ES2257513T3 - Motor electrico. - Google Patents

Abstract

Un motor eléctrico en miniatura que comprende: un estator; un rotor que tiene un eje y un tope (18) con un diámetro exterior A; y un cojinete sinterizado impregnado en aceite (10) fijo en relación con el estator y que sirve de apoyo al rotor, teniendo el cojinete (10)una superficie (11) cilíndrica externa, un orificio central (13) que define una superficie interna (14) con un diámetro B, y una primera y segunda cara extremas (12), teniendo la primera cara extrema (12) una superficie de empuje (16) cooperando con una superficie (19) del tope (18) para formar un punto de empuje entre el rotor y el estator; caracterizado porque la superficie de empuje (16)está longitudinalmente inclinado teniendo un borde interior con un diámetro C, un borde exterior con un diámetro D y una separación axial H entre los bordes interior y exterior, con C<A<D y B<=C<=1.5B.

Description

Motor eléctrico.

Esta invención se refiere a un motor eléctrico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tal motor eléctrico es conocido por el documento DE 3 918 844 A.

Los motores eléctricos en miniatura utilizan normalmente pasantes sinterizados impregnados en aceite para los cojinetes porque son muy económicos. La función principal de los cojinetes es dar apoyo a un eje de rotor. También pueden funcionar como cojinete de empuje al confrontar un tope con el rotor. El tope a menudo viene dado por una arandela de fibra o material similar de baja fricción apoyado longitudinalmente por un escalón a modo de espaciador o collar fijado al eje, o un cambio de diámetro del eje, limitando de ese modo el movimiento axial del rotor. En algunas aplicaciones, no se utiliza la arandela, sino que el espaciador está en contacto directo con la cara extrema del cojinete, El cojinete y el tope están diseñados para ejercer un contacto superficial mutuo.

Sin embargo, cuando el cojinete y el tope están desalineados, de forma que las caras no están paralelas, observamos que el borde del tope está en contacto con la cara del cojinete y abre un agujero o surco en la misma. Esto provoca una fricción importante entre las dos partes, reduciendo la potencia de salida útil del motor. Como estos motores son muy pequeños, la pérdida de potencia puede ser importante y se conocen casos en los que ha impedido el funcionamiento posterior del motor. Sólo hace falta que el desalineamiento sea de 1 o 2 grados para que cause problemas. El desalineamiento puede deberse o bien a la mala colocación del cojinete o del tope, o a tolerancias de montaje y fabricación. Estas causas pueden llevar a desalineamientos de 5 grados o más si no se controlan debidamente.

Por el documento JP 9-264326 es conocido el prever un cojinete con. una cara de empuje que tiene una sola pestaña triangular formando un contacto inicial en línea con el tope sobre el eje. Este contacto inicial en línea está diseñado para constituir rápidamente una superficie de contacto anular. Esto se hace para mejorar la estratificación de la superficie de empuje pero no compensa el desalineamiento entre el cojinete y el eje y/o el tope.

Así mismo, existe la necesidad de una superficie de cojinete de empuje que se acomode al desalineamiento del montaje ordinario.

Por consiguiente, en un aspecto relacionado con esto, la presente invención prevé un motor eléctrico en miniatura que tiene: un estator; un rotor con un eje y una superficie de tope con un diámetro externo A; y un cojinete sinterizado impregnado en aceite que se encuentre fijo con respecto al estator y dando apoyo al rotor, siendo cilíndrica la superficie externa del cojinete, teniendo un orificio central que define la superficie interna con un diámetro B, y una primera y segunda cara extremas, teniendo la primera cara extrema una superficie de empuje cooperando con la superficie del tope para formar un punto de empuje entre el rotor y el estator; donde la superficie de empuje está longitudinalmente inclinada teniendo un borde interno con un diámetro C, un borde externo con un diámetro D y una separación axial H entre los bordes interno y externo, y donde C < A < D y B<=C<=1.5B.

Se va a describir ahora una realización preferida de la invención, a título de ejemplo solamente, en la que:

La figura 1 es una vista lateral del cojinete de acuerdo con la realización preferida;

La figura 2 es una vista en planta del cojinete de la figura 1.

La figura 3 es una explicación esquemática detallada del funcionamiento del cojinete; y

La figura 4 es una vista en sección parcial de un motor eléctrico en miniatura que incorpora el cojinete de la figura 1.

Descripción detallada de la realización preferida

El cojinete 10 de la realización preferida se muestra en las figuras 1 y 2. El cojinete 10 es un pasante de bronce sinterizado impregnado en aceite para su utilización en un motor eléctrico en miniatura. Aunque el tamaño no es crítico, ya que el tamaño del cojinete variará dependiendo de la aplicación y el tamaño del motor para el que se utiliza, es útil tener en cuenta que un cojinete común puede tener un diámetro externo (E) de 5.5 mm y un diámetro interno (B) de 2.0 mm y un ancho o grosor (T) de 1.7 mm.

El cojinete 10 tiene una superficie 11 externa radialmente cilíndrica, dos caras extremas axiales 12 y un orificio central 13 que se extiende longitudinalmente con un eje del cojinete, definiéndose el orificio 13 por una superficie radialmente interna a la que también se conoce como superficie 14 del cojinete. Las caras extremas 12 son idénticas para permitir que el cojinete se pueda utilizar en cualquier dirección. Tal como se muestra ampliado en la figura 3, cada cara extrema 12 tiene dos porciones planares concéntricas pero separadas longitudinalmente 15, 17 unidas por una superficie intermedia 16 que está inclinada longitudinalmente. La superficie intermedia 16 está inclinada hacia un plano transversal en un ángulo de 2.5º i.e., está inclinada hacia el eje en un ángulo de 87.5º. La separación axial (H) entre la porción externa y la porción interna es de 0.1 mm de modo que el cojinete tiene mayor grosor entre las porciones internas 15 que entre las porciones externas 17 de las caras extremas 12. La extensión radial de la porción interna 15 es de 0.25 mm resultando en un diámetro de 2.5 mm para un orificio con diámetro de 2.0 mm.

La figura 3 ilustra de forma esquemática el punto entre la superficie de empuje o la cara extrema del cojinete y el tope del rotor. En este ejemplo, se ha exagerado el desalineamiento para explicar el concepto con más claridad. Debido a un montaje imperfecto, el cojinete 10 y la superficie del tope del rotor 19 están desalineados, normalmente esto se debe al desalineamiento, por unos milímetros, o bien del cojinete o del eje. El tope 18 presenta una superficie de tope planar 19 en relación con el cojinete 10 pero debido al desalineamiento, la superficie del tope 19 hace contacto con el borde delantero o el borde radialmente interior de la porción intermedia 16 de la cara extrema 12. Así, la fricción entre el cojinete y el tope se mantiene a niveles mínimos gracias al reducido contacto de las superficies. Si el cojinete se encuentra desalineado con el eje, el tope 18 rozará con la superficie de empuje tan sólo en un punto, formando una película de aceite estacionaria. Si el tope se encuentra desalineado sobre el eje entonces la superficie del tope 19 rozará con el cojinete a lo largo de una superficie anular mientras gira el rotor, reduciendo así el desgaste en un solo punto del cojinete.

Para evitar que el tope 18 abra un surco en las porciones planares de la cara extrema de cojinete 12, el tope 18 ha de tener un diámetro externo A que sea superior al diámetro C del borde interno de la parte intermedia 16 e inferior al diámetro D del borde exterior de la parte intermedia 16, i.e. C<A<D.

Aunque es deseable que el ángulo de la parte intermedia 16 sea superficie al ángulo de desalineamiento entre el cojinete 10 y la superficie del tope 19 para que estén en contacto en el borde radial mente interno de la parte intermedia 16, se pueden obtener resultados satisfactorios cuando el desalineamiento es mayor, provocando que el borde externo del tope 18 se ponga en contacto con la parte intermedia 16. Esto dará lugar a una fricción por contacto elevada, pero sería menor que la que ocurriría si la cara extrema 12 del cojinete fuera plana. Como tal, el ángulo X, el ángulo de la porción intermedia 16 en relación con un plano radial del cojinete, es idóneamente un poco más grande que el desalinea miento medio o máximo esperado entre el cojinete 10 y la superficie del tope del rotor 19. Esto varía dependiendo de la capacidad de montaje, las tolerancias de fabricación, el tamaño del motor, etc. Para un motor pequeño común, puede que llegue a los 10º, pero a menudo es menos, digamos unos 2º o 3º. Por lo tanto, es probable que X se encontrara entre 1º y 10º, i.e., 1º<=X<=10º pero es preferible que esté en torno a los 2.5º.

Aunque la realización preferida tiene dos porciones planares unidas por una superficie de empuje intermedia, se pueden obtener buenos resultados si se elimina una o ambas superficies planares. La conveniencia de tener una u otra superficie planar dependerá de la aplicación, el tamaño del cojinete, y el método de montaje que se utilice. Así mismo, la utilización de un cojinete con caras extremas idénticas o diferentes dependerá de las preferencias del diseñador. Como tal el borde interno de la superficie intermedia de empuje 16 puede tener un diámetro C que sea igualo mayor al diámetro B del orificio de la superficie del cojinete (i.e., superficie planar interna cero) pero menor que o igual a alrededor de 1.5 veces el diámetro B.

Generalmente, es mejor que el diámetro C sea lo menor posible, y se han obtenido resultados muy favorables cuando el diámetro C ha estado entre 1.1 y 1.3B. En la práctica, debido a la conveniencia de distanciarse del chaflán, C no podrá ser igual a B aunque, teóricamente, ésta sería la situación ideal.

Ya que el diámetro externo E del cojinete depende de la aplicación, la extensión radial de la porción planar externa puede variar. Normalmente se requiere una pequeña región planar para presionar el cojinete contra el retén de cojinete del motor pero no es esencial.

El tope 18 del rotor puede ser la cara extrema axial de un espaciador o collar encajado en el eje, para limitar el movimiento axial del eje. De forma alternativa, puede ser una arandela de empuje la que se encaje en el eje y que esté apoyada longitudinalmente por un escalón creado por un espaciador o collar encajado en el eje o por un cambio de diámetro del eje del rotor. La arandela de empuje ayuda a reducir la fricción y el desgaste entre el cojinete y el escalón.

Así, la presente invención prevé un motor 20 tal como se muestra en la figura 4 con un cojinete del tipo de pasante sinterizado impregnado en aceite que tiene fricción reducida en un punto de empuje con el rotor cuando el punto de empuje se encuentra desalineado.

La realización descrita más arriba es dada únicamente a título de ejemplo en cuanto a cómo se puede poner en práctica la invención y varias modificaciones resultará evidentes para los expertos en la materia sin apartarse del ámbito de la invención tal y como está definida en las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, la superficie de empuje se muestra como si fuera parcialmente cónica pero podría ser curvada, redondeada, o podría unir ligeramente los bordes interior y exterior de la superficie de empuje con el resto de la cara axial del cojinete y quizás los bordes interior y/o exterior de la superficie de empuje no están bien definidos.

Claims (12)

1. Un motor eléctrico en miniatura que comprende: un estator; un rotor que tiene un eje y un tope (18) con un diámetro exterior A; y un cojinete sinterizado impregnado en aceite (10) fijo en relación con el estator y que sirve de apoyo al rotor, teniendo el cojinete (10) una superficie (11) cilíndrica externa, un orificio central (13) que define una superficie interna (14) con un diámetro B, y una primera y segunda cara extremas (12), teniendo la primera cara extrema (12) una superficie de empuje (16) cooperando con una superficie (19) del tope (18) para formar un punto de empuje entre el rotor y el estator; caracterizado porque la superficie de empuje (16) está longitudinalmente inclinado teniendo un borde interior con un diámetro C, un borde exterior con un diámetro D y una separación axial H entre los bordes interior y exterior, con C<A<D y B<=C<=1.5B.

2. Un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que 1.1B<=C<=1.3B

3. un motor de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la primera cara extrema (12) tiene una primera superficie (17) planar anular que se extiende desde la superficie de empuje (16) hasta una periferia radial externa (11) de la cara extrema (12) del cojinete (10).

4. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera cara extrema (12) del cojinete (10) tiene una segunda superficie (15) anular plana que se extiende desde le borde interno de la superficie de empuje (16) hacia el orificio central (13).

5. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el extremo axial del orificio (13) del cojinete (10) está biselado formando una boca y la superficie de empuje (16) se extiende desde la boca.

6. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la separación axial H está entre 0.1 mm y 0.5 mm.

7. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la superficie de empuje (16) está inclinada hacia el eje en un ángulo X en el que 85º <=X<=89.5º.

8. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda cara extrema (12) es sustancialmente idéntica a la primera cara extrema (12) del cojinete (10).

9. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la superficie del tope (19) del rotor es una cara extrema axial de un espaciador encajado en el eje.

10. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 8, en el que el tope (18) es una arandela de baja fricción encajada en el eje y apoyada longitudinalmente por un escalón del rotor.

11. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la superficie de empuje (16) es sustancialmente un tronco redondeado.

12. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera cara extrema (12) está suavemente contornea-
da.