ES2311930T3 - Estator de un motor electrico y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Estator de un motor eléctrico que consta de un paquete de chapas (1) provisto de un aislamiento eléctrico de plástico (8) y de un buje metálico de estator (3) que puede incrustarse a presión en el orificio axial central (2) del paquete de chapas del estator (1) y forma un asiento para el rodamiento del eje del rotor (10), caracterizado porque el buje metálico del estator (3), incrustado a presión en el paquete de chapas (1) y el propio paquete de chapas (1), exceptuando la superficie periférica exterior (U) del paquete de chapas (1), están recubiertos por un forro común de plástico (8) que forma el aislamiento (8) y se genera por sobreinyección de plástico.
Description
Estator de un motor eléctrico y procedimiento
para su fabricación.
La invención se refiere a un estator de un motor
eléctrico que consta de un paquete de chapas provisto de aislamiento
eléctrico y de un buje, que forma un asiento para el rodamiento del
eje del rotor, que puede encajarse a presión en una abertura axial
central del paquete de chapas del estator. La invención se refiere
además a un procedimiento para la fabricación de un estator de este
tipo.
Ya son conocidos los motores eléctricos, en los
que los bujes de estator se encajan a presión en el interior de un
paquete de chapas de estator. Por ejemplo, el documento DE 39 05 773
A1 describe un motor eléctrico con inducido exterior provisto de una
pieza conectora con conductor de protección de diseño especial. Se
trata de un conductor de protección conectado al paquete de chapas
del estator mediante la pieza conectora del conductor de protección.
Para ello, la pieza conectora presenta un segmento central, que se
extiende en dirección axial con respecto al paquete de chapas del
estator entre un tubo soporte de rodamiento (por ejemplo, metálico)
y un vástago cilíndrico de aislamiento de un disco aislante, dicho
segmento central se extiende con un primer tramo final, unido al
conductor de protección, hacia una zona de conexión formada entre
una brida de motor y el cabezal del devanado del estator y presenta
para la conexión eléctrica un segundo tramo final mantenido
solidario por la instalación en fuerza y/o forma por un lado con el
paquete de chapas del estator y por otro lado con el tubo soporte de
rodamiento. Se facilita además una representación gráfica adecuada
del estator de este motor eléctrico ya conocido.
En el caso del estator de motor de inducido
exterior, conocido por el documento DE 36 29 049 C2, este estator
consta de un paquete de chapas, devanados y una brida de motor
dispuesta en la cara frontal, en este caso el paquete de chapas
presenta ranuras para el alojamiento de los hilos del devanado del
estator y una abertura axial central de paso, en la que se han
montado por ambas caras alargaderas guía huecas cilíndricas de los
bujes para el alojamiento de los rodamientos del eje del rotor. De
este modo, en ambas caras frontales directamente contiguas al
paquete de chapas del estator se dispone en cada caso de un disco
terminal aislante, que presenta un vástago cilíndrico hueco,
frontal, aislante, que rodea al casquillo del rodamiento y sobresale
en sentido axial por la cara del cabezal del devanado más allá del
paquete de chapas del estator. El disco terminal aislante, dispuesto
en la cara frontal opuesta a la brida del motor, forma una sola
pieza de plástico junto con el casquillo del rodamiento, su
alargadera guía y el vástago frontal aislante. Por comparación con
el documento citado antes, por la cara vuelta hacia la base del
rotor existe de forma adicional un encaje de plástico para el
rodamiento, que puede incrustarse en el paquete de chapas.
Por lo demás, en EP 769 840 B1 se describe un
motor eléctrico sin colectores que tiene un tubo soporte de
rodamiento incrustado a presión. El motor consta de un estator,
fijado sobre la brida, con devanados, de un inducido exterior que
rodea al estator por la cara opuesta a la brida del estator y un
módulo electrónico dispuesto entre la brida del estator y el
inducido exterior; en una placa de conexiones de dicho módulo está
previstos entre otros semiconductores de potencia, para cuyo
enfriamiento está previsto un cuerpo refrigerante cilíndrico hueco
de disposición y diseño especiales. Para aislar los devanados del
estator frente al paquete de chapas del mismo existen discos
aislantes incrustables. Para el asiento del eje del rotor está
previsto un tubo soporte de rodamiento que puede prensarse junto con
el paquete de chapas del estator.
En DE 27 12 824 C2 se describe un estator
conocido para el motor de inducido exterior, en el que los
aislantes, la pieza de sujeción del rodamiento y el soporte de
cabezal de devanado forman una pieza única inyectada de plástico e
incluyen al paquete de chapas del estator.
Un diseño parecido se conoce también por el
documento DE 43 22 575 A1, en el que se describe una colocación para
el rodamiento para motores eléctricos pequeños. En él, para la
sujeción móvil del rotor está previsto por lo menos un elemento de
rodamiento que descansa sobre un asiento de una pieza de sujeción de
rodamiento de un estator. La sujeción de dicha pieza de sujeción de
rodamiento está formada por un lado por segmentos de forma estable,
que posicionan el elemento de rodamiento por contacto por lo menos
con tres posiciones repartidas en la periferia, y por otro lado por
lo menos por un segmento deformable elásticamente en dirección
radial, que sujeta al elemento de rodamiento por fuerza de contacto.
Las piezas de sujeción del rodamiento se diseñan en especial desde
el punto de vista de que se garantice un asiento óptimo del
rodamiento. Pero, en este tipo de motores con asiento de plástico
para el rodamiento puede surgir el problema de que tiendan a
vibraciones, que a su vez pueden conducir a la generación de ruidos
molestos.
Un estator del tipo descrito en la introducción
es conocido por la patente US-A-4
129 796. En esta patente se describe una pieza semifabricada que
consta de un paquete de chapas de estator y un tubo de rodamiento y
está recubierta por ambas caras por un procedimiento sinterizado en
lecho fluidizado con una fina capa de plástico eléctricamente
aislante. La capa sinterizada en lecho fluidizado constituye una
capa aislante similar a un recubrimiento de barniz, pero que con
respecto a este último es algo más dura y de menor grosor. Cuando se
recubre con esta capa p.ej. un estator se forman zonas críticas en
especial los bordes, porque el recubrimiento no puede anclarse bien
en estas zonas y por ello la capa aislante puede tener
interrupciones. Desde el punto de vista tecnológico, este problema
es difícil de solucionar, requiriendo un gran derroche en técnica de
aplicación, o puede que sea incluso insoluble.
El cometido de la presente invención es
desarrollar un estator adecuado del tipo recién descrito, que pueda
fabricarse con menores costes de producción y que permite conseguir
una reducción de los ruidos generados así como un mejor aislamiento
eléctrico del asiento del rodamiento. Por lo demás debería ser
también posible fabricar de manera sencilla una conexión a tierra
del estator.
Este cometido se alcanza según la invención
recubriendo por completo el buje metálico de estator, incrustado a
presión en el paquete de chapas y también el paquete de chapas,
excepto la superficie periférica externa de dicho paquete, con una
capa común de plástico, que forma el aislamiento, que se aplica
mediante inyección sobre ellos.
La fabricación del estator de la invención es
sencilla desde el punto de vista de la técnica de producción. En
primer lugar se incrusta a presión el buje metálico del estator, que
puede ser en especial de aluminio o de acero, en el interior del
paquete de chapas. Después de la incrustación a presión se inyecta
plástico sobre esta unidad, de tal manera que (visto en sentido
axial) por ambas caras del paquete de chapa del estator se hayan
formado sujeciones para el rodamiento de bolas del eje del rotor.
Para ello se recubre totalmente con plástico el paquete de chapas
del estator, excepto su superficie periférica exterior, de modo que
en forma ventajosa ya no es necesario el aislamiento de los hilos
del devanado, con los que se puede bobinar después de la inyección
del plástico, frente al paquete de chapas del estator.
El uso de metal como material para el buje del
estator, gracias a la sujeción más estable que permite del paquete
de chapas sobre el buje metálico del estator, conduce a una mejora
de los ruidos si se compara con motores eléctricos que tienen
estatores del tipo descrito en la introducción. En los estudios
acústicos realizados por ejemplo empleando un buje de aluminio se ha
constatado que, con respecto a los asientos de plástico para el
rodamiento, se consigue una reducción notable del nivel de ruidos,
pero empleando un buje de acero para el estator se consigue de nuevo
una mejora considerable del comportamiento de ruido.
Después de introducir el rodamiento de bolas en
los lugares de sujeción del mismo, montar una placa de circuitos
impresos, establecer las conexiones y montar el rotor, se podrá
montar el motor con preferencia mediante tornillos de sujeción en la
carcasa o el lugar de utilización. Con el asiento de plástico de
rodamiento de bolas se evita que puedan tener lugar fugas eléctricas
a través de los elementos del rodamiento.
Para recepción de los tornillos de fijación, el
buje metálico del estator en una forma de ejecución preferida puede
presentar piezas sobrepuestas en forma de cúpula con taladros
roscados dirigidos en sentido paralelo al eje. Para la conexión del
conector de protección del motor eléctrico del documento ya citado
DE 39 05 773 A1 o del motor conocido por el documento DE 200 21 796
U1 se requiere un elemento de muelle especial o una pieza de
conexión del conductor de protección, pero según esta invención es
posible generar una unión metálica de tipo universal entre el
paquete de chapas del estator y el lugar de montaje gracias a las
tornillos de fijación, que se insertan en los taladros roscados, con
lo cual puede realizarse de forma sencilla una conexión a tierra del
paquete de chapas del estator.
Otras formas de ejecución ventajosas de la
invención se definen en las reivindicaciones secundarias y en la
descripción que sigue. La invención se ilustra con uno de los
ejemplos de ejecución representado en las figuras adjuntas. En
ellas:
Las figuras de 1 a 3 contienen representaciones
en perspectiva de los principales pasos de producción para la
fabricación de un estator de la invención.
En la figura 4 se representa una sección
longitudinal del estator de la invención.
En la figura 5 se representa también una sección
longitudinal del estator de la invención con el soplante radial y su
motor eléctrico.
En las figuras del plano, las mismas piezas
figuran siempre con los mismos símbolos de referencia, de modo que
por lo general bastará con describirlas una sola vez.
Tal como se representa en primer lugar en la
figura 1, el estator de la invención consta de un motor eléctrico,
por ejemplo el motor de inducido exterior representado en la figura
5, un paquete de chapas de estator 1 y un buje del estator 3 que
puede introducirse a presión en el orificio axial central 2 del
paquete de chapas 1.
El buje del estator 3 posee una forma
fundamentalmente circular. Partiendo de una pieza central 4 de forma
de disco o anillo se extienden en dirección axial en una de las
caras que en estado de montaje es la más próxima al paquete de
chapas una prolongación que puede introducirse a presión 5 (en la
figura se representa en forma cilíndrica) y en la cara opuesta (en
la figura se representan tres) piezas sobrepuestas 6 de tipo cúpula
con taladros roscados 7 dirigidos en sentido paralelo al eje, cuya
función se describe con mayor detalle a continuación.
El buje del estator 3 es de metal, con
preferencia de aluminio o de acero. En un primer paso de montaje, el
buje del estator 3 se introduce a presión en el interior del
estator, es decir, en el orificio axial 2 del paquete de chapas 1.
En la figura 2 se representa la unidad de montaje que resulta de tal
introducción a presión del buje del estator 3 en del paquete de
chapas 1.
Tal como se representa en la figura 3, la unidad
o componente resultante de la unión del buje de estator 3 y del
paquete de chapas 1 se somete a una sobreinyección o una colada de
plástico, con lo cual se obtiene un recubrimiento 8 de plástico que
forma el aislamiento, que envuelve a dicha unidad o componente (por
lo menos parcialmente, pero con preferencia de forma casi
completa).
Este aislamiento 8 no es, pues, una pieza
aislante separada, como las que se conocen ya por el estado de la
técnica (tal como se ha mencionado en la introducción) en forma de
discos aislantes postizos o encajables, sino que, aparte de la
integración en forma del buje del estator 3 en el paquete de chapas
1 para formar un componente, se obtiene además una unión adhesiva
material con el aislamiento, dicha unión se denota con el término de
plástico sobreinyectado 8.
El plástico sobreinyectado 8 brinda además la
posibilidad de determinar del modo que se desee y dentro de un
amplio marco la forma del estator de la invención, por ejemplo sus
contornos interior y exterior.
Por ejemplo, de este modo en el orificio axial 2
del paquete de chapas del estator o en un orificio 2a dispuesto en
sentido coaxial con respecto al orificio del paquete de chapas 2 y
recubierto por el plástico sobreinyectado 8 se puede formar un
asiento para el rodamiento del eje del rotor, que en la figura 5 se
indica con el número 10. En especial, el asiento del rodamiento
puede estar formado por las sujeciones del rodamiento de bolas 11,
marcadas con el número 9 en las figuras 3 y 4, dispuestas en sentido
axial (línea X-X en la figura 5) en ambas caras del
paquete de chapas del estator 1.
Tal como se ilustra en las figuras 3 y 4, es
posible además formar zonas de forma estable A (que se ven en
sentido radial) con el buje del estator 3 y con el plástico
sobreinyectado 8, dichas zonas se halla en especial en la zona de
las piezas sobrepuestas 6 de forma de cúpula del buje del estator 3,
y también zonas elásticas B, en especial en la zona entre las piezas
sobrepuestas de tipo cúpula 6. Con ello se asegura una larga
estabilidad del rodamiento.
En las figuras 3 y 4 se representa además que es
posible con ventaja formar de una sola pieza con el restante
plástico sobreinyectado 8 petacas o cavidades T (por ejemplo para el
enchufe de contactos de devanados alrededor del paquete de chapas de
estator 1) o para el encaje de elementos de unión mecánica (por
ejemplo para un engatillado).
El paquete de chapas del estator 1 (exceptuando
su superficie periférica externa U) se somete con preferencia en su
totalidad a la sobreinyección con plástico, de modo que ya no se
requiere un aislamiento adicional de los hilos del devanado
empleados en el estator de la invención (en la figura 5 se marca el
cabezal de devanado o el devanado del estator con el número 12) con
respecto al paquete de chapas del estator 1.
Tal como se ha mencionado antes, en la figura 5
se representa un soplante radial, cuyo motor eléctrico presenta un
estator de la invención. El eje del rotor 10 se apoya en el estator
a través del rodamiento de bolas 11. El rotor se marca como un todo
con la letra R, mientras que el estator de la invención se marca con
la letra S. En el estator S se halla dispuesta una placa 13 de
circuitos electrónicos 14. El rotor R y el estator S se cubren con
una tapa protectora 15.
El motor eléctrico se monta mediante tornillos
de fijación 16 sobre una carcasa del soplante 17. Dentro de esta
carcasa del soplante 17 se halla el rotor o hélice 18, que presenta
una admisión axial de aire LE y una expulsión de aire LA de sentido
radial. Cuando se emplea una carcasa metálica de soplante 17, existe
gracias a los tornillos de fijación 16 una unión metálica (es decir,
eléctricamente conductora) entre el paquete de chapas del estator 1
y la carcasa del soplante 17, que permite realizar la conexión a
tierra del paquete de chapas 1.
Tal como se desprende de la descripción
anterior, la presente invención no se limita a los ejemplos de
ejecución presentados, sino que abarca todos los medios y medidas
que tienen el mismo efecto en el sentido de la invención. Se da por
supuesto, por ejemplo, que no solo un soplante radial puede tener un
motor eléctrico con el estator de la invención, sino que también lo
pueden tener otros dispositivos accionables con motores eléctricos.
Se atribuye también significado de invención al procedimiento de
fabricación del estator de la invención descrito en las páginas
anteriores.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- paquete de capas del estator (del S)
- 2
- orificio de 1
- 2a
- orificio de 3
- 3
- buje de estator (de S)
- 4
- pieza central de 3
- 5
- pieza alargada de 3 incrustable a presión
- 6
- pieza sobrepuesta de 3
- 7
- taladro roscado de 6
- 8
- recubrimiento
- 9
- asiento del rodamiento
- 10
- eje del rotor de R
- 11
- rodamiento de bolas
- 12
- cabezal de devanado (de S)
- 13
- placa
- 14
- circuitos electrónicos
- 15
- tapa
- 16
- tornillos de fijación
- 17
- carcasa del soplante
- 18
- rueda móvil o hélice
- A
- zona de forma estable (de S)
- B
- zona elástica (de S)
- R
- rotor
- S
- estator
- T
- petaca formada por el 8
- U
- superficie periférica de 1
- X-X
- eje longitudinal.
Claims (9)
1. Estator de un motor eléctrico que consta de
un paquete de chapas (1) provisto de un aislamiento eléctrico de
plástico (8) y de un buje metálico de estator (3) que puede
incrustarse a presión en el orificio axial central (2) del paquete
de chapas del estator (1) y forma un asiento para el rodamiento del
eje del rotor (10),
caracterizado porque el buje metálico del
estator (3), incrustado a presión en el paquete de chapas (1) y el
propio paquete de chapas (1), exceptuando la superficie periférica
exterior (U) del paquete de chapas (1), están recubiertos por un
forro común de plástico (8) que forma el aislamiento (8) y se genera
por sobreinyección de plástico.
2. Estator según la reivindicación 1,
caracterizado porque el buje del estator
(3) es de aluminio.
3. Estator según la reivindicación 1,
caracterizado porque el buje del estator
(3) es de acero.
4. Estator según una de las reivindicaciones de
1 a 3,
caracterizado porque el asiento del
rodamiento está formado por sujeciones (9) del rodamiento de bolas
(11) dispuestas en sentido axial (X-X) a ambos lados
del paquete de chapas del estator (1).
5. Estator según una de las reivindicaciones de
1 a 4,
caracterizado porque el buje del estator
(3) presenta piezas sobrepuestas (6) de tipo cúpula con taladros
roscados (7) dispuestos en sentido paralelo al eje.
6. Estator según una de las reivindicaciones de
1 a 5, en especial según la reivindicación 5,
caracterizado porque en él se forman
zonas de forma estable (a) con el buje del estator (3) y el plástico
sobreinyectado (8) (vistas en sentido radial), que se hallan en
especial en la zona de las piezas sobrepuestas (6) de tipo cúpula
del buje del estator (3), y zonas elásticas (B), en especial en la
zona entre las piezas sobrepuestas (6) de tipo cúpula.
7. Estator según una de las reivindicaciones de
1 a 6,
caracterizado porque con el plástico
sobreinyectado (8) se forman petacas o cavidades (T) y/o elementos
para la unión mecánica, por ejemplo elementos de engatillado.
8. Procedimiento para la fabricación de un
estator (S) de un motor eléctrico, que presenta un paquete de chapas
(1) provisto de un aislamiento eléctrico de plástico (8) y un buje
metálico de estator (3) que puede incrustarse a presión en el
orificio axial central (2) del paquete de chapas del estator (1) y
forma un asiento para el rodamiento del eje del rotor (10),
caracterizado porque en un primer paso
del procedimiento se introduce a presión el buje metálico del
estator (3) en el paquete de chapas del estator (1), después el buje
del estator (3) y el paquete de chapas (1), exceptuando la
superficie periférica exterior (U) del paquete de chapas (1), se
recubre por completo con un forro común (8) de plástico, fabricado
por sobreinyección, que constituye el aislamiento (8) y después el
componente resultante se dota de un devanado de estator (12).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque el estator (S) se
fabrica con una o varias de las características de la pieza
características de las reivindicaciones de 2 a 7.
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