ES2243890T3

ES2243890T3 - Ventilador con proteccion ip integrada.

Info

Publication number: ES2243890T3
Application number: ES03706474T
Authority: ES
Inventors: Michael Weisser
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-02
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2023-02-11
Also published as: US9490676B2; DE10306653A1; EP1481458B1; AU2003208828A1; EP1481458A1; WO2003075433A1; ATE300802T1; DE20302576U1; US20050123423A1; DE50300874D1

Abstract

Ventilador, en particular ventilador para aparatos, que presenta: un motor de accionamiento de inducido exterior (103), que presenta un estator interior (22) y un rotor exterior (34) separado de éste por un espacio de aire (52); un tubo (24) que lleva los cojinetes unido a una pieza base (46), sobre el que está dispuesto el estator interior (22); una pieza de tipo olla (4, 56; 58, 70), que u está unida por un extremo a la pieza base (46), u constituye un espacio anular (54) que encierra al estator interior (22) esencialmente con estanqueidad al fluido, u se extiende con una pared (56; 70) a modo de diafragma a través del espacio de aire (52) entre el estator interior (22) y el rotor exterior (34), y u por su otro extremo está unida esencialmente con estanqueidad al fluido al extremo del tubo (24) que lleva los cojinetes más alejado de la pieza base (46).

Description

Ventilador con protección IP integrada.

Los tipos de protección de máquinas eléctricas son indicados con abreviaturas, por ejemplo el tipo de protección IP 23, en el que se exige una protección frente a salpicaduras de agua en dirección transversal u oblicua, o el tipo de protección IP 44, en el que se requiere protección frente a salpicaduras de agua desde todas las direcciones. La invención se refiere a un ventilador que es adecuado para tipos de protección altos.

Un ventilador tiene la mayoría de las veces una caja de ventilador con nervios de reforzamiento integrados, una brida con cojinetes dispuestos en ella, un dispositivo de sujeción para el eje del rotor, así como un estator con una placa de conexiones unida por bridas. Por el documento DE 200 12 673 U1 es conocido que tal ventilador presente esencialmente un estator, un paquete de chapas, un devanado, un tubo de estator, así como una placa de conexiones y un rotor. El rotor está formado esencialmente por un imán de rotor, una campana de rotor, en la que están colocadas las paletas del ventilador, y un cubo del rotor.

En los motores eléctricos que son empleados en las llamadas salas limpias, en un entorno húmedo y agresivo, es necesario dotar a las piezas sensibles de un motor, como por ejemplo el devanado y la placa de conexiones, de una capa de protección para satisfacer altos requisitos de aislamiento y protección, es decir, tal ventilador debe tener un determinado tipo de protección, según el empleo.

Así, por ejemplo, es conocido por el documento WO98/19382, refundir el estator de un motor eléctrico con resina sintética. El objeto de esta publicación consiste esencialmente en configurar la unión entre el estator y la placa de conexiones de manera más fácil. Los procedimientos para la generación de una tal capa de protección, tales como inmersión, rociado, impregnación al vacío, impregnación a presión bajo vacío, aplicación gota a gota son conocidos por el estado de la técnica.

Además se sabe que estos procedimientos no sólo requieren un trabajo mecánico posterior, sino que tampoco están en situación de satisfacer las condiciones de tipos de protección altos.

El objeto de la invención es proporcionar una disposición de un ventilador, que permita una protección IP integrada, preferiblemente también para normas de aislamiento y protección altas.

Según la invención este objeto se lleva a cabo por el contenido de la reivindicación 1. Tal ventilador aúna un montaje fácil, una producción barata y consciente del ambiente con un funcionamiento seguro, incluso en condiciones ambientales muy duras, y resultan tiempos de ciclo cortos en su fabricación.

Otras ventajas y características de la presente invención resultan de los ejemplos de realización descritos a continuación y representados en los dibujos, así como de las reivindicaciones subordinadas. Muestran:

Fig. 1, una vista en planta desde arriba de una caja de ventilador según una primera forma de realización de la invención, vista en la dirección I de la Fig. 2,

Fig. 2, un corte, visto a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1,

Fig. 3, una ampliación del detalle III de la Fig. 2,

Fig. 4, una vista en planta desde arriba de una brida, vista en la dirección IV de la Fig. 5,

Fig. 5, un corte, visto a lo largo de la línea V-V de la Fig. 4,

Fig. 6, un corte a través de una brida con el estator colocado,

Fig. 7, un corte a través de un ventilador completo según la primera forma de realización de la invención,

Fig. 8, una ampliación del detalle VIII de la Fig. 7,

Fig. 9, vista en planta desde arriba de una caja de ventilador con una cubierta de protección según una segunda forma de realización de la invención, vista en la dirección IX de la Fig. 10,

Fig. 10, un corte, visto a lo largo de la línea X-X de la Fig. 9,

Fig. 11, una vista en planta desde arriba de una tapa de cubierta, vista en la dirección XI de la Fig. 12, y

Fig. 12, un corte visto a lo largo de la línea XII-XII de la Fig. 11.

Las figuras 1 y 2 muestran una caja de ventilador 2. En ellas, la caja de ventilador 2 presenta en la cara trasera varias cavidades 4 de tipo olla realizadas esencialmente redondas y colocadas en diferentes escalones, véanse las figuras 2 y 3, cuya pared está designada con 56. Las escalones que así se producen están unidos fijamente a los sectores exteriores de la caja de ventilador 2. Adicionalmente nervios de reforzamiento 8 colocados opcionalmente elevan la rigidez de las cavidades 4 de tipo olla y garantizan un asiento sin oscilaciones de una brida 101 de estator (Fig. 5 y 6) en la caja del ventilador 2. Dentro de la cavidad 4 de tipo olla más profunda se encuentra, dispuesta en el centro, una elevación realizada esencialmente redonda. Ésta sirve para el posicionamiento y fijación de la brida 101 del estator, véase la Fig. 6. Adicionalmente se encuentra un cordón de soldadura 10 sobre la cara superior de una de las cavidades 4 de tipo olla realizadas esencialmente redondas, véase la Fig. 3. Su finalidad se deducirá de la siguiente descripción.

Las figuras 4 y 5 muestran una brida 101 en estado sin componentes. En ellas, la brida 101, realizada esencialmente redonda, presenta varias cavidades 14, realizadas esencialmente redondas, dispuestas concéntricas, un tubo 24 que lleva los cojinetes esencialmente cilíndrico y una pieza base 46. Esta última está realizada como placa redonda o disco sin perforación, es decir, las cavidades 14 están realizadas a modo de una perforación ciega como está representado.

La brida 101 (Fig. 5) está hecha preferentemente de plástico, por ejemplo de poliamida con 30% de plástico reforzado con fibra de vidrio, aunque también puede estar fabricada de otros materiales, como por ejemplo, aluminio, acero, etc. En esta brida 101 está insertada una garra de sujeción 20, cuya forma exterior está adaptada a la forma de la cavidad 14 en la forma representada, y que está dotada de ganchos de retención 21, como está representado. Después son introducidos a presión los cojinetes de bolas 16 y la pieza distanciadora 18.

A continuación según la Fig. 6 es deslizado un estator 22 sobre el tubo 24 que lleva los cojinetes hasta una posición final fijada determinada. La fijación del estator 22 puede realizarse por pegado o compresión en la posición final necesaria. Sin embargo, son posibles también otros métodos de fijación y bloqueo, como por ejemplo encaje de clip, por medio de ganchos de retención, etc. Puesto que el equipamiento de la brida 101 con los cojinetes de bolas 16, la pieza distanciadora 18, la garra de sujeción 20, el estator 22, y a continuación el rotor 34, se realiza por el mismo sitio, concretamente en la Fig. 6 por arriba, resultan en el montaje ventajas de automatización considerables.

La brida 101 completamente equipada según la Fig. 6 es desplazada después a la cara trasera de la caja del ventilador 2. El posicionamiento y centrado de la brida 101 se realiza así por la elevación 6 (Fig. 2 y 3) que se encuentra dentro de las cavidades 4 de la Fig. 2 de tipo olla dispuestas concéntricas. Para ello una de las cavidades 14 (Fig. 5), del tubo 24 que lleva los cojinetes de la Fig. 6 se encaja en la elevación 6, véase la Fig. 7.

En la Fig. 6 está representada en un corte la brida 101 en estado equipado. Esta brida 101 presenta así dentro de las cavidades 14 los dos cojinetes de bolas 16, la pieza distanciadora 18, así como la garra de sujeción 20. El estator 22 es fijado separado sobre el tubo 24 que lleva los cojinetes realizado esencialmente redondo en sección transversal. Este estator 22 se compone esencialmente de un paquete de chapas 26, un devanado 28 y una placa de conexiones 30. Sobre la placa de conexiones 30 se encuentran componentes electrónicos 32, que pueden ser destruidos por la humedad y medios agresivos, como por ejemplo aire salino.

La Fig. 7 muestra en un corte el montaje de un ventilador según el primer ejemplo de realización de la invención. En él, el ventilador se compone de una caja de ventilador 2, la brida 101 completamente equipada con los cojinetes de bolas 16, la pieza distanciadora 18, la garra de sujeción 20, y un motor de inducido exterior conmutado electrónicamente (ECM) 103. Éste está compuesto esencialmente por el estator 22 y un rotor 34. Este rotor 34 está formado esencialmente por un imán 36 de rotor, una campana 38 de rotor, un eje 40 de rotor anclado fijamente a la campana de rotor, así como un cubo 42 de rotor. El rotor 34 está dispuesto esencialmente en un estado de equilibrio magnético respecto al paquete de chapas 26 del estator, para reducir o evitar una fuerza magnética entre el rotor 34 y el estator 22 que actúa en la dirección axial.

La Fig. 8 muestra, muy ampliada, cómo el sector de pared 56 de la cavidad 4 de tipo olla está dispuesto a modo de diafragma en el espacio de aire 52 y aísla al estator 22 del rotor 34.

La brida 101 premontada es desplazada en el montaje tan lejos en la cara trasera de la carcasa 2 del ventilador hasta que la pieza base 46 de la brida 101 se apoya sobre el cordón de soldadura 10, como está representado en la Fig. 8.

La caja de ventilador 2 con la brida 46 montada es conducida después a través de una instalación de soldadura por ultrasonidos. En ésta es calentado apropiadamente el cordón de soldadura 10 y llevado a fusión. Por el propio peso de la brida 46 o por presión adicional sobre la brida ésta adopta su posición definitiva sobre la cara trasera de la caja del ventilador 2. Tras la solidificación del cordón de soldadura 10' fundido (Fig. 8), la pieza base 46 de la brida 101 es unida con estanqueidad al fluido y fijamente a la cara trasera de la caja del ventilador 2. La brida 101 puede también ser pegada, comprimida o fijada por un procedimiento de otro tipo a la cara trasera de la caja del ventilador 2. El procedimiento de fijación de la brida 101 se adapta en cada caso al material empleado para la caja del ventilador y para la brida.

Por la cara opuesta de la pared trasera de la caja 2 del ventilador es insertado centrado un resorte compensador 44, véase la Fig. 7. La campana 38 del rotor con el imán 36 del rotor y el eje 40 del rotor fijamente anclado es introducida a continuación en la caja. Para ello es comprimido el resorte compensador 44 y el eje 40 introducido hasta que los ganchos de retención 21 del miembro de sujeción 20 encajan en una ranura periférica 48 del eje 40 del rotor. El eje 40 del rotor y la campana 38 del rotor unida a él con las paletas 50 de ventilador proyectadas son así asegurados axialmente respecto al estator 22. El resorte compensador 44 sirve para la compensación de una holgura axial entre el rotor 34 y el estator 22, para el montaje en la forma representada y para el tensado de los cojinetes de bolas 16.

En el primer ejemplo de realización está pues el estator 22 incluyendo la placa de conexiones 30 sobre su cara superior en la Fig. 6 y 7 encerrado por la cavidad 4 de tipo de olla, cuya pared 56 se extiende a través del espacio de aire 52, véase la Fig. 8, y forma un espacio anular 54 que encierra al estator interior 22. La cavidad 4 está unida con estanqueidad al fluido en su extremo libre a la pieza de brida 46, como está representado en la Fig. 8. El extremo superior del tubo 24 que lleva los cojinetes de las figuras 6 y 7, cuyo extremo inferior está cerrado, constituye una unión con el saliente 6 de la cavidad 4 de tipo olla, y el eje 40 es conducido a través de este saliente 6. Con ello se obtiene un aislamiento barato del estator 22 con muy buenas propiedades.

Las figuras 9 a 12 muestran una segunda variante de realización para un ventilador con protección IP integrada. Para las piezas iguales o que actúan igual que en la Fig. 1 han sido empleados los mismos símbolos de referencia. El ventilador tiene una caja de ventilador 2 con una brida 12 inyectada, véase la Fig. 10. Esta brida 12 está formada esencialmente por una pieza base 46 y un tubo 24 que lleva los cojinetes, así como una o varias cavidades 14 dispuestas centradas. En el tubo 24 que lleva los cojinetes son introducidos a presión cojinetes de bolas 16, como está representado. A continuación el estator 22 completo con el paquete de chapas 26, el devanado 28 y la placa de conexiones 30 incluyendo los componentes electrónicos 32 es deslizado sobre el tubo 24 que lleva los cojinetes. El estator 22 es desplazado sobre el tubo 4 que lleva los cojinetes hasta que ha alcanzado una posición final fijada determinada. En esta posición final el estator 22 es enclavado en el tubo 24 que lleva los cojinetes por compresión, pegado u otras posibilidades de fijación.

A continuación una tapa de cubierta 58 (Fig. 11 y 12), que está realizada esencialmente redonda, es puesta sobre el estator 22. La tapa de cubierta 58, tras haber sido puesta encima del estator 22, está situada sobre la pieza base 46 de la brida 12, véase la Fig. 10, y en esta posición final es unida a la caja del ventilador 2, por ejemplo por pegado. Así, la tapa de cubierta 58 constituye junto con la caja del ventilador 2 una unión estanca al fluido. A continuación es colocado un resorte compensador 44 centrado respecto a la pared trasera de la caja del ventilador. Una campana 38 de rotor con imán 36 de rotor y eje 40 de rotor anclado fijamente es introducido a continuación en la caja. Así, el resorte compensador 44 es comprimido y el eje 40 es introducido en el tubo 24 que lleva los cojinetes hasta que la ranura periférica 48 del eje 40 del rotor sea visible por la cara trasera de la caja del ventilador 2. A continuación es introducido un anillo de seguridad 60 en la ranura periférica 48 del eje 40 del rotor. El eje 40 del rotor y la campana 38 del rotor unida a él con las paletas de ventilador 50 inyectadas son por tanto asegurados axialmente respecto al estator 22. El resorte compensador 44 sirve, por tanto, para la compensación de una holgura axial entre el rotor 34 y el estator 22 y tensa los cojinetes de bolas 16 relativamente entre sí. Tras el montaje se cierra la abertura del tubo 24 que lleva los cojinetes en la forma representada, por ejemplo por una placa indicadora del tipo.

Las figuras 11 y 12 muestran la tapa de cubierta 58 abierta por la parte frontal. Esta presenta aquí una o varias cavidades 62 de tipo olla, dispuestas centradas y realizadas esencialmente redondas. Además se encuentra en el centro un orificio de paso 68 provisto de un cuello, que posibilita que tras el montaje del ventilador el eje 40 del rotor pueda ser conducido a través de la caja. En este cuello de la cavidad 68 sobresale, como está representado en la Fig. 10, el extremo libre del tubo 24 que lleva los cojinetes y constituye así una junta. Un sector cilíndrico 70 de la tapa de cubierta 58 se extiende a modo de diafragma a través del espacio de aire 52 del motor, véase la Fig. 10.

La ventaja de esta invención consiste en que con esta disposición puede ser producida barata y consciente del ambiente. A favor de ello se pueden citar los enormes ahorros de material y tiempo, así como los tiempos de ciclo cortos en la fabricación. Además en la fabricación de estatores y de la protección IP necesaria que ello conlleva, no son necesarios refundidos de PUR ni herramientas. Fallos como rechupes, grietas y burbujas, que se producen en los métodos conocidos, son evitados. Por tanto, se suprime un trabajo de acabado que requiere tiempo. Además éste procedimiento es el más adecuado para grandes series, ya que puede ser reajustado rápida y eficazmente a las diferentes variantes.

La invención no está limitada a los ejemplos de realización representados y descritos, sino que comprende también todas las realizaciones que actúan igual en el sentido de la invención.

Claims

1. Ventilador, en particular ventilador para aparatos, que presenta: un motor de accionamiento de inducido exterior (103), que presenta un estator interior (22) y un rotor exterior (34) separado de éste por un espacio de aire (52); un tubo (24) que lleva los cojinetes unido a una pieza base (46), sobre el que está dispuesto el estator interior (22); una pieza de tipo olla (4, 56; 58, 70), que

\bullet: está unida por un extremo a la pieza base (46),

\bullet: constituye un espacio anular (54) que encierra al estator interior (22) esencialmente con estanqueidad al fluido,

\bullet: se extiende con una pared (56; 70) a modo de diafragma a través del espacio de aire (52) entre el estator interior (22) y el rotor exterior (34), y

\bullet: por su otro extremo está unida esencialmente con estanqueidad al fluido al extremo del tubo (24) que lleva los cojinetes más alejado de la pieza base (46).

2. Ventilador según la reivindicación 1, en el que el otro extremo está unido esencialmente con estanqueidad al fluido al extremo del tubo (24) que lleva los cojinetes más alejado de la pieza base (46) por una unión de enchufe.

3. Ventilador según la reivindicación 1 ó 2, en el que la pieza base (46) está unida (10') esencialmente con estanqueidad al fluido a la caja del ventilador (2).

4. Ventilador según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza base (46) está unida a la caja del ventilador (2) con estanqueidad al fluido por soldadura de ultrasonidos (10').

5. Ventilador según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de tipo olla (4; 56) presenta un cordón de soldadura (10) para la fabricación de una unión de soldadura.

6. Ventilador según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que en el tubo (24) que lleva los cojinetes está prevista una cavidad (24), en la que están previstas una pieza distanciadora (18), un miembro de sujeción (20) determinado para la fijación del eje (44), y una pluralidad de cojinetes de bolas (16).

7. Ventilador según la reivindicación 6, en el que la cavidad (14) del tubo (24) que lleva los cojinetes está realizada a modo de un agujero ciego (14).

8. Ventilador según la reivindicación 6 ó 7, en el que la cavidad (14) del tubo (24) que lleva los cojinetes está realizada en su extremo cerrado de tal modo que esencialmente conduce en dirección radial a un miembro de sujeción (20) dispuesto allí (Fig. 6).

9. Ventilador según una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el rotor está realizado como rotor exterior (34) con una campana (39) de rotor, a la que está fijado un eje (40) de rotor, y entre esta campana (38) de rotor y el anillo interior de uno de los cojinetes de bolas (16) está previsto un resorte de presión (44) que puede ser comprimido en el montaje, para posibilitar un encajamiento del miembro de sujeción (20) dispuesto en la cavidad (14) del tubo (24) que lleva los cojinetes en una ranura anular (48) prevista en el eje (44) del rotor.

10. Ventilador según la reivindicación 9, en el que el miembro de sujeción (20) presenta al menos un gancho de retención (21), que en estado montado encaja en la ranura anular (48) prevista en el eje (44) del rotor.

11. Ventilador según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que el motor está realizado como motor de inducido exterior (103) conmutado electrónicamente, cuyo rotor (34) presenta un imán (36) de rotor y que presenta un estator (22) con un paquete de chapas (26) de estator, encontrándose dicho estator al menos por sectores radialmente dentro del imán (36) de rotor.

12. Ventilador según la reivindicación 11, en el que el rotor (34) está dispuesto esencialmente en un estado de equilibrio magnético respecto al paquete de chapas (26) de estator para reducir o evitar una fuerza magnética que actúe en dirección axial entre el rotor (34) y el estator (22).

13. Ventilador según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de tipo olla (6; 56) está realizada integral con la caja del ventilador (2).

14. Ventilador según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la pieza base (46) unida al tubo (24) que lleva los cojinetes está realizada integral con la caja del ventilador (2).

15. Ventilador según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cierre estanco al fluido entre la pieza de tipo olla (58, 70) y la pieza base (46) se realiza por pegado, soldadura u otro de los métodos de unión de uso corriente.

16. Ventilador según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor (34) presenta un eje (40) que está asegurado axialmente por un anillo de seguridad (60) que encaja en una ranura periférica (48) del eje (40).