MX2011002133A - Maquina electrica. - Google Patents

Abstract

Una máquina eléctrica, en especial un generador de corriente alterna, con un estator (16) y un rotor (20), en la cual el rotor porta un conductor para excitar un campo electromagnético en el rotor, con un dispositivo para transmitir energía eléctrica al conductor, en donde el dispositivo para transferir la energía eléctrica cuando menos consiste de un contacto deslizante y cuando menos un contra-contacto (66) fijo en el rotor, con un manguito ajustable (63), en el cual está colocado preferentemente un cojinete para sostener un eje (27), que cuando menos rodea una gran parte del contra-contacto (66) fijo en el rotor, caracterizado porque en el manguito ajustable (63) está colocado un ventilador (70).

Description

MÁQUINA ELÉCTRICA CAMPO DE LA INVENCIÓN Se describe una máquina eléctrica, en especial un generador de corriente alterna, con un estator y un rotor, en la cual el rotor porta un conductor para excitar un campo electromagnético en el rotor, con un dispositivo para transmitir energía eléctrica al conductor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Por el documento alemán DE 19705228 Al se conoce un generador de corriente trifásica, que presenta una disposición formada por rotor y estator, en donde el rotor con su bobina excitadora con una disposición de anillo colector en el extremo derecho del eje. En esta disposición de anillo colector se deslizan escobillas de carbono. Para proteger contra las influencias ambientales externas este componente de anillo colector está protegido con un manguito ajustable contra la penetración del agua (por ejemplo durante la limpieza del motor del vehículo mediante un aparato de limpieza a alta presión) . Por otro lado se desea eliminar del manguito ajustable, el polvo de las escobillas de carbono que forzosamente se presenta durante la operación.

Por el documento US 5, 625, 244 se conoce un dispositivo mediante el cual un ventilador que enfria las bobinas del estator, se produce una corriente de aire a través de un manguito ajustable. Aquí es desventajoso que el grado de efectividad sea insatisfactoria , además las ranuras aplicadas en la sección de base influyen sobre el apoyo de toda la máquina eléctrica.

Por lo tanto existe la tarea de presentar una solución técnica a la ventilación forzosa de un espacio en el cual se produce el polvo de carbón.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención de acuerdo con las características de la reivindicación principal tiene la ventaja de que mediante la colocación de un ventilador en el manguito ajustable se obtiene una producción efectiva de una corriente de aire o una corriente de aire de limpieza en el manguito de ajuste. Con la ayuda de esta corriente de aire de enjuague especialmente intensa, es posible eliminar el polvo de la escobilla de una manera especialmente efectiva de la cámara del anillo colector. Además de la eliminación del polvo de carbono o limadura, con este sistema se logra una reducción de la temperatura en la cámara del anillo colector. Con esta reducción de la temperatura de aproximadamente de aproximadamente 10°C puede elevarse la vida útil de las escobillas en más del 10%.

Modalidades ventajosas de la invención se desprenden de las reivindicaciones. Mediante la colocación de aspas de ventiladores que se apoyan en una placa del ventilador, se obtiene la posibilidad de conformar un ventilador, cuyo nivel de ruido provocado por las fuerzas centrifugas a través del ventilador muy especialmente en la región del eje se encuentra en el rango tolerable. Si frente a los extremos libres de las aspas del ventilador está dispuesta una zona de placa, que es parte del manguito ajustable, se mejora asi considerablemente esto el grado de efectividad del ventilador. Radialmente afuera del ventilador se encuentran orificios de salida para el aire de limpieza que se encuentra en el manguito ajustable, conducen a una expulsión especialmente efectiva del aire de enjuague y con este las partículas de polvo arrastradas. Si el ventilador tiene un diámetro exterior que es menor que el diámetro mayor de un cojinete colocado en el manguito ajustable, así se obtiene una conformación relativamente sencilla del manguito ajustable, ya que así puede evitarse el uso de los llamados carros ajustables durante la producción por vaciado. Se ha provisto que el ventilador se centra a través de una sección del eje y/o a través de una sección de un aislante, en donde el aislante porta cuando menos un contra-contacto fijo en el rotor. Esta disposición permite un centrado sencillo del ventilador sobre el eje del rotor. Para no tener que conformar el ventilador demasiado masivo, especialmente en esta zona, se prevé que en el borde interno radial del ventilador se forme una sección de manguito que se apoye sobre el aislante.

De acuerdo con otra modalidad de la invención se provee que el ventilador con su placa proteja al cojinete contra la suciedad. Además se provee que el manguito ajustable presente un orificio que permita una entrada del aire de enjuague. Este orificio puede por ejemplo estar colocado en un una zona lateral del manguito ajustable o la zona frontal o zona de transferencia entre los lados y la zona frontal (desde el extremo del cojinete ajustable opuesto al cojinete). Además ese orificio también puede ser una ranura que se transforma en un orificio del manguito ajustable, colocándose en ese orificio la flecha del soporte de escobilla y esa ranura permite la succión de aire. Para evitar el deslizamiento entre el ventilador y el eje del rotor, se provee que ese ventilador sea asegurado con el rotor mediante una conexión cohesiva (pegamento, soldadura) o positiva o por fricción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un corte longitudinal a través de una máquina eléctrica aquí con la forma de un generador de corriente alterna; La figura 2 muestra un corte longitudinal a través de la zona del anillo colector (primer ejemplo de realización) ; La figura 3 muestra un corte longitudinal parcial a través de un laberinto de ajuste con las flechas de las escobillas colocadas; La figura 4 muestra una vista en corte longitudinal de un segundo ejemplo de realización; La figura 5a muestra una vista en corte longitudinal del manguito de ajuste del segundo ejemplo de realización; La figura 5b muestra esquemáticamente la cobertura del extremo abierto del manguito ajustable con una zona de la tapa de protección; La figura 6 muestra una vista espacial en el manguito ajustable de la figura 5 con diferentes componentes colocados allí.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la figura 1 es una visa transversal a través de una máquina eléctrica 10, aquí en forma de un generador o un generador de corriente alterna para vehículos. Esta máquina eléctrica 10 presenta entre otras cosas, un alojamiento de dos partes 13, que consiste de una primera capa protectora 13.1 y una segunda capa protectora 13.2. La capa protectora 13.1 y la capa protectora 13.2 reciben un llamado estator 16, que por un lado consiste de un estator 17 en forma de anillo circular, y en el cual están formadas ranuras que se extienden axialmente y están dirigidas radialmente hacia adentro está colocado la bobina del estator 18. Este estator anular 16 rodea con su superficie ranurada dirigida radialmente hacia adentro rodea un rotor 20, el cual está conformado como rotor de garra. El rotor 20 consiste entre otras cosas de dos platinos de garras 22 y 23, en cuya periferia exterior se encuentran colocados pernos de garra que se extienden en dirección axial 24 y 25. Ambos platinos de garra 22 y 23 están colocados en el rotor 20 de tal forma que sus pernos de garra que se extienden en dirección axial 24 y 25 están alternados entre sí en la periferia del rotor 20. Con esto se obtienen los espacios intermedios magnéticos requeridos entre los pernos de garra magnetizados en sentido contrario 24 y 25 que se designan como espacios intermedios entre las garras. El rotor 20 está colocado de forma giratoria en las capas protectoras 13.1 y 13.2 a través de un eje y un cojinete 28 que se encuentra en cada lado del rotor.

El rotor presenta en total dos superficies frontales axiales, en las cuales está proviso fijamente un ventilador. Este ventilador 30 consiste en esencial de una sección en forma de placa o de disco, de la cual se extienden las aspas del ventilador de manera conocida. Este ventilador 30 sirve para hacer posible un intercambio de aire entre el lado exterior de la máquina eléctrica 10 y el espacio interno de la máquina eléctrica 10 a través de los orificios 40 en las capas protectoras 13.1 y 13.2. Para esto los orificios 40 en lo esencial están provistos en los extremos axiales de las capas de protección 13.1 y 13.2, a través de las cuales se secciona aire frió en el espacio interior de la máquina eléctrica 10 mediante un ventilador 30. Este aire frió se acelera radialmente hacia afuera mediante la rotación del ventilador 30, de tal forma que puede atravesar la cortina de bobinas 45 permeables al aire frió. Mediante este efecto se enfria la cortina de bobinas 45. El aire frió después de atravesar la cortina de bobinas 45 o después de rodear esa cortina de bobina 45 toma un camino radialmente hacia afuera, a través de los orificios 41 representados en esa figura 1.

En la figura 1 del lado derecho se encuentra una tapa de protección 47, que protege diferentes componentes de las influencias ambientales. Asi esta tapa de protección 47 etapa por ejemplo un llamado componente de anillo colector 49, que sirve para proporcionar la corriente de excitación a una bobina excitadora 51. Alrededor de estos componentes de anillo colector 49 está colocado un cuerpo de enfriamiento 53, que aquí funciona como cuerpo de enfriamiento positivo. Como cuerpo de enfriamiento negativo funciona una placa 54. En el cuerpo de enfriamiento 53 está colocada una placa de conexión 56, que sirve para conectar entre si en el cuerpo de enfriamiento 53, los diodos negativos colocados en la placa 54 y los diodos positivos no mostrados en esta representación, y con esto formar un circuito puente en si conocido .

En la capa de protección 13.2 se encuentra un cubo 60, que presenta una periferia interna cilindrica y una perforación. En esta perforación se asienta el llamado manguito ajustable 63, que tiene la tarea de recibir el llamado cojinete 28 del lado de la escobilla. Los detalles sobre esto se describen detalladamente en la figura 2. Este manguito ajustable no solo tiene una sección anular de ajuste, que se asienta directamente en el cubo 60 sino también una tapa en forma de manguito, formada en esa sección del anillo ajustable, que rodea integralmente a los contracontactos 66 fijados en el roto 20 y por lo tanto fijos, que en este caso son anillos colectores. En este contra-contacto 66 fijo en el roto se conduce un contacto deslizante no representado, que habitualmente también se conoce como escobilla. En este manguito ajustable 63 adicionalmente está colocado un ventilador 70, que impulsa el aire de limpieza que se encuentra en el manguito ajustable 63 y asi se produce la expulsión del espacio interior del manguito ajustable 63, del polvo de limadura, que se forma por el desgaste de los contactos deslizantes.

Por lo tanto se muestra una máquina eléctrica 10, en especial un generador de corriente alterna, con un estator 16 y un rotor 20, en donde el rotor porta un conductor aqui en la forma de una bobina excitadora 51 para excitar un campo electromagnético en el rotor, con un dispositivo para transmitir energía eléctrica al conductor, en donde el dispositivo para transferir la energía eléctrica cuando menos consiste de un contacto deslizante en forma de una escobilla (escobilla de grafito, carbono) y cuando menos un contracontacto fijo en el rotor. El contra-contacto fijo en el rotor en el ejemplo de realización en cuestión está realizado en forma de un anillo colector. Otra modalidad puede estar realizada por ejemplo en una máquina de corriente directa como conmutador con laminillas distribuidas periféricamente. Además la máquina eléctrica 10 presenta un manguito ajustable 63, en el cual preferentemente está dispuesto' el cojinete 28 para sostener un eje 27, que rodea una gran parte del contracontacto 66 fijo en el rotor Se ha provisto que en el manguito ajustable 63 esté provisto un ventilador 70.

En la figura 2 se muestra un corte longitudinal a través de un componente de anillo colector. También se muestra como ese componente de anillo colector y también el cojinete 28 están rodeados por el manguito de ajuste 63. El eje 27 presenta en el extremo que punta desde la parte electromagnética del rotor presenta una clavija 73, en la cual se coloca una sección de contacto 76 presenta una perforación central 79, que se asienta cuando menos por fricción sobre la clavija 73. La sección de contacto 76 con su material plástico aislante sostiene dos contra-contactos 66 fijos en el rotor, los cuales se encuentran radialmente debajo de un orificio 82. Ese orificio 82 se coloca en el anillo ajustable 63 y sirve para recibir una flecha no representada de un soporte de escobilla, con lo cual los contactos deslizantes que están colocados en el soporte de escobilla o su flecha, pueden realizar un contacto con los contra-contactos 66. Desde los contra-contacto 66 representados aquí desde su periferia interna radial sale un conductor eléctrico que se conduce hacia la izquierda dentro del material aislante y ro debajo del cojinete, esto es radialmente dentro del anillo interno del cojinete. La sección de contacto 76, con una sección 85 orientada hacia la izquierda de la parte electromagnética de rotor 20 en la figura 2, está orientada en dirección de una superficie de apoyo 88 del eje 27 y puede apoyarse allí.

En la superficie de apoyo 88 se conecta en la dirección opuesta al anillo colector 66, con una sección de eje, que está formado como asiento 91 para el cojinete 28. El cojinete 28 se asienta con su anillo interior 94 sobre el asiento 91; su anillo exterior 92 se apoya sobre la sección del anillo ajustable 100 radialmente hacia afuera y en el cubo 60. La sección del anillo de ajuste 100 se apoya mediante un collarín 103 en la capa de protección 13.2, ver también la figura 1, desde el interior de la capa de protección 13.2. Entre el cojinete y la sección de contacto 76 se encuentra colocado el ventilador con sus aspas. Desplazadas radialmente o eventualmente también de forma ligeramente axial, fuera del ventilador 70 se encuentran colocados orificios 106 en el manguito ajustable 63, que en esa posición se distribuyen en toda la periferia del manguito ajustable. El ventilador 70 con sus aspas 73 distribuye el aire que ha introducido al espacio interior del manguito ajustable 63, a través de esos orificios 106 radial o casi radialmente hacia afuera y elimina el polvo formado. Las aspas del ventilador 73 surgen sobre una placa del ventilador 109. Axialmente frente a los extremos libres 112 de las aspas del ventilador 72 se encuentra una sección plana 115 que es parte del manguito ajustable 63. Mediante esta disposición se mejora claramente el grado de efectividad del ventilador.

El ventilador 70 tiene un diámetro exterior, que es menor que el mayor diámetro del cojinete 28 colocado en el manguito ajustable 63. El ventilador 70 protege al cojinete de la suciedad con su placa de ventilador 109.

El ventilador 70 de acuerdo con la figura 2 está centrado a través de la sección de eje 118 y por medio de una sección del aislante- en particular la sección de collarín 85 - y aquí sobre su lado exterior radial. El aislante aquí es una parte o una sección de plástico de la sección de contacto 76. Alternativamente el ventilador 70 podría también estar centrado ya sea mediante la sección de eje 118 o por la sección de collarín 85 del aislante.

En el ventilador 70 en su borde interno radial 120 está formada una sección de manguito 123, que se encuentra sobre el aislante, esto es sobre el material aislante de la sección de contacto 76.

El manguito ajustable 623 presenta un orificio ya representado en la figura 1, que permite la entrada del aire de limpieza. En la figura 2 alternativamente se provee como orificio el orificio 82, que permite la entrada del aire de limpieza. En este orificio 82 se introduce preferentemente la flecha 129 de un soporte de escobilla, formándose una separación entre la flecha y el orificio 82, que permite la entrada del aire de limpieza. La flecha en la figura 3 tiene el número de referencia 129. Las escobillas 128 se introducen en el orificio 82. Se provee que el ventilador 70 sea asegurado en el rotor mediante una conexión cohesiva, positiva o por fricción.

Se provee que el ventilador 70 mantenga una determinada distancia al cojinete 28. Esto es importante para eliminar cualquier liquido que haya penetrado eventualmente al espacio intermedio, mediante un efecto centrifugo. Si la distancia es demasiado pequeña, es difícil sino imposible eliminar el líquido del cojinete y el ventilador mediante el efecto capilar. Las distancias adecuadas entre el cojinete esférico 28 y el ventilador 70 que trabaja como placa centrifuga 70 son >0.3 mm. La distancia del diámetro exterior de las aspas deberá determinarse de tal forma que se presenta una corriente de aire óptima con simultáneamente una distancia reducida al diámetro interno del anillo ajustable 63. Esto modifica la penetración de líquido en los generadores giratorios. Las distancias típicas entre el diámetro exterior y el encapsulado del diámetro interno ascienden a entre 1 y 2 mm. El ventilador tiene la tarea de producir una succión permanente en la cámara del anillo colector. El aire más frió se succiona a través del laberinto entre el regulador-anillo ajustable (separación 130), enfria el anillo colector y sale de la cámara del anillo colector a través de lo.s orificios del anillo ajustable. Estos orificios de salida se realizan paralelos al diámetro exterior del ventilador, para . eliminar del encapsulado el liquido penetrado mediante el efecto centrifugo. El número de aspas se seleccionara de tal forma que se garantice el mayor flujo de corriente posible. Un número típico de aspas es de entre 6 y 39. Los orificios en el anillo ajustable son periféricos, o sea colocados sobre toda la periferia de 360°. Con esto se garantiza la expulsión del líquido que haya penetrado en todas las posiciones de montaje. Adicionalmente estos orificios deben colocarse en el diámetro exterior mayor del anillo ajustable. Con esto se garantiza una eliminación total de los líquidos.

Como muestra la figura 4 en un segundo ejemplo de realización, la zona plana 115 alterativamente puede estar colocada a una mayor distancia de las aspas del ventilador 73 (mayor que en el primer ejemplo de realización) . Para obtener un elevado grado de efectividad preferentemente se provee una distancia tal que el manguito ajustable 63 con uno de sus extremos 116 en forma de apoyo tubular dirigido hacia el cojinete 28 de la tapa en forma de manguito se extiende axialmente cerca de las aspas del ventilador 73, que lo que la zona plana 115 está separada de las aspas del ventilador 73. Se provee que el manguito ajustable 63 presente orificios de salida 106 para el aire de limpieza, los cuales sirven para expulsar el aire generador por el ventilador 70, en donde los orificios de salida 106 están colocados ya sea radialmente fuera del ventilador 70 o desplazados axialmente con respecto al ventilador 70. El extremo en forma de apoyo tubular 116, por ejemplo en el estado de reposo de la máquina eléctrica, dificulta la penetración de líquidos a través de los orificios de salida 106. El extremo en forma de apoyo tubular 116 puede tener forma anular continua o también estar interrumpido en algunos puntos, ver por ejemplo también la figura 5. Allí se representa una interrupción 140.

La figura 5 muestra un manguito ajustable 63 cuyo extremo de la tapa opuesto al cojinete 28 está provisto con un orificio de entrada de aire 143. El manguito de ajuste 63 realizado redondo y tubular hacia el extremo 146 del manguito ajustable 63, esto es algo retraído desde el extremo 146, presenta un travesaño 149 en forma de barrera. Este puente por un lado produce un impedimento para los líquidos que potencialmente podrían penetrar. Muy especialmente colaborando con una tapa de protección 47, ver también la figura 1, que está colocada en una zona de tapa 150 en forma cóncava con una separación sobre el orificio de entrada de aire 143, la figura 5b por un lado dificulta la entrada de los líquidos y simultáneamente hace posible una buena ventilación del manguito ajustable 63.

En la pared interna 152 a lo largo del manguito ajustable 63 se extienden dos puentes 155. Estos dos puentes 155 tienen la función de un separador de agua. Si a través del orificio de entrada de aire 143 una vez se succiona o se inyecta una vez agua y otro líquido, entonces se humedece la sección superficial de la pared interna 152, que está colcoada por encima del puente 149. Además por ejemplo se humedece también el componente de anillo colector 49 y mediante el giro eventual del componente de anillo colector 49 se vuelve a expulsar el agua por centrifugación. Los puentes 155 sirven para recolectar (canalizar) el agua o dejar que se formen gotas en esos puentes 155 , que pueden eliminarse o expulsarse mediante el flujo más o menos fuente en dirección hacia el ventilador 70. Así se reduce el tiempo de permanencia del líquido en el manguito ajustable 63.

Claims (11)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una máquina eléctrica, en especial un generador de corriente alterna, con un estator (16) y un rotor (20), en la cual el rotor porta un conductor aqui para excitar un campo electromagnético en el rotor, con un dispositivo para transmitir energía eléctrica al conductor, en donde el dispositivo para transferir la energía eléctrica cuando menos consiste de un contacto deslizante y cuando menos un contracontacto (66) fijo en el rotor, con un manguito ajustable (63), en el cual está colocado preferentemente un cojinete para sostener un eje (27), que cuando menos rodea una gran parte del contra-contacto (66) fijo en el rotor, caracterizado porque en el manguito ajustable (63) está colocado un ventilador (70) .

2. La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ventilador (70) en una placa de ventilador (109) presenta aspas de ventilador (73) que se extienden desde la placa.

3. La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque se encuentra una zona plana (115) axial frente a los extremos libres (112) de las aspas de ventilador (73) que es parte de un manguito a ustable ( 63 ) .

4. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el manguito ajustable (63) presenta orificios de salida (106) para el aire de limpieza, que sirven para dejar salir el aire transportado por el ventilador (70), en donde los orificios de salida (106) están colocados ya sea radialmente fuera del ventilador (70) o desplazados axialmente del ventilador (70) .

5. La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el manguito ajustable (63) con uno de sus extremos (116) en forma de apoyo tubular dirigido hacia el cojinete (28) de la tapa en forma de manguito se extiende axialmente cerca de las aspas del ventilador (73), que lo que la zona plana (115) está separada de las aspas del ventilador (73) .

6. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el ventilador (70) presenta un diámetro exterior que es menor que el diámetro mayor de cojinete (28) colocado en el manguito ajustable (63).

7. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ventilador se centra a' través de una sección del eje (118) y/o a través de una sección de un aislante, en donde el aislante porta cuando menos un contra-contacto (66) fijo en el rotor.

8. La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque en el borde interno radial del ventilador (70) se forma una sección de manguito (123) que se apoya sobre el aislante.

9. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la placa (109) del ventilador (70) protege al cojinete (28) contra la suciedad.

10. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el manguito ajustable (63) presenta un orificio (82, 126), que permite la entrada del aire de limpieza, en el cual se introduce preferentemente una flecha (129) de un soporte de escobilla, formándose una separación (130) entre la flecha (129) y el orificio (82), que permite la entrada del aire de limpieza .

11. La máquina eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ventilador (70) se asegura en el rotor (20) mediante una conexión cohesiva, positiva o por fricción.