PT1203440E - Acoplador magnético permanente com entre-ferros reguláveis. - Google Patents

Description

Descrição EPÍGRAFE: "ACOPLADOR MAGNÉTICO PERMANENTE COM ENTRE-FERROS REGULÁVEIS"

CAMPO TÉCNICO

Esta invenção refere-se a acopladores magnéticos que possuem rotores magnéticos permanentes cooperantes e rotores condutores eléctricos separados por entre-ferros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Acopladores magnéticos permanentes do tipo geral revelados na Patente Norte Americana N°. 5.477.094 têm um rotor magnético e um rotor condutor que interagem para transmitir potência entre os veios de entrada e saida. O rotor magnético tem vários magnetos permanentes espaçados circunferencialmente tendo os seus pólos opostos separados por entre-ferros provenientes de elementos condutores eléctricos fornecidos pelo rotor condutor em lados axiais opostos do rotor magnético. É preferível, em muitas aplicações, que os entre-ferros sejam rapidamente ajustáveis depois da instalação do acoplador para obter ou variar o "início suave" no arranque, significando que, inicialmente, durante o arranque, há um deslocamento rotativo razoável entre os rotores o que reduz gradualmente ao mínimo, em poucos segundos, quando o eixo mecânico faz subir a velocidade de zero até a um máximo. É necessário um torque de arranque inferior para accionar uma determinada carga se o acoplador for ligado à carga, de tal 1 forma que se realize um arranque suave durante o início. Da mesma forma, existe um impacto menor no sistema de transferência de energia quando se efectua um arranque suave. 0 fornecimento do ajuste dos entre-ferros permite a adaptação de um determinado acoplador magnético para um desempenho máximo numa variedade de aplicações de carga sem a necessidade de alteração do número de magnetos no rotor magnético. 0 fornecimento do referido ajuste após a instalação do acoplador torna o campo capaz de ajustar o arranque suave de um acoplador sem remover ou desengatar o acoplador se a carga na instalação for alterada.

Os resumos da Patente Japonesa vol. 017, N°. 604 (M1506), de 8 de Novembro de 1993, correspondendo à Patente Japonesa 05 179984 A, revela um dispositivo de transmissão de energia destinado a transferir energia de um motor para uma unidade auxiliar através duma ligação magnética. Neste dispositivo, uma placa accionada actua para rodar um magneto na vizinhança de uma placa condutora, placa essa que é ligada a uma placa rotativa da unidade auxiliar que é ligada a uma placa fixa da unidade auxiliar através da unidade de apoio.

Os resumos da Patente Japonesa vol. 1995, N°. 07, datada de 31 de Agosto de 1995, que corresponde à Patente Japonesa 07 111773 A, revelam um dispositivo de acoplamento magnético que actua para aplicar um torque de rotura a um eixo de rotação. A Patente Europeia N°. 0855515 revela uma unidade de bomba destinada a veículos motores, através do que o propulsor de uma bomba é accionado através dum acoplamento magnético com um eixo de rotação.

Os resumos da Patente Japonesa Vol. 017, N°.490 (M1474), datada de 6 de Setembro de 1993, correspondendo à Patente Japonesa 05 118345 A, revela um limitador de torque no qual um torque retardador é aplicado a um veio de rotação por um par 2 de placas de histerese localizadas em cada lado dum magneto, sendo o magneto montado nos veios de rotação. A Patente Norte Americana 5.739.627 revela um acoplador magnético ajustável permanente no qual o torque transmitido pode ser ajustado rodando os módulos magnéticos fornecidos num rotor magnético que é accionado por ligação magnética a um veio accionador. A Patente Norte Americana 5.473.209 descreve um sistema de travões para um veio de accionamento. O sistema de travões compreende um rotor contendo magnetos, que está montado no eixo de accionamento, e um par de placas condutoras eléctricas rotativas separadas do rotor por entre-ferros. As placas são montadas de modo deslizante para variar a extensão dos entre-ferros e controlar, dessa forma, o torque de rotura. A Patente WO 98/47215 descreve um acoplador magnético compreendendo um primeiro disco possuindo um conjunto de magnetos permanentes e disposto para rodar em torno de um primeiro veio, e um segundo disco tendo um condutor composto e disposto para rodar em torno dum segundo veio. Os magnetos e condutor são separados de tal forma que a rotação do primeiro disco provoca a rotação do segundo disco devido à ligação electromagnética.

RESUMO DA INVENÇÃO A presente invenção destina-se a fornecer um sistema de ajustamento da folga de ar que é fácil de utilizar no campo após instalação da ligação. A presente invenção fornece um acoplador magnético ajustável compreendendo: um primeiro e segundo veio rotativo possuindo um eixo rotativo coaxial; uma caixa montada no referido primeiro veio e rodeando o referido veio; um rotor magnético montado no referido segundo veio e estendendo-se 3 radialmente dentro da referida caixa, a partir do referido segundo veio, o referido rotor magnético contendo magnetos permanentes; duas unidades condutoras eléctricas transportadas de modo móvel pela referida caixa e espaçadas por entre-ferros dos referidos magnetos, em lados opostos do rotor magnético; e dispositivos de ajustamento dos entre-ferros para controlar a localização axial das referidas unidades condutoras eléctricas, axialmente em relação à referida caixa, e sendo o rotor magnético capaz de fazer variar selectivamente e independentemente cada um dos referidos entre-ferros, para as porções terminais roscadas 22b, 22c, dos parafusos 22, para segurar os parafusos e elementos de montagem 18, 20 conjuntamente, como uma unidade rigida.

Um par respectivo de casquilhos escalonados 27a, 27b recebe as hastes do parafuso 22a, para funcionar como deslizes para um par de unidades condutoras 28, 29, compreendendo um par de anéis condutores eléctricos 30a, 30b, preferivelmente de cobre, e um par de anéis de suporte magnéticos 31a, 31b, preferivelmente de aço macio. Os anéis condutores eléctricos são seguros aos anéis de suporte por parafusos 32 possuindo hastes roscadas nos elementos de suporte 31a, 31b, e possuindo cabeças biseladas apoiadas nos anéis 30a, 30b, afluindo com as faces anelares que são adjacentes ao rotor magnético 12. Os orifícios complementares 33a, 34a, existentes nos anéis 30a-30b e 31a-31b, contêm os casquilhos 27a, 27b.

Os anéis de suporte 31a, 31b têm orifícios biselados 36 dispostos para cooperar com os orifícios roscados 37 que atravessam os elementos de montagem 18, 20, da caixa 10. Os parafusos de ajuste 38 são roscados nos orifícios 37 e possuem cabeças biseladas 38a livres para rodar nos orifícios biselados dos anéis de suporte 31a, 31b, reactivos ao girarem pela aplicação duma ferramenta nas extremidades exteriores dos 4 parafusos. Para receber a ferramenta, as extremidades dos parafusos 38, podem ser ranhuradas, reentrantes, ou externamente configuradas com faces planas. Os parafusos 38 têm pares de porcas de fecho 39.

Deverá entender-se que visto que as cabeças 38a dos parafusos de aperto 38 são mantidas nos orifícios biselados 36 pelos anéis condutores eléctricos 30a, 30b sobrepostos, a rotação dos parafusos 38 resulta no movimento axial das unidades condutoras 28, 29, ajustando, dessa forma, a largura dos entre-ferros 40, 41 entre os anéis condutores eléctricos 30a, 30b, e um conjunto de magnetos permanentes 42 apresentados pelo rotor magnético 12. Estes magnetos são montados num conjunto de orifícios de acoplamento 43, dispostos num padrão circular, que se estende através dum disco de rotor magnético 44 de material não magnético. O disco 44 é montado através dos parafusos 46 no núcleo 15. O acoplador descrito tem os seus núcleos 14, 15 fixos nos veios 16, 17, quer por acoplamentos por compressão 46, 46', fixos no lugar por parafusos 46a. Antes da montagem do acoplador nos veios 16-17, os anéis de suporte 31, 31b, são normalmente montados no disco de montagem 18 e no anel de montagem 20, após inserção dos casquilhos 27a, 27b, sendo então os anéis condutores eléctricos 30a, 30b montados através de parafusos 32 nos anéis de suporte para formar subconjuntos. Em seguida, o núcleo 14 é aplicado no veio 16, juntamente com o subconjunto que compreende o disco 18 e a unidade condutora 28, e o outro subconjunto que compreende o anel 20 e a unidade condutora 29 é inserido sobre a extremidade aberta do veio 17 para rodear, de uma forma solta, este veio. O próximo passo consiste em instalar a unidade do rotor magnético 12 com o seu núcleo 15 montado no veio 17. Então, quando os parafusos 22 são instalados, por inserção longitudinal, através dos 5 elementos de montagem 18, 20, e os casquilhos 27a, 27b, de tal forma que quando são aplicadas as porcas 26, a caixa 10 é montada com as unidades condutoras 28, 29, suportadas pela caixa e espaçadas por entre-ferros 40, 41, dos magnetos 42.

Quando o veio 16 é accionado por uma força-motriz, são induzidas correntes de Foulcaut nos elementos condutores eléctricos 30a, 30b, pelo fluxo magnético emitindo a partir dos magnetos e limitado pelos elementos de suporte ferrosos 31a, 31b. O efeito magnético resultante, criado nos elementos condutores eléctricos 30a, 30b, provoca a repulsão das unidades condutoras 28, 29 a partir do rotor magnético 12 e resulta na rotação das unidades condutoras 28, 29 e caixa 10, accionando desse modo o veio 17 em resposta à rotação do veio 16, mas a uma velocidade rotacional inferior, definida como o deslize. O deslize de arranque e o último deslize após o arranque é determinado pela extensão dos entre-ferros 40, 41. Os parafusos de ajuste 38 tornam possível ajustar os entre-ferros depois do acoplador ter sido instalado e operado sob condições particulares de carga verificadas nesse local de utilização. Os entre-ferros são ajustados por tentativa e erro para a afinação fina do início suave e os deslizes de funcionamento a fim de serem mais vantajosos para as condições de funcionamento experimentadas.

Para ajudar a obter o ajuste igual dos parafusos 38, podem ser afixadas marcas de indexação nos elementos de suporte 18, 20, radiado a partir da periferia das bocas dos orifícios 37 para se adaptar a uma ranhura indicadora longitudinal nos parafusos. Além disso, podem ser inseridas faixas calibradas nos entre-ferros e os parafusos 38 apertados até que uma pressão igual seja sentida nas faixas calibradas. Se bem que normalmente é preferível que os entre-ferros 40, 41 tenham a 6 mesma largura, não é essencial para um eficaz funcionamento do acoplador.

As Figuras 2 e 3 ilustram uma segunda modalidade da invenção na qual o mecanismo de ajuste especifico é variado. Por outro lado, as partes que são as mesmas que na primeira modalidade têm o mesmo número de referência. Na segunda modalidade, um conjunto de montagens de parafuso de ajuste 50 estão localizadas entre parafusos espaçadores 22 e estendem-se numa relação paralela uns com os outros. Cada montagem do parafuso de ajuste 50 compreende componentes de parafusos 51-52 unidos por um acoplador de manga 53. O componente de parafuso 51 possui uma secção de cabeça redonda 51a, uma secção roscada intermédia 51b, e uma secção de haste 51c, preferencialmente com um ou mais lados planos 51d, tal como fornecido por uma secção transversal quadrada, por exemplo, como representado na Figura 3. Da mesma forma, o componente de parafuso 52 tem uma secção de cabeça redonda 52a, uma secção intermédia roscada 52b, e uma secção de haste 52c, preferivelmente com um ou mais lados planos complementando a secção de haste 51c. As roscas das secções roscadas 51b-42c têm o mesmo passo mas são de direcção oposta. O acoplador de manga tem um orificio longitudinal que o atravessa, 53a, configurado para receber e interligar-se com as secções de haste 51c, 52c, de tal forma que, quando os componentes de parafuso 51-52 são acoplados pelo acoplador de manga 53, os componentes de parafuso girarão em uníssono. Conjuntos de parafusos 54, 54' são enroscados nos orifícios radiais adjacentes às extremidades opostas da manga 53 para encaixar num lado plano das secções de haste 51c, 52c e segurar a manga contra o movimento longitudinal relativo à unidade de parafuso associado 50. As secções da cabeça 51, 52a, dos componentes do parafuso, são formadas com ranhuras circunferenciais para 7 receber grampos em forma de C, 56, e as suas extremidades externas são ranhuradas ou, por outro lado, configuradas para receber uma chave de fendas ou outra ferramenta para rodar selectivamente as montagens do parafuso de ajuste 50.

Para receber os componentes do parafuso de ajuste 51-52, o disco de montagem 18, as unidades condutoras 28-29, e a placa de montagem 20, têm conjuntos de orifícios de alinhamento. Os orifícios gue atravessam as unidades condutoras 28-29 são enroscados opostamente para combinarem com as secções enroscadas 51b, 52b, respectivamente, dos componentes de parafusos de ajuste, e os orifícios, que atravessam os elementos de montagem 18, 20, são, preferivelmente, dimensionados para receberem, de forma deslizante, os componentes de parafusos 51-52.

Quando as montagens do parafuso de ajuste 50 estão em posição de funcionamento, são enroscadas através das unidades condutoras 28, 29, e estendem-se para fora através dos componentes de montagem 18, 20 da caixa 10, e são seguras contra o movimento axial relativo à caixa pelos grampos em forma de C, 56. Será evidente que, quando as unidades do parafuso de ajuste 50 são rodadas, o resultado será semelhante ao movimento axial das unidades condutoras 28, 29, ao longo dos espaçadores 22, em direcção ao magneto rotor 12 ou afastando-se deste, dependendo da direcção de rotação seleccionada para as montagens do parafuso de ajuste.

Consequentemente, é obtido um ligeiro ajuste igual dos entre-ferros 40, 41, simplesmente rodando progressivamente as montagens de parafuso 50. A montagem da segunda modalidade é realizada como na primeira modalidade, exceptuando o facto de ser eliminado o passo de aplicação dos parafusos de ajuste 38, e as unidades dos parafusos de ajuste 50, com os grampos em forma de C, 56, 8 preferivelmente no lugar, serem instalados como no passo final, após se ter terminado a montagem da caixa por aplicação dos parafusos espaçadores 22. A instalação das unidades do parafuso 50 pode ser efectuada pelo aparafusamento do componente do parafuso 51 através da unidade condutora 28, com a unidade condutora numa posição de espaçamento máximo confinando com o disco de montagem 18, e pelo aparafusamento semelhante do outro componente de parafuso 52 através da outra unidade condutora 29, ficando a última com uma posição de espaçamento máxima confinando com a placa de montagem 20, depois de deslizar a manga de acoplamento 53 completamente na haste 51c. Durante a instalação descrita dos componentes do parafuso 51, 52, estes são aparafusados nas unidades condutoras 28, 29 até que os grampos em forma de C 56, encaixam ligeiramente nas faces externas do disco de montagem 18 e placa de montagem 20. Seguidamente, a manga 53 é deslocada em parte axialmente para a haste adjacente 52c, e os parafusos fixos 54, 54' são apertados contra as hastes 51c, 52c. Com a disposição descrita, a manga 53 faz com que os componentes do parafuso 51, 52 rodem em uníssono, os parafusos 54 fixos, a montagem 54' evitando que eles se separem, e os grampos em forma de C 56, evitam que a unidade do parafuso de ajuste montada 50 se mova axialmente em relação à caixa 10. Será evidente que nesta modalidade pode ser fornecido um ombro anelar nos componentes do parafuso 51, 52, no local, nos grampos em forma de C 56.

As Figuras 4-5 ilustram uma terceira modalidade na qual o mecanismo de ajuste do entre-ferros compreende tensores 70 que se estendem entre as unidades do condutor entre os parafusos espaçadores 22. Cada tensor 70 tem duas hastes de parafuso não rotativas 71-72 formadas com secções terminais roscadas opostas 71a-72a aparafusadas numa manga de acoplamento central 9 73. As roscas das secções terminais 71a-72a têm direcção oposta e são complementadas pelas roscas no orifício da manga 73, de tal forma que, quando a manga é rodada, as hastes 71-72 movem-se em uníssono na direcção uma da outra, ou na direcção oposta, dependendo da direcção em que a manga é rodada. As hastes do tensor 71-72 podem ser mantidas num encaixe fixo com os rotores condutores 28, 29, de uma forma adequada. Por exemplo, os grampos em forma de C, 74, podem interligar-se com as hastes 71-72 e adaptam-se sobre a aresta dos rotores condutores. Num tal caso, os grampos em forma de U podem ter pernas bifurcadas 74a, 74b interligando-se com as ranhuras 75 nas hastes 71-72. Como representado na Figura 5, as porções ranhuradas das hastes podem ter uma secção quadrada transversal para fornecer abas encaixadas por rebordos interiores planos 74c, as bifurcações das pernas do gancho 74a, 74b. Os parafusos 76 estendem-se através da rede central 74d dos grampos em forma de U, e são enroscados na aresta dos rotores condutores, para fixar os grampos 74 e os tensores 70 no local. As mangas 73 são, preferivelmente hexagonais na sua forma exterior para receber uma chave para ajuste, ou são fornecidas com orifícios radiais para receber uma ferramenta para rodar as mangas para ajustar a extensão ou retracção dos tensores para aumentar ou diminuir os entre-ferros 40-41.

Se bem que é preferível colocar o rotor magnético entre os dois elementos condutores 30a-30b, a caixa 10 pode ter dois rotores magnéticos no lugar dos elementos condutores, e um rotor condutor único no lugar do rotor magnético 12. Neste caso, o rotor condutor compreenderia, dois anéis condutores montados em lados opostos dum disco ferroso, seguros pelos parafusos 46 no núcleo 15.

Pelo que foi dito deverá compreender-se que, embora tenham sido aqui descritas modalidades específicas da invenção, para 10 fins de definido ilustração, podem efectuar-se várias alterações como pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 14 de Agosto de 2007 11

Claims (9)

1. Reivindicações 1- Um acoplador magnético ajustável compreendendo: Um primeiro (16) e um segundo (17) veio rotativos possuindo um eixo rotativo coaxial; Uma caixa (10) montada no referido primeiro veio (16) e rodeando o referido eixo; e Um rotor magnético (12) montado no referido segundo veio (17) e estendendo-se radialmente no interior da referida caixa (10) a partir do referido segundo veio (16), o referido segundo rotor magnético contendo magnetos permanentes (42), Caracterizado por o acoplador magnético ajustável compreender ainda: Duas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b) suportadas de modo móvel na referida caixa (10) e espaçadas por entre-ferros (40, 41), dos referidos magnetos (42) em extremidades opostas do rotor magnético (12); e Meios de ajustamento dos entre-ferros para controlar a localização axial das referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), axialmente relativamente à referida caixa (10) e ao rotor magnético (12) capazes de fazer variar selectiva e independentemente cada um dos entre-ferros (40, 41) .
2. 2- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°.l, caracterizado por o dispositivo de ajuste do entre-ferros ser acoplado à caixa (10) e ser rotativamente ajustável para mover selectivamente as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b) relativamente aos magnetos (42). 1
3. 3- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°.l, caracterizado por a referida caixa (10), incluir elementos alongados que se estendem paralelamente ao referido eixo, e as referidas unidades condutoras eléctricas (10) serem montadas de modo deslizante nos referidos membros.
4. 4- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°. 3, caracterizado por o referido meio de ajustamento dos entre-ferros incluir parafusos de ajustamento (38, 50) que se estendem entre a referida caixa (10) e as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), de tal forma que a rotação dos parafusos de ajuste (38, 50) faz variar os referidos entre-ferros (40, 41) posicionando as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), ao longo dos referidos elementos.
5. 5- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°. 3, caracterizado por o referido dispositivo de ajustamento do entre-ferros incluir tensores (70) que se estendem entre as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), para mover selectivamente as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), em uníssono, em direcções opostas em direcção ou afastando-se do referido rotor magnético (12) para fazer variar os referidos entre-ferros (40, 41).
6. 6- Um acoplador, de acordo com qualquer uma das Reivindicações N°.l a N°.3, caracterizado por o referido dispositivo de ajuste dos entre-ferros incluir uma unidade de ajuste do parafuso (50), com secções roscadas (51b, 52b), tendo as suas roscas com direcções opostas, interagindo as referidas secções roscadas (51b, 52b) com as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b), de tal forma que a rotação da referida unidade de parafuso (50) move reactivamente as unidades condutoras eléctricas em uníssono em direcções opostas.
7. 7- Um acoplador, de acordo com qualquer das reivindicações N°.l a N°.4, caracterizado por a referida 2 caixa (10) compreender um disco de montagem (18) montado no referido veio (16), um anel de montagem (20), axialmente espaçado do referido disco de montagem (18), e elementos espaçadores (22) estendendo-se entre o referido disco (18) e o anel (20), radialmente para fora do referido rotor magnético (12), e sendo as referidas unidades condutoras eléctricas (30a, 30b) montadas de modo deslizante nos referidos elementos espaçadores (22).
8. 8- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°.7, caracterizado por o referido dispositivo de ajuste do entre-ferros compreender um primeiro conjunto de parafusos de ajuste dos entre-ferros (38) estendendo-se entre o referido disco de montagem (18) e uma das referidas unidades condutoras eléctricas (30a) e um segundo conjunto de parafusos de ajuste de entre-ferros (38) estendendo-se entre o referido anel de montagem (20), e outra das referidas unidades condutoras eléctricas (30b).
9. 9- Um acoplador, de acordo com a Reivindicação N°. 8, caracterizado por o referido conjunto de parafusos de ajuste de entre-ferros possuir um encaixe roscado com o referido disco de montagem (18), e o referido conjunto de parafusos de ajuste possuir um encaixe enroscado com o referido anel de montagem (20). Lisboa, 14 de Agosto de 2007 3