ES2311930T3 - Estator de un motor electrico y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

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.

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Signos empleados en las figuras

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.