FR2516716A1 - Vertical shaft electric motor e.g. for dishwasher - has single bearing provided with anti-friction pad and shaft lubrication system by renewable oil film - Google Patents

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Abstract

The appts. includes a vertical shaft carrying a rotor within a stator. The rotor has a single integral bearing including an arrangement for oiling the shaft with a continuously renewed film of oil. A reservoir of oil surrounds the base of the shaft and a wick or felt transfers oil from the reservoir to the shaft. Helical grooves on the shaft ensure that the oil is carried upwards as the shaft rotates. A disc on the shaft serves to interrupt the flow of oil and guide it back down towards the reservoir. An anti-friction pad of synthetic material also lines the bearing allowing free movement of the rotor in the direction opposite to that in which the bearing is self-lubricating.

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE A ARBRE VERTICAL
La présente invention concerne une machine électrique tournante à arbre vertical.
ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH VERTICAL SHAFT
The present invention relates to a rotary electric machine with vertical shaft.

Les applications d'une machine électrique tournante à arbre vertical sont nombreuses. Une telle machine peut être par exemple utilisée dans Itentraînement des pompes des lave-vaissellesD des appateils et robots ménagers, etc... The applications of a rotating electric machine with vertical shaft are numerous. Such a machine can be used, for example, in driving pumps for dishwashers, appliances and household robots, etc.

Dans ces applications on exige habituellement que la machine tournante travaille avec son arbre disposé à la verticale et qu'elle ait un encombrement réduit, un fonctionnement silencieux et un prix de revient économique. Les machines électriques tournantes connues à arbre vertical sont souvent soit économiques mals bruyantes soit silencieuses mais coûteuses ou encombrantes. In these applications, it is usually required that the rotary machine works with its shaft arranged vertically and that it has a reduced bulk, silent operation and an economic cost price. Known rotary electrical machines with vertical shaft are often either economical, noisy or silent, but costly or cumbersome.

La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser une machine électrique tournante éco gnomique, silencieuse, peu encombrante et pouvant zEonctionner de longues durées et sans dommage dans les deux sens de rotation. The aim of the present invention is to avoid these drawbacks and makes it possible to produce an electric rotary machine that is economical, silent, compact and capable of operating for long periods of time and without damage in both directions of rotation.

Selon l'invention une machine électrique tournante à arbre vertical tournant dans un monopalier comprend, au niveau de ce monopalier, à la fois un coussinet autolubrifiant et un ensemble de graissage de l'arbre par un film renouvelé d'huile.  According to the invention, a rotary electrical machine with a vertical shaft rotating in a single-bearing comprises, at the level of this single-bearing, both a self-lubricating bearing and a set for lubricating the shaft with a renewed film of oil.

Pour mieux faire comprendre l'invention on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont:
- la figure 1 représente une itue en coupe verticale d'une machine e'ectrique tournante à arbre vertical, réalisée selon un premier exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente une vue en coupe verticale d'une machine électrique tournante à arbre verticale réalisée selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention, et
- la figure 3 représente une vue en coupe verticale d'une machine électrique tournante à arbre vertical, réalisée selon un troisième exemple de réalisation de l'invention.
To make the invention easier to understand, a certain number of embodiments are illustrated below, illustrated by the appended drawings, including:
FIG. 1 represents an itue in vertical section of a rotating electrical machine with vertical shaft, produced according to a first embodiment of the invention,
FIG. 2 represents a view in vertical section of a rotary electrical machine with vertical shaft produced according to a second embodiment of the invention, and
- Figure 3 shows a vertical sectional view of a rotary electric machine with vertical shaft, produced according to a third embodiment of the invention.

Une machine électrique tournante à arbre vertical réalisée selon l'invention est une machine à monopalier comprenant un corps 2 en forme d'une cuvette constituant à la fois une carcasse 3 un flasque intégré d'extrémité 4 et un monopalier intégré 5, dans lequel sont montés un stator 6 et un rotor 7 porté par un arbre vertical 8. A rotary electric machine with vertical shaft produced according to the invention is a single-bearing machine comprising a body 2 in the form of a bowl constituting both a carcass 3 an integrated end flange 4 and an integrated single-bearing 5, in which are mounted a stator 6 and a rotor 7 carried by a vertical shaft 8.

Le corps 2 est fermé par un couvercle 9 et un capot 10.The body 2 is closed by a cover 9 and a cover 10.

Selon une caractéristique importante de l'invention la machine tournante 1 comprend au niveau de son monopalier intégré 5 d'une part un ensemble de graissage 11 de l'arbre 8 par un film renouvelé d'huile, constitué par une réserve d'huile 12, un système à mèches ou feutres 13 réalisant un transfert de l'huile de la réserve 11 à l'arbre 8, des rainures hélicoldales 14 assurant une remontée d'un film renouvelé d'huile le long de l'arbre 8, et un dispositif 15 collecteur de l'huile projetée à la sortie du monopalier 5, et de guidage du retour de cette huile au réservoir 12, et d'autre part un coussinet antifriction 16 choisi parmi les coussinets autolubrifiants et les coussinets fonctionnant à sec monté dans ce monopalier 5 pour supporter l'arbre 8. According to an important characteristic of the invention, the rotary machine 1 comprises at the level of its integrated single-bearing 5 on the one hand a lubrication assembly 11 of the shaft 8 by a renewed film of oil, constituted by an oil reserve 12 , a wick or felt system 13 transferring the oil from the reserve 11 to the shaft 8, helical grooves 14 ensuring a rise of a renewed film of oil along the shaft 8, and a device 15 for collecting the sprayed oil at the outlet of the single-bearing 5, and for guiding the return of this oil to the reservoir 12, and on the other hand an anti-friction pad 16 chosen from self-lubricating pads and dry-running pads mounted in this single-bearing 5 to support the shaft 8.

Un coussinet fonctionnant à sec est habituellement un coussinet à revêtement de matière synthétique telle que le polytétrafluoéthylène avec additifs anti-friction. A dry-running pad is usually a pad coated with synthetic material such as polytetrafluoroethylene with anti-friction additives.

Cette structure particulière utilisant à la fois un ensemble de graissage 1 1 de l'arbre 8, par un film renouvelé d'huile, et un coussinet antifriction 16 permet à la machine tournante 1 de fonctionner dans les deux sens de rotation avec son arbre 8 disposé à la verticale et sans entraîneur de risque de grippage de cet arbre 8. This particular structure using both a lubrication assembly 1 1 of the shaft 8, by a renewed film of oil, and an anti-friction pad 16 allows the rotary machine 1 to operate in both directions of rotation with its shaft 8 arranged vertically and without a risk of seizure of this shaft 8.

En effet les machines électriques connues ont leurs arbres qui tournent soit dans des roulements à billes soit dans un coussinet ordinaire lubrifié avec une huile transportée par une rainure héli cotidale formée dans leurs arbres ou stockée dans des réserves de feutre situé à proximité de coussinets en bronze ou alliage dalumi- nium.  Indeed known electrical machines have their shafts which rotate either in ball bearings or in an ordinary bearing lubricated with an oil transported by a heli cotidal groove formed in their shafts or stored in felt reserves located near bronze bearings or aluminum alloy.

Les machines qui sont pourvues de coussinets fonctionnent habituellement d'une manière plus silencieuse que celles munies de roulements à billes. Dans le cas des machine où le coussinet ou l'arbre de la machine est lubrifié par une huile tranportée par la rainure hélicoîdale de leur arbre, la lubrification est seulement effective dans un sens prévu de rotation de cet arbre par contre elle est inexistante quand cet arbre tourne dans un sens opposé, étant donné que la rainure hélicoldale de l'arbre refoule à ce moment l'huile de lubrification vers le réservoir au lieu de la faire progresser le long de l'alésage du coussinet ou de l'arbre pour le lubrifier. Machines with bearings usually operate more quietly than those with ball bearings. In the case of machines where the bearing or the shaft of the machine is lubricated by an oil transported by the helical groove of their shaft, lubrication is only effective in a direction of rotation of this shaft on the other hand it is nonexistent when this shaft rotates in an opposite direction, since the helical groove of the shaft at this time pushes the lubricating oil towards the reservoir instead of advancing it along the bore of the bearing or of the shaft for the lubricate.

Dans le cas où la machine tournante 1 à arbre vertical est équipée d'un coussinet antifriction du type autolubrifiant, elle peut fonctionner habituellement sans dommage dans les deux sens de rotation mais pendant un certain temps seulement car la position verticale du coussinet autolubrifiant et l'influence mécanique de l'arbre en rotation entraînent une sortie lente du lubrifiant de ce coussinet. Lorsque la lubrification devient insuffisante, le grippage de l'arbre est inévitable. In the case where the rotating machine 1 with vertical shaft is equipped with a self-lubricating type anti-friction pad, it can usually operate without damage in both directions of rotation but only for a certain time because the vertical position of the self-lubricating pad and the mechanical influence of the rotating shaft cause a slow release of the lubricant from this bearing. When lubrication becomes insufficient, seizing of the shaft is inevitable.

Dans la machine toumante 1 réalisée selon l'invention, bien que l'arbre 8 soit dans une position verticale, le risque de grippage de l'arbre 8 est inexistant car dans un sens de rotation, la rainure hélicoîdale 14 fait monter de l'huile qui assure à la fois une lubrification de l'arbre 8 et une recharge en huile du coussinet antifriction type autolubrifiant 16 et, dans un sens opposé de rotation, la rainure 14 ne fait pas monter de l'huile du réservoir 12 mais le coussinet antifriction type autolubrifiant 16 assure normalement la lubrification de l'arbre 8. In the rotary machine 1 produced according to the invention, although the shaft 8 is in a vertical position, the risk of seizure of the shaft 8 is nonexistent because in a direction of rotation, the helical groove 14 causes the oil which provides both lubrication of the shaft 8 and an oil refill of the self-lubricating type anti-friction pad 16 and, in an opposite direction of rotation, the groove 14 does not raise oil from the reservoir 12 but the pad self-lubricating type anti-friction 16 normally provides lubrication of the shaft 8.

Dans un premier exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 1 le rotor 7 de la machine tournante 1 est monté sur l'arbre 8 par l'intermédiaire d'un moyeu tubulaire 17 ayant sur sa longueur plusieurs parties à diamètres différents dont celle à petit diamètre enserrant l'arbre 8 est rendue solidaire en rotation de ce dernier, et celle à grand diamètre, montée en recouvrement autour du monopalier 5, sert de support au rotor 7. Un espace cylindrique libre 18 existe entre ce moyeu 17 et le monopalier 5. Le réservoir d'huile 12 étant disposé en bout de l'arbre 8.Durant le fonctionnement de la machine tournante 1, L'huile remontant l'arbre 8 suivant la flèche 19 et projetée par l'effet centrifuge, à la sortie du monopalier 5 dans l'espace libre 18, est recueillie et guidée, par le dispositif 15 constitué par la partie à grand diamètre du moyeu 17, suivant la flèche 20, à travers une rainure circulaire 21 et des trous 22 du flasque intégré 4, vers le réservoir d'huile 12. In a first embodiment of the invention illustrated in FIG. 1, the rotor 7 of the rotary machine 1 is mounted on the shaft 8 by means of a tubular hub 17 having over its length several parts with different diameters including that of small diameter enclosing the shaft 8 is made to rotate with the latter, and that of large diameter, mounted overlapping around the single-bearing 5, serves as a support for the rotor 7. A free cylindrical space 18 exists between this hub 17 and the single bearing 5. The oil reservoir 12 being disposed at the end of the shaft 8.During the operation of the rotary machine 1, The oil rising up the shaft 8 in the direction of arrow 19 and projected by the centrifugal effect, at the output of the single-bearing 5 in the free space 18 is collected and guided by the device 15 constituted by the large-diameter part of the hub 17, along the arrow 20, through a circular groove 21 and holes 22 of the integrated flange 4, to the oil tank 12.

Après avoir atteint le réservoir 12 et son système à mèches 13, l'huile est prête à recommencer un nouveau cycle de lubrification. After reaching the reservoir 12 and its wick system 13, the oil is ready to start a new lubrication cycle.

Dans un deuxième exemple de réalisation de l'invention, illustré dans la figure 2, des éléments de la machine tournante 24 analogues à ceux de la machine 1 étant désignés par les mêmes numéros de référence, le rotor 7 de la machine 24 fixé directement sur l'arbre 8 comprend un évidement 25 qui reçoit librement l'extrémité libre du monopalier intégré 5. L'ensemble de graissage
Il de l'arbre 8 comprenant son réservoir d'huile 12 et son système à mèches ou feutres 13, est monté dans cette extrémité libre du monopalier 5.L'huile entraînée par la rainure hélicoldale 14 après avoir lubrifié l'arbre 8, rechargé le coussinet antifriction type autolubrifiant 16 et être projeté sous l'effet de de la force centrifuge à la sortie du monopalier 5, est recueillie et guidée vers le réservoir 12 et son système à mèches 13, à travers des trous 22 du flasque intégré 4 par un dispositif 15 contitué par un capuchon 26 fixé à la sortie du monopalier.
In a second embodiment of the invention, illustrated in FIG. 2, elements of the rotary machine 24 analogous to those of the machine 1 being designated by the same reference numbers, the rotor 7 of the machine 24 fixed directly on the shaft 8 includes a recess 25 which freely receives the free end of the integrated single-bearing 5. The lubrication assembly
It of the shaft 8 comprising its oil reservoir 12 and its wick or felt system 13, is mounted in this free end of the single bearing 5. The oil entrained by the helical groove 14 after lubricating the shaft 8, recharged the self-lubricating type anti-friction pad 16 and to be projected under the effect of centrifugal force at the outlet of the single-bearing 5, is collected and guided towards the reservoir 12 and its wicking system 13, through holes 22 of the integrated flange 4 by a device 15 formed by a cap 26 fixed to the outlet of the single-bearing.

Dans un troisième exemple de réalisat.on de l'invention illustré dans la figure 3, des éléments de la machine tournante 28 analogues à ceux de la machine 1 étant désignés par les mêmes numéros de référence, le rotor 7 de la machine 24 fixé directement sur l'arbre 8 comprend un évidement 29 qui reçoit librement l'extrémité libre du monopalier intégré 5 et dans lequel est fixé un tube 30 qui entoure le monopalier 5 et définit avec ce dernier un espace libre cylindrique 18.  In a third exemplary embodiment of the invention illustrated in FIG. 3, elements of the rotary machine 28 similar to those of the machine 1 being designated by the same reference numbers, the rotor 7 of the machine 24 fixed directly on the shaft 8 comprises a recess 29 which freely receives the free end of the integrated single-bearing 5 and in which is fixed a tube 30 which surrounds the single-bearing 5 and defines with the latter a cylindrical free space 18.

L'ensemble de graissage 11 de l'arbre 8 comprenant son réservoir d'huile 12 et son système à mèches ou feutres 13, est monté en bout du monopalier 5 dans le flasque intégré 4. L'huile entraînée par la rainure hélicoldale 14 après avoir lubrifié J'arbre 8 et rechargé le coussinet antifriction type autolubrifiant 16 et être projetée sous l'effet centrifuge à la sortie du monopalier 5, est recueillie et guidée vers le réservoir d'huile 12, à travers une rainure 21 et des trous 22 du flasque intégré 4 par un dispositif collecteur et de guidage d'huile constitué par une coupelle 31 fixée sur l'extrémité polygonale du monopalier 5.Des évidements 32 formés entre ltextré mité polygonale du monopalier 5 et de la coupelle 31 permettent
I'écoulement de l'huile par gravite le long du monopalier 5 et un tube 30 fixé dans l'évidement 29 du rotor 6 se prolonge dans la rainure 21 et sert de moyen de protection.de l'ensemble de graissage 11 contre les poussières.
The lubrication assembly 11 of the shaft 8 comprising its oil reservoir 12 and its wick or felt system 13, is mounted at the end of the single bearing 5 in the integrated flange 4. The oil entrained by the helical groove 14 after having lubricated the shaft 8 and recharged the self-lubricating type anti-friction pad 16 and being projected under the centrifugal effect at the outlet of the single-bearing 5, is collected and guided towards the oil tank 12, through a groove 21 and holes 22 of the integrated flange 4 by an oil collecting and guiding device constituted by a cup 31 fixed on the polygonal end of the single-bearing 5. Recesses 32 formed between the polygonal end of the single-bearing 5 and of the cup 31 allow
The flow of oil by gravity along the single bearing 5 and a tube 30 fixed in the recess 29 of the rotor 6 is extended in the groove 21 and serves as a means of protection. Of the lubrication assembly 11 against dust .

Après avoir atteint le réservoir 12 et son système de mèches 13, l'huile est prête à recommencer un nouveau cycle de lubrification
La structure simple décrite ci-dessus permet de réaliser une machine électrique tournante solide, économique, silencieuse et le corps 2 en forme de cuvette portant un monopalier intégré 5 permet de réduire fortement l'encombrement axial de la maclùne
Dans le cas d'un coussinet à fonctionnement à sec) il est a noter que l'introduction du lubrifiant dans le coussinet d'une manière continue ou périodique, permet à ce coussinet de supporter faci- lement des forces radiales ou des vitesses de rotation, relativement élevées. On obtient alors, d'une part une meilleurs dissipation de la chaleur d'autre part une formation d'un film lubrifiant hydre dynamique, ce qui accroit la résistance à l'usure et par suite, de façon importante, la durée de vie du coussinet.
After reaching the reservoir 12 and its wick system 13, the oil is ready to start a new lubrication cycle
The simple structure described above makes it possible to produce a solid, economical, silent rotating electric machine and the bowl-shaped body 2 carrying an integrated single-bearing 5 makes it possible to greatly reduce the axial space requirement of the machine.
In the case of a dry running bearing) it should be noted that the introduction of the lubricant into the bearing in a continuous or periodic manner, allows this bearing to easily bear radial forces or rotational speeds , relatively high. We then obtain, on the one hand better heat dissipation on the other hand the formation of a dynamic hydrous lubricating film, which increases the resistance to wear and consequently, significantly, the lifetime of the pad.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Machine électrique tournante à arbre vertical (8) tournant dans un monopalier (5), caractérisée en ce qu'elle comprend au niveau de ce monopalier (5) à la fois un coussinet antifriction (16) et un ensemble de graissage (il) de l'arbre (8) par un film renouvelé d'huile. 1. Rotating electric machine with vertical shaft (8) rotating in a single-bearing (5), characterized in that it comprises at the level of this single-bearing (5) both an anti-friction bearing (16) and a lubrication assembly (it ) from the tree (8) with a renewed film of oil. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de graissage (11) un dispositif collecteur et de guidage d'huile (i5) constitué par une partie à grand diamètre d'un moyeu tubulaire (17) de fixation du rotor (7), laquelle enveloppe le monopalier (5) et définit avec ce dernier un espace libre cylindrique (18). 2. Machine according to claim 1, characterized in that it comprises in the lubrication assembly (11) a collector and oil guiding device (i5) constituted by a large diameter part of a tubular hub (17 ) for fixing the rotor (7), which envelops the single-bearing (5) and defines with the latter a cylindrical free space (18). 3. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de graissage (11) un dispositif collecteur et de guidage d'huile (15) constitué par un capuchon (26) fixé à la sortie du monopalier (5).  3. Machine according to claim 1 characterized in that it comprises in the lubrication assembly (11) a collector and oil guiding device (15) constituted by a cap (26) fixed at the outlet of the single bearing (5 ). 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de graissage (11) un dispositif collecteur et de guidage d'huile (15) constitué par une coupelle (31) fixée sur l'extrémité polygonale du monopalier (5) et par un tube (30) fixé dans un évidement (29) du rotor (6), enveloppant ce monopalier (5) et définissant avec ce dernier un espace libre cylindrique (18).  4. Machine according to claim 1, characterized in that it comprises in the lubrication assembly (11) a collector and oil guiding device (15) constituted by a cup (31) fixed on the polygonal end of the monopalier (5) and by a tube (30) fixed in a recess (29) of the rotor (6), enveloping this monopalier (5) and defining with the latter a cylindrical free space (18).
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