menos uno de los anillos de desacoplamiento 15, en el caso representado el anillo de desacoplamiento derecho, presenta en el lado frontal opuesto al estator 10 una ranura 22, que recibe un pivote correspondiente, no representado en la carcasa 12 y de este modo realiza una fijacion de cojinete giratorio en la carcasa 12. Tambien para ello, alternativamente en el anillo de desacoplamiento 15 tambien puede estar previsto un
55 pivote que luego engrana en una ranura correspondiente en la carcasa 12.
[0025] En la forma de realizacion representada, los anillos de desacoplamiento 15 no presentan un diametro exterior uniforme. En una primera zona parcial 23 dirigida al estator 10, el diametro exterior se corresponde esencialmente con el diametro exterior del estator 10. Pero tambien es concebible un diametro exterior de los anillos
de desacoplamiento 15 reducido en comparacion al diametro exterior del estator 10. No obstante, en una segunda zona parcial opuesta al estator 10, los anillos de desacoplamiento 15 presentan un diametro exterior que es mayor que el diametro exterior del estator 10. Una fijacion de los anillos de desacoplamiento 15 en la carcasa 12 se realiza exclusivamente en esta segunda zona parcial 24 de los anillos de desacoplamiento 15. Debido a esta configuration 5 de los anillos de desacoplamiento 15 se consigue la fijacion y centrado fiables del estator 10 en la carcasa 12, por un lado, y el desacoplamiento suficiente del estator, por otro lado, con medios sencillos.
[0026] En la fig. 3 esta representado un anillo de desacoplamiento 15 de forma individual en vista en perspectiva. Junto a las caracterlsticas ya descritas, a este respecto, las superficies de contacto 31 se pueden
10 reconocer en forma de elevaciones en el lado frontal del anillo de desacoplamiento 15 dirigido al estator 10, en las que el anillo de desacoplamiento 15 se suelda con el estator. A este respecto, la soldadura solo representa una de varias formas de fijacion posibles del anillo de desacoplamiento 15 con el estator 10. Ademas, en la fig. 3 esta representado un punto de conexion 32 que podrla ser, por ejemplo, un cordon de soldadura, segun se produce en esta forma o una similar, cuando el anillo de desacoplamiento 15 esta realizado como pieza de chapa estampada y 15 enrollada.
[0027] La fig. 4 muestra una segunda forma de realization de la disposition segun la invention, en la que el motor electrico esta realizado como as! denominado motor incorporado, que se monta para la puesta en funcionamiento en un orificio de montaje previsto para ello. Al contrario de la primera forma de realizacion
20 representada en la fig. 1, a este respecto, no esta prevista una carcasa en forma de carcasa tipo olla, sino que la carcasa se forma por as! decir por el orificio de montaje. Esta carcasa 40 formada por el orificio de montaje solo esta representado esquematicamente en la fig. 4 mediante cuatro superficies cuadradas en zonas parciales 41 de los anillos de desacoplamiento 42, en las que los anillos de desacoplamiento 42 se fijan en la carcasa 40. Los anillos de desacoplamiento 42 estan fijados de forma analoga a la primera forma de realizacion, por un lado, en un lado frontal 25 20 del estator y estan fijados, por otro lado, en la carcasa 40. Tambien presentan, analogamente a la primera forma de realizacion, escotaduras sobre sus superficies perifericas, no obstante, que no estan representados en la fig. 4 por motivos de simplification.
[0028] La diferencia esencial en cuanto a la invencion de la forma de realizacion representada en la fig. 4 30 respecto a la forma de realizacion representada en la fig. 1 consiste en que los anillos de desacoplamiento 42 estan
realizados en una pieza con placas de cojinete 43, que reciben respectivamente un cojinete no representado del arbol de motor no representado.
[0029] En particular en esta forma de realizacion es ventajoso realizar los anillos de desacoplamiento 42 35 como piezas de embuticion profunda, dado que por consiguiente la estructura en conjunto en forma de olla de los
anillos de desacoplamiento 42 se pueden fabricar con elevada calidad y coste proporcionalmente bajo.
[0030] Las afirmaciones hechas respecto a la primera forma de realizacion de la invencion en cuanto a la funcion, disposicion, configuracion y material de los anillos de desacoplamiento 15 son validas de manera analoga
40 para los anillos de desacoplamiento 42 segun la segunda forma de realizacion.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Disposicion para el desacoplamiento acustico de un estator (10) de un motor electrico (11), que presenta
    5
    - una carcasa (12; 40),
    - un estator (10) dispuesto en la carcasa (12; 40), de forma concentrica a un arbol de motor giratorio y de forma espaciada respecto a la pared interior (13) de la carcasa (12; 40),
    - un rotor dispuesto en la carcasa (12; 40) dentro del estator (10) y conectado de forma solidaria en rotacion con el 10 arbol de motor y
    - dos anillos de desacoplamiento (15; 42) esencialmente cillndricos, dispuestos en ambos lados del estator (10) y de forma concentrica al arbol de motor, que estan fijados, por un lado, respectivamente en un lado frontal (20) del estator (10) y, por otro lado, respectivamente en la carcasa (12; 40) y presentan escotaduras (16) en sus superficies perifericas,
    15
    en la que los anillos de desacoplamiento (15; 42) se apoyan en la pared interior (13) de la carcasa (12; 40) y posicionan el estator (10) al menos esencialmente de forma centrada en referencia a la pared interior (13) de la carcasa (12; 40),
    20 en la que los anillos de desacoplamiento (15) presentan en la direccion axial del arbol de motor respectivamente una primera zona parcial (23) dirigida hacia el estator (10) con un diametro exterior que es menor o igual al diametro exterior del estator (10), y una segunda zona parcial (24) opuesta al estator (10) con un diametro exterior que es mayor que el diametro exterior del estator (10),
    25 en la que una fijacion de los anillos de desacoplamiento (15) en la carcasa se realiza exclusivamente en esta segunda zona parcial (24) de los anillos de desacoplamiento.
  2. 2. Disposicion segun la reivindicacion 1,
    30 caracterizada porque
    el motor electrico (11) esta realizado como motor electrico con iman permanente sin escobillas, que se usa en particular en sistemas de direccion para automoviles.
  3. 3. Disposicion segun una reivindicacion 1 o 2,
    35
    caracterizada porque
    las escotaduras (16) estan distribuidas de forma uniforme sobre la superficie periferica de los anillos de desacoplamiento (15; 42).
    40 4. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizada porque
    las escotaduras (16) estan dispuestos decaladas entre si en varias pistas.
    45 5. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizada porque
    los anillos de desacoplamiento (15; 42) solo estan fijados en una zona parcial (24; 41) de su superficie periferica en la carcasa (12; 40).
    50
  4. 6. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
    en los lados frontales de los anillos de desacoplamiento (15; 42) dirigidos al estator (10) esta previsto 55 respectivamente al menos un pivote (21) o una ranura, que engrana en una ranura correspondiente del estator o que recibe un pivote correspondiente del estator.
  5. 7. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizada porque
    en el lado frontal al menos de un anillo de desacoplamiento (15; 42) opuesto al estator (10) esta prevista al menos una ranura (22) o un pivote, que recibe un pivote correspondiente de la carcasa o engrana en una ranura correspondiente de la carcasa.
    5
  6. 8. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
    al menos uno de los anillos de desacoplamiento (15; 42) esta conectado de forma fija con un placa de cojinete (17a; 10 17b; 43) que recibe un cojinete del arbol de motor.
  7. 9. Disposicion segun la reivindicacion 8, caracterizada porque
    15 el al menos uno de los anillos de desacoplamiento (15; 42) esta realizado en una pieza con la placa de cojinete (17a; 17b; 43).
  8. 10. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores,
    20 caracterizada porque
    al menos uno de los anillos de desacoplamiento (15; 42) esta realizado como pieza de chapa.
  9. 11. Disposicion segun la reivindicacion 10,
    25 caracterizada porque
    al menos uno de los anillos de desacoplamiento (15; 42) esta realizado como pieza de chapa estampada y enrollada.
  10. 12. Disposicion segun la reivindicacion 10,
    30
    caracterizada porque
    al menos uno de los anillos de desacoplamiento (15; 42) esta realizado como pieza de embuticion profunda.
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