ES2349154T3

ES2349154T3 - Bombas de agua para estanques, acuarios, surtidores y recintos de agua similares.

Info

Publication number: ES2349154T3
Application number: ES07009460T
Authority: ES
Inventors: Andreas Hanke; Herbert Lambers
Original assignee: Oase Pumpen Wuebker Soehne GmbH and Co Maschinenfabrik
Current assignee: Oase Pumpen Wuebker Soehne GmbH and Co Maschinenfabrik
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2010-12-28
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: DE102006027001A1; CA2591191C; EP1865202A2; CN101086260A; CA2591191A1; EP1865202A3; US20070286752A1; CN101086260B; DE502007004689D1; EP1865202B1; ATE477420T1

Abstract

Bomba de agua para estanques u otros recintos de agua similares, equipado con una carcasa (1) que comprende una parte de carcasa de bomba (2), que posee una abertura de aspiración (4) y una abertura de salida (5) y en . la cual una rueda motriz (8) con un árbol (9) está dispuesta. de formas rotatoria, como asimismo comprende esta carcasa una parte de carcasa de motor (3) en la que se encuentran alojados un motor eléctrico de conmutación electrónica, con una armadura (12) y con varias bobinas (13), dispuestas sobre los polos (22) de la armadura, así como un rotor (14) que es giratorio por el interior de estas bobinas ; en este caso, la armadura (12) está hecha de unio paquete de respectivos recortes de chapa de una sola pieza, mientras que el rotor (14), que está realizado en forma de un imán permanente bipolar, y la armadura (12) están separados entre si por medio de un tubo ranurado (19) ; bomba ésta que está caracterizada porque cada uno de los polos (22) de la armadura, los que por el lado interior están realizados esencialmente sin ningún ensanchamiento, comprende una respectiva bobina (13) que sobre el mismo es empujada desde el lado interior de la armadura (12) ; así como caracterizada porque estas partes componentes están dispuestas dentro de l a parte de carcasa (3) del motor, conjuntamente con un sistema electrónico de mando (16) para el motor, y por el interior de esta parte de carcasa del motor la armadura (12) con las bobinas (13) así como el sistema electrónico d e mando (16) están fundidos entre si de una manera estanca al agua, de tal modo que el interior de toda la parte de carcasa (3) del motor está provisto d e una masa de fundición (20) que rellena todos los huecos libres .

Description

(0001) La presente invención se refiere a una bomba de agua para estanques, acuarios, surtidores u otros recintos de agua similares y conforme a lo indicad o en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) . La bomba de agua ha de estar diseñada para una gama de potencias entre aproximadamente 100 y 90 0

5 vatios . Las bombas de este tipo, que para el sector de los estanques ya son relativamente grandes, comprenden en la práctica unos motores asincrónicos que representan una elevada inversión en materiales y que son, po r

consiguiente, relativamente caros. En muchos casos es así que tampoco e s satisfactorio el rendimiento de estas bombas . io (0002) Algunas pequeñas bombas de agua ya son impulsadas por motore s

sincrónicos que, sin embargo, han de ser acoplados a unos costosos dispositivo s de control . Aquí resulta que en parte es bastante complicado el estancamiento de las partes eléctricas y de sus conexiones.

(0003) Son conocidas unas bombas de agua refrigerante para vehículo s

15 automóviles (Patente Núm . 2005/0214135 Al de los Estado Unidos, en la cual se basan las características del preámbulo de la reivindicación de patente 1) ; unas bombas para circuitos de calefacción (Patente Internacional Núm . WO 02/35098 Al) así como unas bombas para motores de ventiladores (Patent e Alemana Núm . DE 43 01 675 Al) ; bombas éstas que, sin embargo, está n

20 concebidas para estas aplicaciones especiales pero no para un empleo bajo agua, y las mismas están relacionadas con unos elevados costos de fabricación . (0004) Por consiguiente, la presente invención tiene el objeto de proporcionar una bomba para agua, cuyo rendimiento sea mayor en comparación con la s bombas convencionales de la misma gama de potencias, y esta bomba pued a

25 ser fabricada a un menor costo, aparte de ser de un manejo más fácil . (0005) De acuerdo con la presente invención, este objeto se consigue po r medio de una bomba de agua con las características de la reivindicación d e patente 1). Gracias al empleo de un motor de conmutación electrónica, el rendimiento de la bomba puede - dentro de una gama de potencias de 10 0

30 hasta 900 vatios - ser incrementado de forma considerable ; a este efecto, la

fabricación del motor de la bomba ha de ser efectuada, de una maner a conveniente en cuanto al material y a los costos, con una armadura hecha d e un paquete de respectivos recortes individuales de chapa . Por el hecho de qu e el sistema electrónico de mando para el control del motor está directament e s integrado en la bomba y el mismo se encuentra situado dentro de la parte d e ta carcasa del motor, aparte de estar este sistema fundido de forma estanca a l agua con la armadura y con las bobinas del sistema, resulta que puede se r reducida al mínimo la necesidad de una posible reparación de la bomba , teniendo en cuenta que todas las esenciales partes componentes, tant o

io eléctricas como electrónicas, forman un conjunto y, gracias a su unión a través de la fundición, estas partes componentes se encuentran perfectamente protegidas contra la penetración de agua . (0006) En cuanto al rendimiento y a tos costos, la bomba puede ser optimad a si como rotor son empleados un imán bipolar permanente así como un a

15 armadura con seis polos y, por consiguiente, con seis bobinas, alojadas e n éstos últimos. El rotor del imán bipolar permanente puede consistir principalmente en un anillo magnético bipolar de una sola pieza, el cual est á imantado en el sentido diametral . De este modo, el rotor puede ser fabricad o de una manera más sencilla así como a un menor costo .

20 (0007) Según la presente invención, la armadura se compone de una multitu d de chapas de armadura apiladas entre si, las cuates son estampada s individualmente. Esto reduce la inversión en el montaje en comparación co n las armaduras compuestas por varias piezas distintas, en las cuales los polos d e la armadura están fijados uno por uno.

25 (0008) Los demás detalles así como unas ventajas adicionales de la present e invención pueden ser apreciados en las reivindicaciones secundarias y en u n ejemplo de realización, que se describe a continuación y el cual est á representado en los planos adjuntos, en los que: La Figura 1 indica una vista exterior de perspectiva de una bomba según la

presente invención;

La Figura 2 muestra una vista de sección longitudinal de la bomba indicada e n

la Figura 1 ; La Figura 3 indica la vista de sección transversal de la armadura del motor d e la bomba dentro del plano III de la Figura 2 durante el montaje de las bobinas ;

5 La Figura 4 muestra lo indicado en la Figura 3, pero ahora con las bobinas

completamente montadas ; mientras que La Figura 5 indica la vista de perspectiva de lo indicado en la Figura 4, per o ahora sin los arrollamientos en las bobinas .

(0009) La bomba, que está indicada en la Figura 1, comprende una carcasa 1

io que se compone principalmente de una parte de carcasa de bomba 2 así com o de una parte de carcasa de motor 3. La parte de carcasa 2 de la bomba dispone de una abertura de aspiración 4 y de una abertura de salida 5 para e l agua que ha de ser bombeada . Estas dos partes de carcasa, 2 y 3, están unida s entre si de una manera sencilla como, por ejemplo, a través de una unión de

15 tipo mosquetón 6 así como con un atornillamiento adicional 7, tal como aquí

indicados. (0010) En la Figura 2, la parte interior de la bomba está indicada en una vista de sección . Dentro de la parte de carcasa 2 de la bomba, y entre la abertur a de aspiración 4 y la abertura de salida 5, está dispuesto una rueda motriz 8

zo con un árbol 9 que, de forma preferente, está hecho de cerámica; rueda ésta que, conjuntamente con el árbol 9, es impulsada de forma rotatoria por u n motor de conmutación electrónica (motor CE) que está ubicado dentro de l a parte de carcasa 3 del motor. En este caso, el árbol 9 se extiende desde la parte de carcasa 2 de la bomba hacia el interior de la parte de carcasa 3 del

25 motor, estando el motor mecánicamente separado de la rueda motriz 8 po r medio de un escudo 10. (0011) El motor se compone, en lo esencial, de un paquete fijo de chapas d e armadura 12, sobre el cual están dispuestas las bobinas 13, que también está n fijas, como asimismo se compone este motor de un rotor 14 que, según l a

30 forma de realización aquí representada, está realizado de una manera

conveniente; como un imán bipolar permanente . Entre el rotor 14 y el árbol 9 se encuentra situado un anillo de hierro cerrado 15 que está rígidamente unid o con las dos partes componentes y el mismo es preferentemente de tip o macizo; anillo éste que incrementa notablemente el flujo magnético de l

s motor.

(0012) Por la cara dorsal del motor está dispuesto una pletina 16 qu e comprende todo el sistema de la electrónica de mando. Finalmente, el motor dispone de un contacto de puesta a tierra 17 en la armadura 12 así como d e una zona de puesta a tierra 18 por el lado dorsal de la parte de carcasa 3 de l

io motor. (0013) A efectos de un estancamiento de la parte de carcasa 2 - por la cual pasa el agua - en . relación con la parte de carcasa 3, en la que están alojada s

las partes componentes eléctricas, resulta que el rotor 14, con todas su s partes componentes en movimiento, y la armadura 12, con todas sus parte s is componentes que son atravesadas por la corriente eléctrica, están separadas entre si por medio de un tubo ranurado 19 que rodea el rotor 14 . En dirección hacia la parte de carcasa 2 de la bomba, este tubo ranurado 19 se ensancha a través de una gran brida en forma de collar 19' a efectos de una separació n completa entre la parte de carcasa 2 de la bomba y la parte de carcasa 3 de l 20 motor. La parte interior de toda la parte de carcasa 3 del motor está rellen a de una fundición de, por ejemplo, una resina artificial que cubre todos lo s huecos libres. De este modo, esta masa fundida 20 circunda también todo e l sistema de la electrónica de mando 16, por lo que el mismo no solamente s e encuentra protegido contra la humedad, sino también contra unas vibracione s

25 mecánicas. La masa de fundición 20 sostiene al mismo tiempo también el tubo ranurado 19, y éste así puede estar hecho, de una manera conveniente e n cuanto a los costos, de un material plástico que no está reforzado por fuera . (0014) El sistema electrónico de mando 16 puede comprender una unidad d e evaluación de señales que aquí no está indicada con más detalles y por medi o

30 de la cual pueden ser empleadas las señales, recibidas para la regulación del

número de revoluciones del motor de la bomba. Estas señales de mando pueden ser moduladas directamente sobre la tensión de la red, la cual e s transmitida hacia el motor. Gracias a ello, queda suprimida la necesidad .de un engorroso control de entrada de las fases para la regulación del número d e 5 revoluciones de la bomba, tal como este control tenía que ser empleado hast a ahora para los motores convencionales . El manejo de la regulación del númer o de revoluciones puede ser efectuado sobre todo a través de un enchuf e intermedio que puede ser activado mediante un mando a distancia, y el mism o se encuentra ubicado entre la corriente de la red y el cable de abastecimient o io de corriente para la bomba. Este enchufe intermedio comprende un módulo de recepción que recibe las señales que por el mando a distancia son emitidas para la modificación del número de revoluciones del motor . A continuación, estas señales son moduladas - dentro del elemento de enchufe intermedio-sobre la tensión de la red, por lo que las mismas quedan transmitidas hacia e l

15 sistema electrónico de mando de la bomba. En este caso, el elemento de enchufe intermedio realiza solamente la función de la transmisión de señales , de tal modo que no hace falta ningún sistema electrónico de potencia . (0015) Según esta forma de realización de la presente invención es así que l a armadura 12 y las correspondientes bobinas 13 están diseñada s

20 preferentemente de tal manera que, durante el montaje, las respectivas bobinas 13 puedan ser colocadas por empujar las mismas desde el lado interio r sobre los polos 22 de la armadura 12. Este proceso, al igual que la estructura de la armadura 12 con las bobinas 13, están indicadas con más detalles en la s Figuras 3 hasta 5 . Por el hecho de empujar los cuerpos de bobina 13 sobre los

25 polos queda suprimida la necesidad de emplear las costosas máquinas par a bobinar las bobinas, tal como esto hace falta en el caso de otros recortes d e chapa individuales con unos terminales polares cerrados por su lado interior . Por consiguiente, los polos 22 de la armadura 12 de la bomba según la presente invención han de ser diseñados, por sudado interior, esencialment e

30 sin ningún ensanchamiento, de tal manera que quede facilitada la colocación

de la bobina 13 mediante empuje . (0016) En la Figura 3 están indicados principalmente las condiciones de l a geometría, las que facilitan la colocación de las bobinas 13 por empujarse la s mismas sobre los polos 22 de la armadura 12. Para esta finalidad, la longitud a

5 de las bobinas 13 no solamente ha de ser más pequeña que la distancia mínim a Al entre los dos lados interiores de los polos entre si opuestos, sino esta longitud también ha de ser más pequeña que la longitud A2 de los polos individuales 22 de la armadura . Además, también la anchura b de las bobina s 13 ha de ser más reducida que la distancia mínima B1 entre los dos borde s

io interiores 42 de los respectivos polos subsiguientes 22, es decir, 'bordes ésto s entre los cuales se encuentra exactamente otro polo 22 de la armadura . Adicionalmente, la anchura b de las bobinas 13 ha de ser más pequeña - en e l estado de montaje - que la distancia mínima B2 entre los dos bordes exteriore s de las bobinas, entre los cuales se encuentra todavía otra bobina 13 o bie n

is otro polo 22 de la armadura . Finalmente, la anchura c de los polos 22 de l a armadura tiene que ser elegida para ser más pequeña que la anchura interio r C de las bobinas 13 . (0017)La bomba de la presente invención está optimada en tal sentido que,po r un lado, las dimensiones son de las más pequeñas posibles y que, por el otro

20 lado, el rendimiento de la bomba es, sin embargo, de lo más elevado posible, y esto con una mayor facilidad para el montaje . Con el objeto de incrementar el rendimiento con unas dimensiones máximas previamente determinadas, la s condiciones de la geometría han de ser elegidas de tal modo que, por un lado , las bobinas 13 puedan ser colocadas todavía mediante un empuje y que, por el.

25 otro lado, sobre estas bobinas 13 pueda ser alojado el máximo número posible de arrollamientos. A este efecto, ha de ser definida la longitud de arco BL de los polos 22 de la armadura . Si por la parte interior de la armadura 12, dentro de la cual es rotatorio el rotor 14, se trazaría un círculo imaginario de la máxima dimensión posible, el cual toca con exactitud todos los lados

interiores 32 de los polos de la armadura, la suma de las longitudes de arco

BL, de todos los polos 22 corresponde a exactamente la mitad de l a circunferencia del circulo aquí definido. Sin embargo, para reducir la cantidad de cobre que ha de ser empleada para los arrollamientos de las bobinas as í como para evitar unas dispersiones en el flujo, la longitud de arco BL de cad a

s polo 22 es bajada en aproximadamente un 11 hasta un 12% en comparación con la primitiva longitud, anteriormente definida . (0018) De una manera conveniente, puede ser indicado un ángulo a - entre do s líneas rectas 50 que se extienden desde el centro de la armadura y las qu e entran en contacto con los bordes interiores 42 de los polos de la armadura

io que se encuentra entre aproximadamente 0,88 multiplicado por 360°, dividid o

por el número n de los polos 22 de la armadura, y aproximadamente 0,8 9

multiplicado por 360° y dividido por et número n de los polos 22 de l a

armadura. Con las condiciones, optimadas de esta manera, resulta que la s

bobinas 13 son introducidas en la abertura ds, indicadas en la Figura 3, par a

is: luego ser empujadas sobre los polos 22 hasta llegar a sus topes .

(0019). La armadura 12 de la forma de realización aquí representad a

comprende exactamente seis polos 22 . No obstante, en función de las

exigencias de cada caso también existe la posibilidad de equipar el motor co n

una armadura 12 con tres, nueve, doce, quince o con más polos . Con más d e

20: seis polos 22, sin embargo, se reducen mucho las distancias para los

arrollamientos de las bobinas 13, con lo cual se aumentarían la inversión en el

montaje así como los costos.: En cambio, solamente un motor con tres polos

tiene un rendimiento más reducido .

(0020) La bomba según la presente invención está caracterizada por una gra n

25: facilidad en su montaje, por unos más reducidos costos de fabricación, por un

más elevado rendimiento así como por una optimada facilidad para el manejo .

Esta bomba es menos propensa a las reparaciones y, por consiguiente, l a

misma puede ser empleada sin prácticamente ningún mantenimiento . Debido a

su elevado rendimiento y gracias a una más reducida inversión en materiales

30: quedan reducidas las necesidades de energía, tanto durante la fabricación de

una bomba de esta clase como durante el servicio de la misma .

Claims

REIVINDICACIONE S

l a.-Bomba de agua para estanques u otros recintos de agua similares, equipado con una carcasa (1) que comprende una parte de carcasa de bomb a (2), que posee una abertura de aspiración (4) y una abertura de salida (5) y en . la cual una rueda motriz (8) con un árbol (9) está dispuesta. de form a s rotatoria,' como asimismo comprende esta carcasa una parte de carcasa d e motor (3) en la que se encuentran alojados un motor eléctrico de conmutació n electrónica, con una armadura (12) y con varias bobinas (13), dispuestas sobr e los polos (22) de la armadura, así como un rotor (14) que es giratorio por e l interior de estas bobinas ; en este caso, la armadura (12) está hecha de u n

io paquete de respectivos recortes de chapa de una sola pieza, mientras que e l rotor (14), que está realizado en forma de un imán permanente bipolar, y l a armadura (12) están separados entre si por medio de un tubo ranurado (19) ; bomba ésta que está caracterizada porque cada uno de los polos (22) de l a armadura, los que por el lado interior están realizados esencialmente si n

15 ningún ensanchamiento, comprende una respectiva bobina (13) que sobre e l mismo es empujada desde el lado interior de la armadura (12) ; así como caracterizada porque estas partes componentes están dispuestas dentro de l a parte de carcasa (3) del motor, conjuntamente con un sistema electrónico de mando (16) para el motor, y por el interior de esta parte de carcasa del moto r

20 la armadura (12) con las bobinas (13) así como el sistema electrónico d e mando (16) están fundidos entre si de una manera estanca al agua, de ta l modo que el interior de toda la parte de carcasa (3) del motor está provisto d e una masa de fundición (20) que rellena todos los huecos libres . 2a .-Bomba de agua conforme a la reivindicación 1) y caracterizada porque el

25 tubo ranurado (19) está hecho de un material plástico que no está reforzado por fuera . 3a.-Bomba de agua conforme a las reivindicaciones 1) o 2) y caracterizad a porque entre el rotor (14) y el árbol (9) está dispuesto un anillo de hierr o macizo que está cerrado, por lo menos esencialmente .

30 4a .-Bomba de agua conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 3) y

caracterizada porque el sistema electrónico de mando (16) comprende un a unidad de evaluación de señales que evalúa las señales que han sid o moduladas sobre la recibida tensión de la red al objeto de emplear las misma s para la regulación del número de revoluciones del motor de la bomba .

s 5a. Bomba de agua conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 4) y caracterizada porque para la armadura (12) y para las bobinas (13) han de se r aplicadas las siguientes condiciones geométricas :

a<A1 ,

a<A2 ,

io

b < B1 ,

b < B2,

c<C,

con

a = Longitud de las bobinas ;

Al = Distancia mínima entre dos Lados interiores (32) de los polos, lo s

15

cuales están situados de forma opuesta entre si ;

A2 = Longitud de . los polos (22) .de la armadura;

b = Anchura de las bobinas (13);

B1 = Distancia mínima entre dos bordes interiores de los polos, entr e

los cuales se encuentra exactamente otro poto (22) de la armadura ;

20

B2 Distancia mínima entre dos bordes exteriores de las bobinas e n

el estado de montaje, entre los cuales se encuentra exactamente

otra bobina (13) ;

c = Anchura de los polos (22) de la armadura ;

C = Anchura interior de las bobinas (13) ;

25

6a . Bomba de agua conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 5) y

caracterizada porque la longitud del arco interior (BL) de un polo (22) de l a armadura está reducida en aproximadamente un 11 hasta un 12% en relación con una circunferencia de un círculo que está dividido por la doble cantida d de los polos (22) de la armadura y el cual entra en contacto con los lados interiores (32) de cada polo de la armadura .

7a.- Bomba de agua conforme a una de las reivindicaciones 1) hasta 6) y caracterizada porque para la armadura ha de ser aplicada aproximadamente l a siguiente condición geométrica :

5 0,88x360° / n <= a <= 0,89 x 360° / n

con : a = ángulo entre dos líneas rectas (50) que se extienden desde e l centro de la armadura y que entran en contacto con los borde s interiores (42) de un polo (22) de la armadura;

10 n = Número de los polos (22) de . la armadura .