ES2886503T3

ES2886503T3 - Máquina eléctrica con rueda de ventilador

Info

Publication number: ES2886503T3
Application number: ES11719544T
Authority: ES
Inventors: Erdogan Dikmenli
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2021-12-20
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: BR112012031015A8; BR112012031015A2; CN102959835A; EP2580851A2; HUE055706T2; WO2011154210A3; WO2011154210A2; EP2580851B1; US9416792B2; CN102959835B; US20130078102A1; MX2012014046A; DE102010029836A1

Abstract

Máquina eléctrica con una rueda de ventilador, en la que la rueda de ventilador presenta al menos un anillo de soporte de palas de moldeo por inyección con un cuerpo base (3) y con palas de ventilador (4) así como una parte de inserto anular (5) integrada en el anillo de soporte de palas (2), en la que en la parte de inserto (5) están incorporadas aberturas pasantes (8), a través de las que el cuerpo base (3) del anillo de soporte de palas (2) está conectado en una pieza a las palas de ventilador (4), en la que el cuerpo base (3) del anillo de soporte de palas (2), la parte de inserto (5) con las aberturas pasantes (8) y las palas de ventilador (4) están dispuestos axialmente unos tras otros, caracterizada por que las palas de ventilador adyacentes (4) no están conectadas directamente entre sí en el lado de las palas de ventilador, de modo que el lado frontal de la parte de inserto (5) queda expuesto entre las palas de ventilador (4) en el lado de las palas de ventilador.

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina eléctrica con rueda de ventilador

La invención se refiere a una máquina eléctrica con una rueda de ventilador de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, así como una rueda de ventilador para una máquina eléctrica.

Antecedentes de la técnica

Se conocen alternadores para vehículos de motor que se refrigeran con la ayuda de una rueda de ventilador durante el funcionamiento para poder mantener una temperatura a la que esté garantizado un rendimiento óptimo. Un generador de este tipo, provisto de una rueda de ventilador se describe, por ejemplo, en el documento DE 692 01 498 T2. La rueda de ventilador conocida a partir de este documento se compone de una parte de inserto anular de metal y un anillo de soporte de palas con palas de ventilador, conformado como una pieza moldeada de plástico. El anillo de soporte de palas se moldea sobre la parte de inserto de metal, que posee una escotadura central para colocarlo en un árbol. La parte de inserto anular está encerrada casi completamente por el plástico del anillo de soporte de palas, lo que tiene el inconveniente de que, debido a las propiedades aislantes, es más difícil disipar el calor, que se extiende partiendo del árbol sobre el que se asienta el anillo del ventilador.

Por el documento US 5.977.668 también se conoce un alternador con una rueda de ventilador, que presenta un anillo de soporte de palas de plástico con palas de ventilador conformadas en él, así como una parte de inserto metálica, que forma un buje para la colocación en un árbol, en el que el anillo de soporte de palas de plástico forma la parte radialmente exterior y la parte de inserto forma la parte radialmente interior de la rueda de ventilador. En esta realización, incluso bajo condiciones exteriores cambiantes, en particular a distintas temperaturas, se debe prestar atención a una adhesión suficiente entre el plástico del anillo de soporte de palas y el metal de la parte de inserto. Debe estar garantizado que, por ejemplo, en caso de cambios de temperatura, el anillo de soporte de palas no se desprenda inadvertidamente de la parte de inserto.

El documento US 2005/0106024 A1 muestra una máquina eléctrica con una rueda de ventilador que está fabricada en el procedimiento de moldeo por inyección y presenta un anillo de soporte de palas así como palas de ventilador. En la rueda del ventilador está insertada una parte de inserto que divide el anillo de soporte de palas de la rueda del ventilador en un cuerpo base y en las palas de ventilador. En la parte de inserto están incorporadas aberturas pasantes a través de las que pasa el material del anillo de soporte de palas, con lo que el cuerpo base se conecta a las palas de ventilador.

Los documentos US 4957414 A y DE 1961 299 A muestran cada uno una rueda de ventilador con una parte de inserto alrededor del que se inyecta un anillo de soporte de palas con un cuerpo base y con palas de ventilador. Divulgación de la invención

La invención tiene el objetivo de garantizar una refrigeración eficaz en una máquina eléctrica incluso en condiciones de funcionamiento cambiantes.

De acuerdo con la invención, este objetivo se consigue mediante una máquina eléctrica así como una rueda de ventilador para una máquina eléctrica con los rasgos característicos de la reivindicación independiente. Las reivindicaciones dependientes especifican perfeccionamientos convenientes.

La máquina eléctrica es en particular un generador en un vehículo de motor, preferentemente un alternador o un generador trifásico. Pero, en principio también entran en consideración motores eléctricos, en particular en vehículos de motor.

Para la refrigeración, la máquina eléctrica presenta una rueda de ventilador que está dispuesta en un árbol de la máquina eléctrica y gira con el árbol. La rueda de ventilador giratoria crea un flujo de aire que contribuye sustancialmente a refrigerar la máquina eléctrica.

La rueda del ventilador de la máquina eléctrica presenta un anillo de soporte de palas fabricado en el procedimiento de moldeo por inyección con una fila de palas de ventilador así como una parte de inserto anular que está integrado en el anillo de soporte de palas. Para fabricar la rueda del ventilador, la parte de inserto anular está sobremoldeada por el material del anillo de soporte de palas. De esta manera, la parte de inserto se puede integrar en el anillo de soporte de palas y el anillo de soporte de palas, incluyendo las palas de ventilador, se puede generar mediante moldeo por inyección en una única etapa de trabajo.

La parte de inserto se compone en particular de metal o de chapa, preferentemente se trata de un componente estampado que se troquela a partir de una plantilla correspondiente. En principio, sin embargo, también se pueden usar otros materiales para la parte de inserto, lo que confiere a la rueda de ventilador una estabilidad mejorada.

Para garantizar esto, la parte de inserto está hecha convenientemente de otro material diferente que el anillo de soporte de palas y, en particular, posee una mayor estabilidad o resistencia.

En la parte de inserto están incorporadas aberturas pasantes a través de las que se difunde el material del anillo de soporte de palas incorporado en el procedimiento de moldeo por inyección de plástico para formar las palas de ventilador. Frente a los ventiladores de chapas se obtiene la ventaja de que se pueden implementar un elevado número de palas y geometrías complejas de palas, con lo que se eleva el volumen de impulsión del ventilador. Además, se puede optimizar la disipación de calor.

A través de las aberturas pasantes, un cuerpo base en particular anular del anillo de soporte de palas está conectado en un lado frontal de la parte de inserto a las palas de ventilador dispuestas en el otro lado frontal de la parte de inserto, de modo que el cuerpo base, la parte de inserto con las aberturas pasantes y las palas de ventilador están dispuestos axialmente unos tras otros. De esta manera, está garantizada la naturaleza en una pieza entre el cuerpo base del anillo de soporte de palas y las palas de ventilador. En particular, es posible fabricar el anillo de soporte de palas con el cuerpo base y las palas de ventilador en un único proceso de moldeo por inyección, en tanto que el material del anillo de soporte de palas se incorpora en un molde o herramienta que recibe la parte de inserto durante el proceso de moldeo por inyección, el que el material se puede dispersar a través de las aberturas pasantes en la parte de inserto en ambos lados de la parte de inserto.

De acuerdo con la invención, las palas de ventilador adyacentes en el lado de palas de ventilador no están conectadas directamente entre sí, de modo que el lado frontal de la parte de inserto queda expuesto entre las palas de ventilador en el lado de palas de ventilador.

Se logran distintas ventajas con esta realización. Por un lado, es produce una conexión segura y en arrastre de forma entre el anillo de soporte de palas y la parte de inserto, que se encuentra entre las distintas partes del anillo de soporte de palas - el cuerpo base anular en un lado frontal y las palas del ventilador en el lado frontal opuesto. El ajuste de forma existe tanto en la dirección radial como en las direcciones axial y circunferencial. De este modo, la resistencia mecánica de la conexión se mejora considerablemente y se asegura, incluso en el caso de cambios de temperatura, que el anillo de soporte de palas con el cuerpo base y las palas de ventilador no se pueda soltar de la parte de inserto.

Ventajosamente, el diámetro interior más pequeño de la parte de inserto es más pequeño que el diámetro interior más pequeño del anillo de soporte de palas. En particular, en una realización de la parte de inserto de un material con mejor conductividad que el anillo de soporte de palas de moldeo por inyección, de este modo está garantizada una buena disipación de calor radialmente partiendo del árbol en el que descansa la rueda de ventilador hacia fuera a través de la parte de inserto. Por tanto, entre el diámetro interior de la parte de inserto que delimita la escotadura central y el diámetro interior del anillo de soporte de palas, que es mayor, existe una zona anular opcionalmente interrumpida en la parte de inserto que está libre del material del anillo de soporte de palas, de modo que está garantizada una buena radiación de calor en esta zona.

Además, la radiación de calor se puede mejorar porque, preferentemente, solo el lado frontal de la parte de inserto opuesto a las palas de ventilador está cubierta de forma plana por el material del anillo de soporte de palas. Por el contrario, de acuerdo con la invención, las palas de ventilador adyacentes en el lado de palas de ventilador no están conectadas directamente entre sí, de modo que el lado frontal de la parte de inserto queda expuesto entre las palas de ventilador en el lado de palas de ventilador y eventualmente aporta una radiación de calor mejorada.

De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, está previsto que el anillo de soporte de palas encierre el lado circunferencial radialmente exterior de la parte de inserto. El cuerpo base del anillo de soporte de palas se extiende radialmente más allá del lado circunferencial de la parte de inserto y también está situado en el lado circunferencial, de modo que se mejora aún más el ajuste de forma radial entre el anillo de soporte de palas y la parte de inserto. Además, está garantizada una orientación coaxial del anillo de soporte de palas y la parte de inserto con una alta precisión.

Además, puede ser ventajoso proporcionar una geometría de ajuste de forma, que está cubierta por el anillo de soporte de palas, en el lado circunferencial radialmente exterior de la parte de inserto. La geometría de ajuste de forma presenta, por ejemplo, indentaciones y/o elevaciones radiales que están rellenas o encerradas por el material del anillo de soporte de palas. En el caso de indentaciones, estas pueden estar conformadas preferentemente como indentaciones triangulares. De esta manera, se produce un ajuste de forma mejorado en la dirección circunferencial y radial entre el anillo de soporte de palas y la parte de inserto. Las indentaciones forman huecos entre las elevaciones. El lado circunferencial de la parte de inserto puede estar conformado a modo de un dentado exterior, en el que los huecos de dientes forman las indentaciones y los dientes las elevaciones.

Las aberturas pasantes se sitúan convenientemente directamente en la zona de las palas de ventilador, que se inyectan a través de las aberturas pasantes. Preferentemente, dos aberturas pasantes se sitúan radialmente una detrás de otra en la parte de inserto, y ambas están asignadas a una pala de ventilador común. La pala de ventilador recubre completamente la abertura o aberturas pasantes, en la que las palas de ventilador presentan una sección transversal mayor que las aberturas pasantes asociadas, con lo que se produce un ajuste de forma seguro en la dirección axial y se excluye un despegue axial de las palas de ventilador o del cuerpo base del anillo de soporte de palas de la parte de inserto.

La disipación de calor a través de la parte de inserto se puede mejorar aún más porque el diámetro interior de la parte de soporte de palas es preferentemente al menos dos veces mayor que el diámetro interior de la parte de inserto. Por consiguiente está garantizado que una tira anular en la parte de inserto, que linda inmediatamente con la escotadura central, esté libre del material del anillo de soporte de palas en una anchura radial significativa.

La rueda de ventilador de acuerdo con la invención se utiliza en una máquina eléctrica, en particular en un automóvil. En un procedimiento no reivindicado para la fabricación de la rueda de ventilador para una máquina eléctrica, la parte de inserto, en particular realizada como una pieza estampada, se inserta en el molde o en la herramienta, después de lo cual el material del anillo de soporte de palas se inyecta en el procedimiento de moldeo por inyección de plástico, en particular en el lado de la parte de inserto, que está alejado de una cresta de estampación en la parte de inserto. El plástico se dispersa a través de las aberturas pasantes de la parte de inserto y puede formar las palas de ventilador. Mediante la inyección en la dirección de estampado de la parte de inserto se asegura que el flujo del plástico no se vea afectado negativamente por la cresta de estampado de la parte de inserto.

Se pueden deducir otras ventajas y realizaciones convenientes en las otras reivindicaciones, la descripción de las figuras y los dibujos. Muestran:

fig. 1 una vista en perspectiva de una configuración preferente de una rueda de ventilador de acuerdo con la invención para una máquina eléctrica, que se compone de un anillo de soporte de palas de plástico con palas de ventilador y una parte de inserto anular que está parcialmente sobremoldeada por el plástico del anillo de soporte de palas,

fig. 2 la rueda del ventilador en una vista en perspectiva desde abajo,

fig. 3 la rueda del ventilador en vista en planta,

fig. 4 la rueda del ventilador en vista lateral,

fig. 5 la rueda de ventilador en una representación en perspectiva similar a la fig. 1, no obstante, con un segmento recortado,

fig. 6 una representación ampliada de una arista de corte a través de la rueda del ventilador,

fig. 7 la parte de inserto en una representación individual en perspectiva,

fig. 8 la parte de inserto en vista en planta,

fig. 9 un rotor de una máquina eléctrica con una rueda de ventilador dispuesta en el lado frontal en una representación en perspectiva,

fig. 10 el rotor de la fig. 9 en una vista lateral.

En las figuras componentes iguales están provistos con las mismas referencias.

En las figuras 1 a 6, de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, se muestra una rueda de ventilador 1 para una máquina eléctrica, con un anillo de soporte de palas de plástico 2 con un cuerpo base 3 y palas de ventilador 4 y una parte de inserto 5. El anillo de soporte de palas 2 se aplica en el procedimiento de moldeo por inyección sobre la parte de inserto 5, que está conformada como pieza estampada y está fabricada en particular de chapa o de metal. Tanto el cuerpo base 3 del anillo de soporte de palas 2 como la parte de inserto 5 están conformados en forma anular y están orientados coaxialmente entre sí e incluyen una escotadura central 6, a través de la que se coloca la rueda de ventilador 1 sobre un árbol de soporte. La escotadura central 6 está delimitada directamente por secciones de delimitación 7 que están conformadas en una pieza con la parte de inserto 5.

El cuerpo base 3 del anillo de soporte de palas de plástico 2 está conformado en forma anular y cubre el lado inferior de la parte de inserto 5, que está opuesto al lado de las palas, en una tira anular. Adicionalmente, el cuerpo base 3 se extiende hasta el lado circunferencial radialmente exterior de la parte de inserto e incluye el lado circunferencial, en el que la parte de inserto 5 presenta un diámetro exterior que es mayor que el diámetro interior de las palas de ventilador 4. El diámetro exterior de la parte de inserto 5 es preferentemente al menos aproximadamente igual que el diámetro exterior de las palas de ventilador 4. El lado circunferencial de la parte de inserto 5 presenta indentaciones triangulares, que están rellenas igualmente con el material plástico del cuerpo base 3 del anillo de soporte de palas.

El cuerpo base 3 y las palas de ventilador 4 se sitúan esencialmente en lados opuestos de la parte de inserto 5 y están conformados en una pieza. Para ello, el material plástico se inyecta en el procedimiento de moldeo por inyección en una herramienta en la que está insertada la parte de inserto 5, en el que el material plástico pasa a través de las aberturas pasantes en la parte de inserto 5 y forma las palas 4.

El cuerpo base anular 3 del anillo de soporte de palas 2 en el lado posterior de la parte de inserto 5 presenta un radio interior r²(fig. 2, fig. 6), mientras que la parte de inserto 5 en la zona de las secciones de delimitación internas 7 posee un radio interior mínimo r-i, que es significativamente más pequeño que el radio interior r²del cuerpo base 3. Lo mismo se aplica a las palas de ventilador 4 en el lado delantero de la parte de inserto 5, que presentan un radio interior que puede ser idéntico al radio interior r²del cuerpo base 3 (figs. 3, 6). Las dos secciones de delimitación 7 parcialmente anulares de la parte de inserto 5 así como una tira de la parte de inserto 5 contigua radialmente a ella, que se extiende radialmente entre las secciones de delimitación 7 y el radio interior de las palas de ventilador 4, están por tanto libres del material plástico del anillo de soporte de palas, con lo que está garantizada una buena radiación de calor en esta zona. Las palas de ventilador 4 se extienden al menos aproximadamente en dirección radial y recubren cada una dos aberturas pasantes 8 situadas radialmente una tras de otra, que están incorporadas en la parte de inserto 5, como se puede deducir de las figuras 7 y 8. Las aberturas pasantes 8 en la parte de inserto 5 poseen una sección transversal circular, en las que entran en consideración en principio formas de sección transversal no redondas, por ejemplo, realizaciones como orificios oblongos. En el estado completo, la base de cada pala de ventilador 4 recubre completamente las dos aberturas pasantes 8 asociadas. La conexión entre el cuerpo base 3 y las palas de ventilador 4 se realiza a través de las aberturas pasantes 8.

En principio, también es posible proporcionar solo una o un número mayor de aberturas pasantes por pala de ventilador, a través de las cuales se inyecta el material plástico durante el proceso de fabricación. Las aberturas pasantes 8 tienen además una función de conexión de ajuste de forma, ya que debido a la naturaleza en una pieza del cuerpo base anular 3 en el un lado de la parte de inserto 5 y las palas de ventilador 4 en el otro lado de la parte de inserto, está garantizada una conexión fija entre el anillo de soporte de palas 2 y la parte de inserto 5 en dirección radial, dirección axial así como dirección circunferencial.

En las figuras 7 y 8 también se puede reconocer que el borde circunferencial de la parte de inserto 5 está provisto de indentaciones triangulares 9 que, en el estado terminado, están rellenas con el material del cuerpo plástico. Esto se puede reconocer en las figuras 1, 3 y 5, por ejemplo.

En las figuras 9 y 10 está representada una parte de una máquina eléctrica que comprende un rotor 10 con un árbol 11 y un par de polos de garra 12 empujados sobre el árbol. La rueda de ventilador 1 se empuja sobre el árbol 11 directamente en el par de polos de garra 12 o en la pieza de hierro y se conecta a este de una manera fija en rotación. La conexión entre la rueda de ventilador 1 y el árbol 11 se realiza a través de un buje 13 que está colocado en el árbol 11 y al que la rueda de ventilador 1 está conectada de forma fija, por ejemplo soldada, en la zona de las secciones de delimitación 7 de la parte de inserto 5.

De forma adicional o alternativa a la conexión a través del buje 13, la rueda de ventilador 1 también se puede fijar axialmente a la pieza de hierro, por ejemplo, el par de polos de garra 12, en particular a través de una conexión soldada. Para ello, se pueden prever puntos o protuberancias de soldadura, por ejemplo, en el lado frontal de la sección de delimitación 7.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Máquina eléctrica con una rueda de ventilador, en la que la rueda de ventilador presenta al menos un anillo de soporte de palas de moldeo por inyección con un cuerpo base (3) y con palas de ventilador (4) así como una parte de inserto anular (5) integrada en el anillo de soporte de palas (2), en la que en la parte de inserto (5) están incorporadas aberturas pasantes (8), a través de las que el cuerpo base (3) del anillo de soporte de palas (2) está conectado en una pieza a las palas de ventilador (4), en la que el cuerpo base (3) del anillo de soporte de palas (2), la parte de inserto (5) con las aberturas pasantes (8) y las palas de ventilador (4) están dispuestos axialmente unos tras otros, caracterizada por que las palas de ventilador adyacentes (4) no están conectadas directamente entre sí en el lado de las palas de ventilador, de modo que el lado frontal de la parte de inserto (5) queda expuesto entre las palas de ventilador (4) en el lado de las palas de ventilador.

2. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el radio interior más pequeño (r-i) de la parte de inserto (5) es más pequeño que el radio interior más pequeño (r²) del anillo de soporte de palas (2).

3. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que las palas de ventilador (4) descansan en toda su extensión radial en un lado frontal de la parte de inserto (5).

4. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el lado frontal de la parte de inserto (5) opuesto a las palas de ventilador (4) está cubierto de forma plana por el material del anillo de soporte de palas (2).

5. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el anillo de soporte de palas (2) encierra el lado circunferencial radialmente exterior de la parte de inserto (5).

6. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el lado circunferencial radialmente exterior de la parte de inserto (5) está provisto de una geometría de ajuste de forma en forma de indentaciones (9) o elevaciones radiales y la geometría de ajuste de forma está cubierta por el anillo de soporte de palas (2).

7. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que las indentaciones (9) están conformadas como indentaciones triangulares.

8. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que las palas de ventilador (4) recubren las aberturas pasantes (8) asignadas.

9. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que para cada pala de ventilador (4) están previstas dos aberturas pasantes (8), que están incorporadas en la parte de inserto (5) una detrás de otra en la dirección radial.

10. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que la parte de inserto (5) está realizada como una parte estampada.

11. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada por que las palas de ventilador (4) están dispuestas en el lado de la parte de inserto (5) que presenta una cresta de estampado.

12. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el radio interior (r²) del anillo de soporte de palas (2) es al menos dos veces mayor que el radio interior (r-i) de la parte de inserto (5).

13. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que la parte de inserto (5) presenta un diámetro exterior que es mayor que el diámetro interior de las palas de ventilador (4).

14. Rueda de ventilador para máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13.