WO2022133556A1 - Máquina elétrica girante e anel pescador para máquina elétrica girante - Google Patents

Máquina elétrica girante e anel pescador para máquina elétrica girante Download PDF

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WO2022133556A1
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ring
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projection
fish
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Samuel Santos Borges
Douglas Eyng FRITZEN
Cassiano Antunes Cezario
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Weg Equipamentos Eletricos S.A.
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    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Definitions

  • the present invention relates to an electric rotating machine and, more specifically, to an electric rotating machine having a fish ring to increase the flow of lubricant directed to the bearing of a rotating electric machine and, consequently, generate a reduction in the bearing temperature.
  • Electric rotating machines are widely known in the art, and basically comprise a static part (stator) and a rotating part (rotor). They can comprise both electric motors and electric generators.
  • rotating machines comprise a shaft partially housed in a housing that defines a cavity where the rotor/stator assembly is installed, and the interface between the shaft and the static components is performed by bearings.
  • bearings are usually lubricated with oil or grease.
  • some rotating electrical machines comprise a reservoir of oil or other lubricating fluid in which the bearing is disposed, being constantly lubricated during the operation of the machine. Correct lubrication of the bearing prevents an excessive increase in its temperature.
  • the present invention relates to a rotating electrical machine of the type that comprises a housing that delimits an internal cavity that houses a rotor/stator assembly, the rotor being arranged on a main axis of the machine, a lubricant reservoir defining a hub part having an inner surface, and at least one bearing coupled to the main shaft and supported by the hub part and a bushing, wherein the machine comprises a fish ring for increasing the flow of oil passing through the bearing.
  • the fish ring is fixed to the bushing and arranged between the main shaft of the machine and the inner surface of the hub part.
  • the fish ring comprises a wall of substantially circular cross-section and at least one elongated, inclined projection on an external surface of the wall.
  • Each elongated and angled projection has a lower edge and an upper edge, and the rotation of the fish ring generates a pressure difference between the lower edge and the upper edge to force the lubricant towards at least one bearing.
  • the elongated and inclined projection can, for example, be selected from helical projection, straight inclined projection or curved inclined projection.
  • the fish ring has an upper edge that is preferably fixed by interference in a recess formed in the bushing.
  • the ring is secured by alternative means, such as by key, splines or screws, among others.
  • the machine according to the present invention may further comprise a sealing cup between the shaft and a lower portion of the hub part.
  • the fish ring comprises five spaced apart angled and elongated projections. In other embodiments of the invention, the number and shape of the projections may be different.
  • Figure 1 - is a perspective view of a rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 2 - is a partial sectional view of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention, the lubricant reservoir region of the machine being shown;
  • Figure 3 - is a perspective view of a fishing ring according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 - is a front view of a fishing ring according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 - is a top view of a fishing ring according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 - is a front view showing the mounting of the fish ring according to an embodiment of the present invention on an electrical machine bushing;
  • Figure 6a - is a view of the AA section illustrated in figure 6.
  • Figure 1 shows a perspective view of an electric motor incorporating a fish ring according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a partial illustration, with a sectional view, of the electric motor incorporating a fish ring according to an embodiment of the present invention, showing the region where the engine's lubricant reservoir is located.
  • the electric motor 1 comprises a housing where a main axis 2 of the machine is partially housed.
  • the housing defines a cavity in which the rotor/stator assembly of the machine is housed.
  • the assembly is formed by a stator and a rotor, concentric to the stator, and the rotor is arranged on the main shaft.
  • the machine further comprises a lubricant reservoir 3 that defines an internal volume for receiving the lubricant, for example, oil.
  • At least one bearing 4 is provided internally to the lubricant reservoir 3, so that the at least one bearing 4 is partially submerged in the lubricant present inside the reservoir.
  • the reservoir comprises a hub part 3a, on which the bearing is partially supported and on which the shaft 2 is supported by means of a bushing 5.
  • a sealing cup 6 is provided between the shaft 2 and the lower portion of the hub part 3a.
  • a fish ring 7 is provided internally to the hub part 3a.
  • the fish ring 7 is fixed to the bushing 5.
  • the inner surface 7b of the upper edge of the ring 7 interference fits into a corresponding recess 5a on the lower edge of the bushing 5.
  • the inner surface 7b of the upper edge of the ring 7 may comprise a stop wall 7c for the lower edge of the bushing 5.
  • Figure 3 shows a preferred embodiment of the fish ring 7.
  • the ring 7 comprises a wall of substantially circular cross-section, such as a cylindrical or conical wall, and on whose external surface are provided by the at least one angled and angled projection 8.
  • the fish ring 7 comprises five angled and elongated projections 8 spaced apart. In other embodiments of the invention, the number and shape of the projections may be different.
  • the ring 7 has five projections elongated and inclined 8 spaced, but the number of projections may be different.
  • the elongated and inclined projections 8 have a helical shape, but other shapes can be used, such as that of straight or curved inclined elongated projections.
  • the fish ring 7 is sized so that there is a spacing between the most radially outer edge of the projections 8 on the cylindrical wall of the ring 7 and the inner surface of the hub part 3a of the lubricant reservoir 3.
  • This spacing should be dimensioned so that it is small enough to generate the pressure difference between the lower 8a and upper 8b edges of the projection 8 to allow for the aforementioned pumping effect, but at the same time avoid mechanical drag between the components, which would generate heat and heat the lubricant, impairing the correct functioning of the solution.
  • this spacing is from 0.1 to 1.5% of the diameter of the cylindrical wall 7a of the fish ring 7 (see figure 2).

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica girante do tipo que compreende uma carcaça que delimita uma cavidade interna que aloja um conjunto rotor/estator, sendo o rotor disposto em um eixo principal (2) da máquina, um reservatório de fluido lubrificante (3) definindo uma parte de cubo (3a) definindo uma superfície interna, e pelo menos um rolamento (4) acoplado ao eixo principal (2) e suportado pela parte de cubo (3a) e por uma bucha (5). A máquina compreende um anel pescador (7) fixado à bucha (5) e disposto entre o eixo principal (2) da máquina e a superfície interna da parte de cubo (3a), em que o anel pescador (7) compreende uma parede de seção transversal substancialmente circular (7a) e pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) em uma superfície externa da parede (7a), cada projeção alongada e inclinada possuindo uma borda inferior (8a) e uma borda superior (8b) e em que a rotação do anel pescador gera uma diferença de pressão entre a borda inferior (8a) e a borda superior (8b) para forçar o lubrificante em direção ao pelo menos um rolamento (4).

Description

MÁQUINA ELÉTRICA GIRANTE E ANEL PESCADOR PARA MÁQUINA ELÉTRICA GIRANTE
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica girante e, mais especificamente, a uma máquina elétrica girante tendo um anel pescador para aumentar a vazão de lubrificante direcionada ao rolamento de uma máquina elétrica girante e, consequentemente, gerar uma redução na temperatura do rolamento.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Máquinas elétricas girantes são largamente conhecidas da técnica, e compreendem basicamente uma parte estática (estator) e uma parte girante (rotor). Elas podem compreender tanto motores elétricos quanto geradores elétricos.
[0003] Como sabido pelos técnicos no assunto, máquinas girantes compreendem um eixo parcialmente alojado em uma carcaça que define uma cavidade onde é instalado o conjunto rotor/estator, sendo que a interface entre o eixo e os componentes estáticos é realizada por rolamentos.
[0004] Para prevenção de falhas e prolongamento de sua vida útil, os rolamentos são geralmente lubrificados a óleo ou graxa. Assim, algumas máquinas elétricas girantes compreendem um reservatório de óleo ou de outro fluido lubrificante no qual o rolamento é disposto, sendo constantemente lubrificado durante a operação da máquina. A correta lubrificação do rolamento previne um aumento excessivo de sua temperatura.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[0005] É um objetivo da presente invenção proporcionar uma solução técnica capaz de prevenir falhas relacionadas a uma lubrificação inadequada de pelo menos um rolamento da máquina elétrica girante.
[0006] É outro objetivo da presente invenção proporcionar uma solução técnica capaz de aumentar a vazão de lubrificante que passa pelo rolamento durante a operação da máquina.
[0007] É mais um dos objetivos da presente invenção proporcionar uma máquina elétrica girante com um anel pescador capaz de aumentar a vazão de lubrificante que passa pelo rolamento durante a operação da máquina.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0008] A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica girante do tipo que compreende uma carcaça que delimita uma cavidade interna que aloja um conjunto rotor/estator, sendo o rotor disposto em um eixo principal da máquina, um reservatório de lubrificante definindo uma parte de cubo com uma superfície interna, e pelo menos um rolamento acoplado ao eixo principal e suportado pela parte de cubo e por uma bucha, em que a máquina compreende um anel pescador para aumentar a vazão de óleo que passa pelo rolamento.
[0009] O anel pescador é fixado à bucha e disposto entre o eixo principal da máquina e a superfície interna da parte de cubo. Na concretização preferida da invenção, o anel pescador compreende uma parede de seção transversal substancialmente circular e pelo menos uma projeção alongada e inclinada em uma superfície externa da parede. Cada projeção alongada e inclinada possui uma borda inferior e uma borda superior, sendo que a rotação do anel pescador gera uma diferença de pressão entre a borda inferior e a borda superior para forçar o lubrificante em direção a pelo menos um rolamento.
[0010] A projeção alongada e inclinada pode ser, por exemplo, selecionada dentre projeção helicoidal, projeção inclinada reta ou projeção inclinada curva.
[0011] Em uma concretização da invenção, o anel pescador possui uma borda superior que é fixada preferencialmente por interferência em um rebaixo formado na bucha. Em outras concretizações, o anel é fixado por meios alternativos, como por chaveta, estrias ou parafusos, dentre outros.
[0012] A máquina de acordo com a presente invenção pode compreender ainda um copo de vedação entre o eixo e uma porção inferior da parte de cubo. Em uma concretização da invenção, o anel pescador compreende cinco projeções inclinadas e alongadas espaçadas. Em outras concretizações da invenção, o número e formato das projeções podem ser diferentes.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0013] A presente invenção será descrita a seguir com mais detalhes, com referências aos desenhos anexos, nos quais:
[0014] Figura 1 - é uma vista em perspectiva de uma máquina elétrica girante de acordo com uma concretização da presente invenção;
[0015] Figura 2 - é uma vista parcial em corte de uma máquina elétrica girante de acordo com uma concretização da presente invenção, sendo mostrada a região de reservatório de lubrificante da máquina;
[0016] Figura 3 - é uma vista em perspectiva de um anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção;
[0017] Figura 4 - é uma vista frontal de um anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção;
[0018] Figura 5 - é uma vista superior de um anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção;
[0019] Figura 6 - é uma vista frontal mostrando a montagem do anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção em uma bucha de máquina elétrica; e
[0020] Figura 6a - é uma vista do corte AA ilustrado na figura 6.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0021] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um motor elétrico incorporando um anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção.
[0022] Embora a presente invenção seja descrita incorporada em um motor elétrico, deve ser entendido que a solução da presente invenção poderia ser igualmente aplicada a outras máquinas elétricas que compreendem um reservatório de lubrificante como, por exemplo, qualquer máquina elétrica girante com tais características.
[0023] A Figura 2 mostra uma ilustração parcial, com um corte seccional, do motor elétrico incorporando um anel pescador de acordo com uma concretização da presente invenção, sendo mostrada a região em que se encontra o reservatório de lubrificante do motor.
[0024] Conforme pode ser visto na Figura 2, o motor elétrico 1 compreende uma carcaça onde é parcialmente alojado um eixo principal 2 da máquina. A carcaça define uma cavidade em que é alojado o conjunto rotor/estator da máquina. Como sabido pelos técnicos no assunto, o conjunto é formado por um estator e um rotor, concêntrico ao estator, e o rotor é disposto no eixo principal. [0025] A máquina compreende ainda um reservatório de lubrificante 3 que define um volume interno para recepção do lubrificante, por exemplo, óleo. Pelo menos um rolamento 4 é previsto internamente ao reservatório de lubrificante 3, de modo que o pelo menos um rolamento 4 fica parcialmente submerso no lubrificante presente dentro do reservatório.
[0026] Na concretização ilustrada na figura, o reservatório compreende uma parte de cubo 3a, em que o rolamento é parcialmente suportado e no qual o eixo 2 é suportado por meio de uma bucha 5. Um copo de vedação 6 é previsto entre o eixo 2 e a porção inferior da parte de cubo 3a.
[0027] Um anel pescador 7 é previsto internamente à parte de cubo 3a. Em uma concretização da invenção, melhor ilustrada nas figuras 6 e 6a, o anel pescador 7 é fixo à bucha 5. Assim, em uma concretização da invenção, melhor ilustrada nas figuras 3 a 6a, a superfície interna 7b da borda superior do anel 7 encaixa por interferência em um rebaixo correspondente 5a na borda inferior da bucha 5.
[0028] Nesse sentido, como melhor ilustrado nas figuras 3 e 5, a superfície interna 7b da borda superior do anel 7 pode compreender uma parede de batente 7c para a borda inferior da bucha 5.
[0029] A Figura 3 mostra uma concretização preferida do anel pescador 7. Conforme pode ser visto nessa figura, o anel 7 compreende uma parede de seção transversal substancialmente circular, tal como uma parede cilíndrica ou cônica, e em cuja superfície externa são proporcionadas pelo menos uma projeção alongada e inclinada 8. Em uma concretização preferencial da invenção, o anel pescador 7 compreende cinco projeções inclinadas e alongadas 8 espaçadas. Em outras concretizações da invenção, o número e formato das projeções podem ser diferentes.
[0030] Assim, com a rotação do anel pescador 7 e devido à inclinação das projeções 8, é gerada uma diferença de pressão entre a borda inferior 8a e a borda superior 8b de cada projeção 8, sendo criado um “efeito de bombeamento” que força o lubrificante para cima, em direção às pistas do pelo menos um rolamento 4.
[0031] Na concretização mostrada nas figuras, o anel 7 possui cinco projeções alongadas e inclinadas 8 espaçadas, mas o número de projeções pode ser diferente.
[0032] Além disso, na concretização preferida mostrada nas figuras, as projeções alongadas e inclinadas 8 possuem formato helicoidal, mas outros formados podem ser utilizados, como por exemplo, o de projeções alongadas inclinadas retas ou curvadas.
[0033] O anel pescador 7 é dimensionado de modo que há um espaçamento entre a borda mais radialmente externa das projeções 8 na parede cilíndrica do anel 7 e a superfície interna da parte de cubo 3a do reservatório de lubrificante 3. [0034] Esse espaçamento deve ser dimensionado para que seja pequeno o suficiente para gerar a diferença de pressão entre as bordas inferior 8a e superior 8b da projeção 8 para permitir o efeito de bombeamento acima mencionado, mas ao mesmo tempo evite o arraste mecânico entre os componentes, o que geraria calor e aqueceria o lubrificante, prejudicando o correto funcionamento da solução. [0035] Em uma concretização, esse espaçamento é de 0, 1 a 1 ,5% do diâmetro da parede cilíndrica 7a do anel pescador 7 (vide figura 2).
[0036] Tendo sido descritos exemplos de concretizações da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

6 REIVINDICAÇÕES
1. Máquina elétrica girante do tipo que compreende uma carcaça que delimita uma cavidade interna que aloja um conjunto rotor/estator, com o rotor disposto em um eixo principal (2) da máquina, um reservatório de lubrificante (3) com uma parte de cubo (3a) definindo uma superfície interna, e pelo menos um rolamento (4) acoplado ao eixo principal (2) e suportado pela parte de cubo (3a) e por uma bucha (5), caracterizada por compreender: um anel pescador (7) fixado à bucha (5) e disposto entre o eixo principal (2) da máquina e a superfície interna da parte de cubo (3a), em que o anel pescador (7) compreende uma parede de seção transversal substancialmente circular (7a) e pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) em uma superfície externa da parede (7a), a pelo menos uma projeção alongada possuindo uma borda inferior (8a) e uma borda superior (8b) e em que a rotação do anel pescador gera uma diferença de pressão entre a borda inferior (8a) e a borda superior (8b) para forçar o lubrificante em direção ao pelo menos um rolamento (4).
2. Máquina, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) é uma projeção helicoidal.
3. Máquina, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) é uma projeção inclinada reta.
4. Máquina, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) é uma projeção inclinada curvada.
5. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o anel pescador (7) possui uma borda superior que é fixada por interferência em um rebaixo (5a) formado na bucha (5).
6. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um copo de vedação (6) entre o eixo (2) e uma porção inferior da parte de cubo (3a). 7
7. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o anel pescador (7) compreende pelo menos duas projeções alongadas e inclinadas (8).
8. Máquina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o anel pescador (7) é dimensionado de modo que há um espaçamento entre uma borda mais radialmente externa da pelo menos uma projeção (8) e uma superfície interna da parte de cubo (3a) do reservatório de lubrificante (3), em que o espaçamento é de 0,1 a 1 ,5% de um diâmetro da parede (7a) do anel pescador (7).
9. Anel pescador (7) para uma máquina elétrica girante do tipo que compreende uma carcaça que delimita uma cavidade interna que aloja um conjunto rotor/estator, sendo o rotor disposto em um eixo principal (2) da máquina, um reservatório de lubrificante (3) definindo uma parte de cubo (3a) com uma superfície interna, e pelo menos um rolamento (4) acoplado ao eixo principal (2) e suportado pela parte de cubo (3a) e por uma bucha (5), o anel pescador (7) sendo caracterizado pelo fato de que compreende uma parede de seção transversal substancialmente circular e pelo menos uma projeção alongada e inclinada (8) em uma superfície externa da parede, em que o anel pescador (7) é dimensionado para ser disposto entre o eixo principal (2) da máquina e a superfície interna da parte de cubo (3a).
10. Anel pescador (7), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos duas projeções alongadas e inclinadas são selecionadas dentre projeções helicoidais (8), projeções inclinadas retas ou projeções inclinadas curvas.
11. Anel pescador (7), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende cinco projeções alongadas e inclinadas (8) espaçadas.
PCT/BR2020/050582 2020-12-23 2020-12-23 Máquina elétrica girante e anel pescador para máquina elétrica girante WO2022133556A1 (pt)

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