ES2650565B1 - Acumulador de energía, particularmente para instalaciones de ascensor - Google Patents
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Abstract
El acumulador incluye una envolvente de soporte (2; 3, 4) hecha de un material térmicamente conductor, equipada con: una máquina eléctrica reversible (7, 11) que incluye un estátor (7) unido a la envolvente (2, 3) y un rotor (11) con imanes permanentes (43), montado de manera rotativa con respecto al estátor (7), y una masa de volante de inercia (12) limitada para rotar con el rotor (11). El conjunto formado por el rotor (11) y la masa de volante de inercia (12) está montado de manera rotativa alrededor de un árbol fijo (9), que se extiende en el interior de la envolvente de soporte (2; 3, 4). Los extremos (9a) del árbol (9) están acoplados con la envolvente de soporte (2; 3, 4) por respectivos dispositivos de soporte de amortiguación de vibración (10), teniendo cada uno un soporte anular interior (30), hecho al menos en parte de un material térmicamente conductor. Cada soporte anular interior (30) está montado en un miembro exterior de apoyo (31) hecho de un material elástico, unido a la envolvente (2; 3, 4) y está acoplado térmicamente con la envolvente (2; 3, 4) por al menos un miembro de transmisión térmica (33, 34), de manera que, cuando está en funcionamiento, el calor generado en dicho conjunto (11-13; 43) y en los miembros de soporte (30) es transmisible a la envolvente (2; 3, 4) a través de al menos un miembro de transmisión (33, 34).
Description
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el conjunto formado por el rotor de dicha maquina electrica reversible y la masa de volante de inercia esta montado de manera rotativa alrededor de un arbol fijo, que se extiende en el interior de dicha envolvente de soporte; y
los extremos de dicho arbol estan acoplados con la envolvente de soporte por respectivos dispositivos de soporte de amortiguacion de vibracion, teniendo cada uno un soporte anular interior, hecho al menos en parte de un material termicamente conductor, montado en un miembro exterior de apoyo hecho de un material elastico, unido a dicha envolvente;
estando cada miembro interior de soporte acoplado termicamente con la envolvente de soporte por al menos un miembro de transmision termica, de manera que, cuando esta en funcionamiento, el calor generado en dicho conjunto y en el miembro de soporte es transmisible a dicha envolvente a traves del al menos un miembro de transmision.
En un modo de realizacion, el arbol es operativamente horizontal y cada dispositivo de soporte comprende un miembro de tope contra el que puede detenerse el correspondiente soporte anular interior descendente en caso de deformacion del miembro elastico de apoyo relacionado.
Se exponen caracterfsticas y ventajas adicionales de la invencion en la descripcion detallada a continuacion, que se proporciona meramente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un acumulador de energfa de acuerdo con la presente invencion;
- la figura 2 es una vista en perspectiva en despiece del acumulador de energfa de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en perspectiva de parte del acumulador de energfa de las figuras anteriores;
- la figura 4 es una vista en perspectiva en despiece de parte del acumulador de energfa mostrado en la figura 3;
- la figura 5 es una seccion transversal a lo largo de la lfnea V-V de la figura 3;
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- la figura 6 es una vista en perspectiva en despiece de la parte del acumulador de energfa mostrada en la figura 5;
- la figura 7 es una vista en perspectiva parcial del estator de la maquina electrica incluida en el acumulador de energfa de las figuras anteriores;
- la figura 8 es una vista en perspectiva en despiece parcial de parte del devanado del estator mostrado en la figura 7;
- la figura 9 es una vista en perspectiva de las porciones de devanado de la figura 8 en estado mutuamente acoplado;
- la figura 10 es una vista en perspectiva en despiece de otra parte del acumulador de energfa de las figuras anteriores;
- la figura 11 es una seccion transversal a lo largo de la lfnea XI-XI de la figura 10;
- la figura 12 es una vista en perspectiva del conjunto formado por el rotor de la maquina electrica del acumulador y la masa de volante de inercia asociada;
- la figura 13 es una seccion transversal a lo largo de la lfnea XIII-XIII de la figura 12;
- la figura 14 es una seccion transversal a lo largo de la lfnea XIV-XIV de la figura 1;
- la figura 15 es una vista ampliada de parte de la figura 14;
- la figura 16 es una vista en perspectiva en despiece de un dispositivo de soporte para el
arbol sobre el que rota la masa rotatoria del acumulador de acuerdo con las figuras anteriores;
- la figura 17 es una seccion transversal del dispositivo de soporte de la figura 16; y
- la figura 18 es una vista en perspectiva del dispositivo de soporte de las figuras 16 y 17.
En los dibujos, el signo de referencia 1 indica, como un todo, un acumulador de energfa de
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acuerdo con la presente invencion.
El acumulador de energfa 1 incluye una envolvente de soporte indicada como un todo usando el signo de referencia 2. Como se muestra en particular en las figuras 1,2, 14 y 15, la envolvente de soporte 2 en el modo de realizacion ilustrado incluye dos medias carcasas 3 y 4 hechas de un material termicamente conductor, en particular metal, sujetadas entre sf usando pernos 5 y tuercas 6.
Como se muestra mas claramente en las figuras 3 a 6, la media carcasa 3 tiene sustancialmente forma de cubeta en general, con una boca o abertura esencialmente circular, alrededor de la que hay una brida 3A que es esencialmente transversal al eje A-A del acumulador y disenada para estar acoplada frontalmente con la correspondiente brida 4a de la media carcasa 4 (figura 2).
Las medias carcasas 3 y 4 de la envolvente de soporte 2 tienen respectivos pares apropiados de apendices inferiores 3b, 4b que actuan como patas para apoyarse contra una superficie de soporte esencialmente horizontal.
Con referencia a las figuras 3 a 6, el estator 7 de una maquina electrica reversible, es decir, una que pueda actuar como un motor y como un generador, esta montado en la media carcasa 3 de la envolvente de soporte 2 (de una manera descrita con mas detalle a continuacion). En el modo de realizacion mostrado, este estator 7 tiene esencialmente forma de anillo en general y esta montado coaxialmente con la pared lateral 3c de la media carcasa 3.
Como se explica a continuacion, el estator 7 tiene un devanado, por ejemplo un devanado trifasico, los terminales de los que estan vinculados a terminales de conexion que se proporcionan en un conjunto de conexion 8 (figuras 4 y 7) conectados ngidamente al mismo.
Este conjunto de conexion 8 se extiende hermeticamente a traves y mas alla de una correspondiente abertura 3d (figuras 1 y 2) formada en la pared posterior de la media carcasa 3 de la envolvente de soporte 2, haciendolo accesible desde el exterior de dicha envolvente 2 para la conexion a una instalacion que usa el acumulador de energfa 1, tal como una instalacion de ascensor.
Con referencia en particular a las figuras 2 y 14, un arbol fijo indicado usando el signo de
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referenda 9 esta montado entre las dos medias carcasas 3 y 4 de la envolvente de soporte 2.
Los extremos 9a de dicho arbol se insertan en los respectivos dispositivos de soporte de amortiguacion de vibracion 10 montados en respectivos asientos 3e, 4e formados en la zona central de las paredes posteriores 3f, 4f de las medias carcasas 3 y 4.
Una masa rotatoria indicada como un todo con el signo de referencia 11 en las figuras 2 y 12 a 15 esta montada de manera rotativa alrededor del arbol 9 entre las dos medias carcasas 3 y 4.
La masa rotatoria 11 incluye un bloque anular 12 hecho de metal, con un paso central 12a en el que esta montado el arbol fijo 9, con rodamientos 13 interpuestos.
La forma en general del bloque 12 es esencialmente cilfndrica y las caras de extremo del mismo tienen respectivas ranuras anulares circulares 12a y 12b.
Hay un espacio anular, indicado usando el signo de referencia 14 en los dibujos, entre el anillo de imanes permanentes 43 y la pared radialmente mas interior de la ranura 12a.
Como se muestra en la figura 14, el estator 7 se extiende en el interior de dicho espacio anular 14, definiendo un hueco de aire radial mfnimo delgado con los imanes 43.
Como se muestra en particular en la figura 14, la ranura 12b es menos profunda que la ranura 12a. La ranura 12b no necesita ser tan grande como la ranura 12a ya que esta ultima se llena parcialmente por los imanes 43 para asegurar el equilibrio correcto de la masa rotatoria (y en particular de las cargas sobre los rodamientos 13).
Con referencia a las figuras 2, 10 y 11, la brida 4a de la media carcasa 4 tiene una ranura anular 4g que contiene un anillo de sellado torico 15 sostenido contra la brida 3a de la media carcasa 3. En estas figuras, el signo de referencia 16 indica un disco, hecho por ejemplo de un plastico o elastomero, posicionado en un ligero rebaje en la pared posterior 4f de la media carcasa 4 de la envolvente de soporte.
El disco 16 tiene una abertura central 16a, que es circular en el ejemplo de modo de realizacion ilustrado. Una pluralidad de muescas 16b esencialmente radiales y angularmente
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equidistantes, de las que hay cuatro en el modo de realizacion ilustrado, se extienden desde esta abertura 16 (vease en particular la figura 10).
Ciertos aspectos y componentes del acumulador de energfa 1 descritos anteriormente se describen con mas detalle a continuacion.
Con referencia a las figuras 3 a 9, y en particular a la figura 7, el estator 7 incluye una estructura portante anular 17, hecha por ejemplo de plastico moldeado.
Esta estructura incluye esencialmente un anillo trasero 17a (figura 6) que se extiende en un plano sustancialmente transversal al eje A-A del acumulador 1.
En el lado orientado hacia la media carcasa 4, un anillo exterior 17b y un anillo interior 17c (figuras 6 y 7), que son coaxiales entre si y con el eje A-A cuando estan montados, se extienden en una direccion paralela al eje A-A del anillo trasero 17a de la estructura 17.
En el modo de realizacion mostrado, los anillos 17b y 17c son esencialmente cilfndricos y la longitud axial del segundo anillo 17c es mayor que la longitud axial del primer anillo 17b.
Hay un asiento anular entre en anillo trasero 17a y los anillos 17b y 17c en la estructura portante 17 en el que dos anillos de carretes 18A y 18B, respectivamente interiores y exteriores, se insertan parcialmente, en una direccion axial, sobre la que se enrollan los devanados del estator 7.
Los carretes radialmente interiores 18A se extienden a lo largo de la superficie exterior del anillo cilfndrico 17c.
Los carretes radialmente mas exteriores 18B se extienden fuera de los carretes 18A, que estan preferiblemente acoplados mecanicamente de la manera descrita a continuacion con referencia a las figuras 8 y 9.
Cada carrete interior 18A tiene, en la zona circunferencial media del mismo, dos pares de salientes 18a, alineados axialmente entre si en pares (vease en particular la figura 8).
La disposicion es tal que los salientes 18a de un carrete interior 18A se pueden insertar en los huecos 18B adyacentes de dos carretes 18B adyacentes. La disposicion mostrada a
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modo de ejemplo es tal que, una vez montados, los carretes interiores 18A se desplazan la mitad de un paso en relacion con los carretes exteriores 18B. El desplazamiento entre los carretes exteriores y los carretes interiores puede ser ademas otro que la mitad de un paso.
Preferiblemente, el numero de carretes 18A (18B) en cada capa es igual a 3/4 del numero de imanes permanentes 43.
Como se muestra en las figuras 8 y 9, los carretes interiores 18A estan convenientemente provistos de respectivos pares de huecos o rebajes 18c en su lado radialmente mas interior de los mismos. Cuando el rotor 7 esta montado, los correspondientes salientes exteriores de retencion 17e del anillo cilfndrico 17c estan aplicados en dichos huecos o rebajes 18c.
En el modo de realizacion, los carretes interiores y exteriores 18A, 18B, ya provistos de respectivos devanados de cable electrico aislado e interconectados usando medios establecidos, estan montados en la estructura portante anular 17, como se muestra en la figura 7.
Se echa o inyecta una resina aislante electricamente usando un molde apropiado, en los carretes 18A, 18B y sobre la superficie exterior del anillo cilfndrico 17c y en los huecos formados entre dichos carretes y el anillo exterior 17b, tal como para formar una estructura anular solida 19 en el conjunto (figuras 3 a 6).
El estator 7 asf formado se une entonces a la pared posterior 3f de la media carcasa 3 de la envolvente de soporte del acumulador, por ejemplo usando tornillos 20 y cojinetes 21 relacionados, estando hechos estos ultimos preferiblemente de un material elastico (vease tambien la figura 3).
Con referencia en particular a las figuras 14 a 18, cada dispositivo de soporte 10 para los extremos 9a del arbol 9 tiene un soporte anular interior 30 hecho de un material termicamente conductor, en particular un metal, en el que se forma un asiento 30a esencialmente cilfndrico para la correspondiente extremidad de dicho arbol 9.
En el modo de realizacion mostrado (vease en particular la figura 16), el soporte anular interior 30 tiene un hueco 30b que se extiende en una direccion esencialmente paralela al eje del asiento cilfndrico 30a. Este hueco 30b hace que el soporte interior 30 forme dos ramificaciones o puntas 30c y 30d que son adyacentes entre si, pero estan separadas.
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El soporte anular interior 30 de cada dispositivo de soporte 10 se inserta en un asiento 31a coincidente formado en un miembro exterior de apoyo 31 hecho convenientemente de un material elastico, por ejemplo un elastomero.
En el modo de realizacion mostrado, la forma exterior del soporte anular interior 30 es esencialmente cuadrangular. Correspondientemente, el asiento 31a del miembro exterior de apoyo 31 tambien es sustancialmente cuadrangular.
En el modo de realizacion mostrado en los dibujos, la forma exterior del miembro 31 tambien es esencialmente cuadrangular.
Con referencia especffica a las figuras 16 y 18, los respectivos miembros de transmision de calor 33 y 34 estan unidos, usando tornillos 32, a las caras superiores planas de las puntas 30c y 30d.
En el modo de realizacion mostrado, los miembros de transmision 33 y 34 tienen esencialmente forma de bandas metalicas que, una vez unidas (por ejemplo usando tornillos) a las puntas 30c y 30d del soporte anular interior 30, se extienden a traves de correspondientes rebajes 31b formados en el lado superior del asiento 31a del correspondiente miembro exterior de apoyo 31 hecho de material elastico.
Cuando el acumulador de energfa 1 esta montado, los miembros de transmision termica 33,
34 de los dispositivos de soporte 10 estan en estrecho contacto con las paredes posteriores de las medias carcasas 3 y 4 de la envolvente de soporte 2, de manera que el calor generado por la operacion en la masa rotatoria 11, asf como en el arbol 9, es susceptible de transmitirse a la envolvente de soporte 2 a traves de dichos miembros de transmision 33, 34, para dispersarse posteriormente en el entorno circundante.
Como se muestra mas claramente en las figuras 16 y 17, un orificio de paso 31d esencialmente vertical esta formado en la ramificacion horizontal inferior 31c de cada miembro exterior de apoyo 31. Una varilla 35 hecha de un material rfgido, por ejemplo un metal, se coloca en dicho orificio 31d (veanse tambien las figuras 14 y 15).
Como se muestra en particular en la figura 15, la extremidad superior de cada varilla rfgida
35 esta frente a y esta separada verticalmente de, por una distancia predeterminada, el
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soporte relacionado 30.
Las varillas 35 estan destinadas de manera ventajosa a actuar como miembros de detencion contra los que los soportes 30 son susceptibles de topar en el caso de deformacion del miembro elastico 31, bajo la accion del peso del arbol 9 y de la masa rotatoria 11 como un todo.
La longitud de las varillas rfgidas 35 esta de hecho determinada de manera que el acumulador 1 puede en cualquier caso trabajar aceptablemente incluso despues de la deformacion de los miembros elasticos de apoyo 31, aunque sin la accion de amortiguacion que estos ultimos pueden proporcionar en condiciones normales.
Convenientemente, los espesores verticales de las ramificaciones horizontales de los miembros elasticos de apoyo 31 pueden estar dimensionados de manera que, cuando el acumulador de energfa 1 se pone en servicio inicialmente, el eje del arbol 9 y de la masa rotatoria 11 relacionada se extiende verticalmente por encima de la altura de diseno optima, con vistas a compensar al menos parcialmente de antemano el posterior "descenso" de dichos componentes debido a la deformacion progresiva (en particular de las ramificaciones horizontales inferiores) del miembro elastico de apoyo 31 bajo la accion del peso que actua sobre el mismo.
Convenientemente, medios para detectar la velocidad rotatoria de la masa rotatoria 11, por ejemplo tres sensores de efecto Hall que pueden detectar el paso de los imanes permanentes 43 del rotor 11-13, se pueden montar en el conjunto de conexion 8 (figuras 1 y 2).
Con referencia de nuevo a la figura 15, un elemento tubular 40 limitado a rotar con la masa rotatoria 11 esta dispuesto convenientemente entre los rodamientos 13.
Los extremos de este elemento 40, orientados hacia dichos rodamientos 13, tienen respectivas superficies esencialmente ahusadas 40a que convergen hacia el eje A-A alejandose de las medias carcasas 3 y 4 de la envolvente del acumulador.
Es mas, unos anillos conformados 42 estan unidos, en posiciones axialmente opuestas y usando tornillos 41, en el bloque 12 de la masa rotatoria 11. Estos anillos se extienden al menos en parte al lado de los rodamientos 13 en lados opuestos en relacion con los
extremos del elemento tubular 40.
Los anillos conformados 42 en particular definen respectivas superficies 42a esencialmente ahusadas que convergen hacia el eje A-A y las medias carcasas 3 y 4 de la envolvente del 5 acumulador 1.
Las superficies ahusadas 40a y 42a formadas de este modo en los lados de cada rodamiento 13 permiten que las salpicaduras de grasa u otro lubricante alcancen los dispositivos a los que estan destinadas, tendiendo dicho lubricante a ser "centrifugado" en 10 funcionamiento bajo el efecto de la rotacion a una velocidad angular alta de la masa rotatoria 11.
En funcionamiento, el acumulador de energfa de acuerdo con la presente invencion genera un ruido acustico de baja intensidad. La eliminacion completa del ruido generado se puede 15 lograr si el acumulador de energfa esta montado en un recipiente o un orificio lleno de arena u otro material amortiguador de sonido.
Naturalmente, no obstante el principio de la invencion, los medios de implementacion y los modos de realizacion especfficos pueden variar enormemente de los descritos e ilustrados 20 puramente a modo de ejemplo no limitativo, sin salir por ello del alcance de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas.
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REIVINDICACIONES
1. Un acumulador de energfa (1), particularmente para instalaciones de ascensor, que incluye una envolvente de soporte (2; 3, 4) hecha de un material termicamente conductor, particularmente un metal, que esta provista de:
una maquina electrica reversible (7, 11) que incluye un estator (7) unido a dicha envolvente (2, 3) y un rotor (11) con imanes permanentes (43) montado de manera rotativa con respecto al estator (7), y
una masa de volante de inercia (12) limitada para rotar con el rotor (11) de dicha maquina electrica;
estando el acumulador de energfa (1) caracterizado porque:
el conjunto formado por el rotor (11) de dicha maquina electrica reversible y la masa de volante de inercia (12) esta montado de manera rotativa alrededor de un arbol fijo (9), que se extiende en el interior de dicha envolvente de soporte (2; 3, 4);
estando los extremos (9a) de dicho arbol (9) acoplados con la envolvente de soporte (2; 3, 4) por respectivos dispositivos de soporte de amortiguacion de vibracion (10), teniendo cada uno un soporte anular interior (30), al menos en parte de un material termicamente conductor;
estando cada soporte anular interior (30) montado en un miembro exterior de apoyo (31) hecho de un material elastico, unido a dicha envolvente (2; 3, 4);
estando cada miembro de soporte (30) acoplado termicamente con dicha envolvente (2; 3, 4) por al menos un miembro de transmision termica (33, 34), de manera que, cuando esta en funcionamiento, el calor generado en dicho conjunto (11-13; 43) y en los miembros de soporte (30) es transmisible a la envolvente de soporte (2; 3, 4) a traves de dicho al menos un miembro de transmision (33, 34).
2. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho arbol (9) es operativamente horizontal y cada dispositivo de soporte (10) comprende un miembro de tope (35) contra el que puede detenerse el correspondiente soporte anular (30) descendente en
Claims (9)
- 5101520253035caso de deformacion del miembro elastico (31).
- 3. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que la envolvente de soporte (2) comprende dos medias carcasas (3, 4) acopladas entre sf y en el que el estator (7) de dicha maquina electrica esta unido a una (3) de dichas medias carcasas (3, 4) y tiene un conjunto de conexion electrica (8) que se extiende fuera de la envolvente de soporte (2) a traves de una correspondiente abertura (3d) de dicha una media carcasa (3).
- 4. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el estator (7) comprende una estructura portante anular (17) que tiene una ranura axial anular en la que esta posicionado al menos un anillo circunferencial de carretes (18A, 18B) que lleva devanados de estator.
- 5. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que dos anillos circunferenciales de carretes (18A, 18B), radialmente superpuestos, que estan desplazados angularmente un angulo predeterminado estan insertados en dicha ranura axial de la estructura portante (17) del estator; estando los carretes (18A) de un anillo interconectados mecanicamente con los carretes (18B) del otro anillo; estando los carretes (18A) de un anillo interconectados mecanicamente con dicha estructura portante (17).
- 6. Un acumulador de energfa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la masa de volante de inercia (12) comprende un cuerpo anular (12), que es esencialmente cilmdrico y tiene respectivas ranuras axiales anulares (12a, 12b) en extremos opuestos, estando sujetados dichos imanes permanentes (43) en una primera (12a) de dichas ranuras; y estando el estator (7) de dicha maquina electrica dispuesto con holgura en dicha primera ranura (12a), enfrentado a dichos imanes (43).
- 7. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la seccion transversal de la otra (12b) de dichas ranuras es menor que la de dicha primera ranura (12a).
- 8. Un acumulador de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1 y las reivindicaciones 4 o 5, en el que el numero de carretes (18A; 18B) de dicho al menos un anillo es 3/4 del numero de imanes permanentes (43) del rotor (11).
- 9. Un acumulador de energfa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que unos rodamientos (13) estan interpuestos entre la masa de volante de inercia (12) que rota y dicho arbol fijo (9); estando provistos unos medios (40, 42) para devolver a dichos rodamientos (13), cuando estan en funcionamiento, el lubricante extrafdo de ellos bajo el5 efecto de la fuerza centrffuga.
- 10. Un aparato de usuario, en particular una instalacion de ascensor, que comprende un acumulador de energfa (1) de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores.
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