ES2235275T3 - Motor de excitacion en serie. - Google Patents
Motor de excitacion en serie.Info
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Abstract
SE DA A CONOCER UN MOTOR DE EXCITACION EN SERIE CON CONMUTADOR Y ARROLLAMIENTO DE POLO AUXILIAR, EN PARTICULAR PARA UNA HERRAMIENTA ELECTRICA FRENADA CON MOTOR UNIVERSAL, CON UN ESTATOR (14), QUE MUESTRA UN PAQUETE DE CHAPAS DE ESTATOR (16), QUE FORMA UN YUGO CERRADO, CON AL MENOS DOS ARROLLAMIENTOS DE CAMPO (18,19) Y AL MENOS UN ARROLLAMIENTO (20,21) DE POLO AUXILIAR, QUE ESTAN INCRUSTADOS EN LAS RANURAS (26,28,30) DEL PAQUETE DE CHAPAS DE ESTATOR (16). CON ELLO EL PAQUETE DE CHAPAS DE ESTATOR (16) MUESTRA EN LA ZONA DE LOS EXTREMOS (40) AXIALES DE AL MENOS UN ARROLLAMIENTO DE POLO AUXILIAR (20,21) CAVIDADES (42) QUE DISCURREN TRANSVERSALMENTE CON RESPECTO A LA DIRECCION AXIAL (50) DEL ESTATOR (14) PARA LA RECEPCION DE LOS EXTREMOS (40) DE ARROLLAMIENTO DE AL MENOS UNO DE LOS ARROLLAMIENTOS (20,21) DE POLO AUXILIAR, DE TAL MODO QUE LOS ARROLLAMIENTOS (20,21) DE POLO AUXILIAR PUEDEN SER RECEPCIONADOS DE FORMA PRECISA EN EL PAQUETE DE ESTATOR (16) Y CON ELLO SE ACORTA LA DIMENSION DE MONTAJEAXIAL DEL ESTATOR (14) CON LA MISMA POTENCIA.
Description
Motor de excitación en serie.
El invento hace referencia a un motor de
excitación en serie con conmutador y arrollamiento de conmutación,
de modo especial para una herramienta eléctrica frenada con motor
universal, con un estator que tiene un paquete de chapas del
estator, formando un yugo cerrado, con por lo menos dos
arrollamientos de campo y por lo menos un arrollamiento de
conmutación, colocados en ranuras del paquete de chapas del
estator.
Se conoce un motor de esta clase, por ejemplo, a
través de la patente EP-0.471.038 B1.
El conocido motor puede conmutarse entre
funcionamiento de motor y de freno, habiéndose previsto
arrollamientos de conmutación que, en el funcionamiento de freno,
permiten un rápido frenado en cortocircuito a través de propia
autorregulación.
Se conoce un motor de excitación en serie de
construcción parecida a través de la patente
DE-4.307.357 A1.
En los motores conocidos es común que los
arrollamientos de conmutación se hallen dentro de ranuras del
paquete de chapas del estator, de manera que los paquetes de
arrollamiento sobresalen con sus respectivos extremos axiales a
través del paquete de chapas. Dado que, normalmente, los
arrollamientos de campo pasan alrededor de los arrollamientos
conmutados, se produce un aumento del tamaño constructivo, puesto
que los grandes paquetes de arrollamientos de campo van colocados
sobre los extremos de arrollamientos que salen de los
arrollamientos conmutados.
De modo especial en los motores universales, que
se utilizan en las herramientas eléctricas, el tamaño de un motor de
una potencia dada viene no obstante determinado por un parámetro
decisivo. Un pequeño desplazamiento del motor de sólo unos pocos
milímetros ya se considera un extraordinario inconveniente.
Por tanto, el invento tiene por objeto el
perfeccionamiento de un motor de excitación en serie, según el tipo
antes citado, que con una potencia equivalente pueda alcanzar un
menor tamaño constructivo, de modo especial un estator que sea más
corto en sentido axial.
De acuerdo con el invento este objeto se consigue
mediante un motor de excitación en serie de la clase citada
inicialmente, por el hecho de que el paquete de chapas del estator
presenta, en la zona de los extremos axiales del por lo menos un
arrollamiento de conmutación transversal al sentido axial del
estator, escotaduras para alojar los extremos del arrollamiento de
por lo menos un arrollamiento de conmutación.
De este modo se consigue por completo el objeto
del invento, puesto que los extremos axiales de cada arrollamiento
de conmutación pueden hacerse pasar sin más a través de las
escotaduras dispuestas en sentido transversal a la ranura contigua,
de modo que puede evitarse o reducirse el riesgo de que sobresalgan
los extremos axiales de los arrollamientos de conmutación por las
caras frontales del paquete de chapas del estator.
Esto da como consecuencia un acortamiento del
tamaño del motor en sentido axial, que por ejemplo, en el caso de un
motor universal de tamaño corriente representa un acortamiento de
unos 5 mm en cada extremo, lo cual significa una reducción de
aproximadamente 1 centímetro, que representa una notable
ventaja.
Se puso de manifiesto que estas escotaduras no
comportan ninguna reducción de potencia ni un empeoramiento del
comportamiento de frenado cuando funciona al freno.
De acuerdo con un desarrollo del invento el
arrollamiento de conmutación se hace pasar alrededor de un asta
polar, que tiene ambos extremos axiales más cortos. De este modo
puede conseguirse, de manera especialmente sencilla, que los
extremos axiales del arrollamiento de conmutación no sobresalgan
por las superficies frontales del paquete de chapas del estator o
que sólo sobresalgan de una forma tan insignificante que no
influyan negativamente en la longitud axial de construcción, puesto
que los extremos de los arrollamientos de campo transcurren sin más
con un radio determinado.
De acuerdo con otra forma de realización del
invento, el paquete de chapas del estator tiene ambas superficies
frontales cerradas por una chapa, cuya sección transversal
corresponde a la sección transversal de las demás chapas sin
escotaduras.
De este modo puede evitarse completamente un
cambio de las chapas del estator en los extremos axiales, puesto que
las patas del arrollamiento alojadas en las ranuras axiales de un
respectivo arrollamiento de conmutación están unidas entre sí a
través de ranuras transversales, en el sentido transversal, también
cubiertas exteriormente por una sección transversal a los extremos
axiales, que corresponde a la sección transversal del asta polar
correspondiente en el centro del paquete de chapas del estator, no
interrumpido por escotaduras.
Según otra forma de realización del invento, el
arrollamiento de conmutación se coloca con una pata de arrollamiento
en una ranura existente entre ambas astas polares de un polo, y con
su otra pata de arrollamiento en una ranura formada entre un asta
polar y el yugo, de manera que el arrollamiento de campo de este
polo transcurre con una pata de arrollamiento sobre la pata de
arrollamiento del arrollamiento de conmutación.
En esta forma de realización es ventajoso si se
integra un polo de conmutación en cada polo, que convenientemente
esté algo desplazado del centro polar en sentido longitudinal, a fin
de conseguir un efecto óptimo.
Con esta forma de realización se garantiza un
buen efecto de frenado con un tamaño constructivo menor y la misma
potencia.
Se comprende que las particularidades antes
citadas y las que todavía se expondrán del invento, no solo pueden
aplicarse en las combinaciones citadas sino también en otras
combinaciones o individualmente, sin por ello apartarse del ámbito
del presente invento.
Otras particularidades y ventajas del invento
aparecen en la siguiente descripción de ejemplos de formas de
realización preferidas, haciendo referencia a los dibujos. En los
mismos:
La figura 1 es una sección transversal a través
de un motor de acuerdo con el invento;
La figura 2 es una vista en perspectiva de una
mitad del paquete de chapas del estator, partido en sentido
longitudinal, con la colocación del correspondientes arrollamientos
conmutado y de campo;
La figura 3 es una vista en planta del estator de
la figura 2, en la zona de colocación del arrollamiento conmutado,
pero no obstante sin arrollamiento de campo; y
La figura 4 es una vista en planta del estator de
la figura 2, por la zona de colocación del arrollamiento conmutado,
pero con realización algo distinta a la representada en la figura
2.
La figura 1 es un motor de excitación en serie,
de acuerdo con el invento, indicado globalmente con la cifra 10. El
motor de excitación en serie 10 comprende un estator 14 con un
paquete de chapas del estator 16, el cual preferentemente está
realizado en dos partes en sentido axial (no representado) y forma
un yugo magnético cerrado 32.
En la figura 1 el rotor 2 ha sido representado
tan solo de una manera puramente esquemática.
El motor de excitación en serie 10 comprende dos
polos conformados simétricamente y dispuestos uno frente al otro, de
los cuales tan solo se ha representado un polo 34 en la figura
1.
El polo 34 está cerrado por ambos costados
mediante astas polares 22, 24, de manera que entre las astas polares
22, 24 y el yugo externo 32 se forman ranuras 28 y 30,
respectivamente, en las cuales se alojan arrollamientos.
Para ello, entre el asta polar derecha 24, en la
figura 1, y el asta polar izquierda 22, se ha previsto otra ranura
26, desplazada en el sentido del giro del motor, para acoger una
pata de arrollamiento 20 de un arrollamiento de conmutación. El
arrollamiento de conmutación 20, 21 pasa con una de sus patas 20 por
la ranura 26 y con su otra pata 21 pasa directamente a la ranura 30
formada entre el asta polar 24 y el yugo 32.
El arrollamiento de campo del polo 34 pasa con su
pata de arrollamiento 18 en la ranura formada entre el asta polar 22
y el yugo 32, mientras que con su otra pata de arrollamiento 19
pasa en la ranura 30 formada entre la otra asta polar 24 y el yugo
32, y queda con esta pata de arrollamiento en la correspondiente
pata de arrollamiento 21 del arrollamiento de conmutación 20,
21.
De acuerdo con el invento, el paquete de chapas
del estator 16 presenta una construcción especial, la cual permite
que los arrollamientos de conmutación 20, 21 queden alojados
ampliamente hundidos dentro del paquete de chapas del estator 16, de
manera que los extremos axiales de los arrollamientos de
conmutación 20, 21 no sobresalen, o sólo sobresalen de manera
insignificante, de los extremos axiales del paquete de chapas del
estator 16.
Esta construcción puede verse con mayor detalle
en las figuras 2 y 3.
En la figura 2 se ha representado en perspectiva
una mitad del estator 14, partido en sentido axial, mostrado en la
figura 1, de manera que las dimensiones no son absolutamente a
escala, así que no se trata de destacar las diferencias aproximadas
entre las figuras 1 y 2, sino tan solo una consecuencia de los
diferentes tipos de representación. Partiendo del yugo 32 del
paquete de chapas del estator 16, tal como se ha explicado antes
con ayuda de la figura 1, se hace pasar una pata 18 del
arrollamiento de campo alrededor de un asta polar, mientras se hace
pasar una pata 21 del arrollamiento de conmutación y la segunda
pata 19 del arrollamiento de campo alrededor de la otra asta polar
24, hacia adentro. Las superficies de las astas polares 22, 24
vueltas hacia al rotor 12 están adaptadas, de manera ya conocida, a
la forma circular del rotor 12, a fin de mantener las pérdidas de
entrehierro lo más reducidas posible.
En la figura 2 puede verse la ranura 26 dispuesta
en sentido axial 50 del estator 14, en la cual se aloja una pata 20
del arrollamiento de conmutación 20, 21.
De acuerdo con el invento, ahora el asta polar
24, alrededor de la cual pasan el arrollamiento de conmutación y el
arrollamiento de campo con una pata 21 y 19 respectiva, está
acortada en sentido axial, tal como puede verse de modo especial en
la representación de la figura 3, que muestra una vista sobre una
de las mitades del estator indicado en la figura 2.
Mientras la longitud axial del paquete de chapas
del estator 16 tiene la dimensión a, el asta polar 24,
alrededor del cual pasan una pata 21 del arrollamiento de
conmutación y una pata 19 del arrollamiento de campo, presenta una
longitud axial b más corta. Ahora, la longitud b está
medida de tal modo que los extremos axiales 40, 41 del
arrollamiento de conmutación 20, 21 puedan hacerse pasar alrededor
del extremo del asta polar 24, sin que los extremos axiales 40, 41
sobresalgan de las superficies frontales 36 del paquete de chapas
del estator 16. De esta manera, el arrollamiento de conmutación 20,
21 también se aloja, con sus extremos axiales aproximadamente
unidos, dentro del paquete de chapas del estator 16 o bien
sobresale algo hacia al exterior del mismo, dado que el
arrollamiento de campo sigue sin más un radio y no queda exactamente
en las superficies frontales.
Tal como puede verse en las figuras 2 y 3, ahora
el arrollamiento de campo 18, 19 es conducido con sus respectivos
extremos axiales 38, 39 alrededor de los extremos axiales 40, 41
del arrollamiento de conmutación 20, 21, y dado que el arrollamiento
de conmutación 20, 21 queda alojado de manera ampliamente hundida
dentro del paquete de chapas del estator 16, puede ser mantenido lo
más corto posible con los respectivos extremos 38 de su paquete de
arrollamiento.
En comparación con los motores de excitación en
serie convencionales, en que los extremos axiales de los
arrollamientos de conmutación sobresalen de las correspondientes
superficies frontales del paquete de chapas del estator, en una
forma de realización como motor universal usual, de acuerdo con el
invento, se consigue un acortamiento de la longitud axial de
construcción de unos 5 mm en cada extremo, es decir unos 10 mm en
total.
En pruebas realizadas se ha puesto de manifiesto
que ello no comporta ninguna pérdida de potencia, y que también
puede mantenerse el efecto de frenado equivalente.
Las enseñanzas del invento pueden aplicarse
ventajosamente en motores de excitación en serie de las más diversas
construcciones, como por ejemplo en el motor según la antes citada
patente EP-0.471.039 B1 o en el motor según la
solicitud alemana de patente 19.651.298.0, la cual sin embargo no
ha sido publicada. El primer motor citado se trata de un motor de
colectores, conectado en serie con polos de conmutación, así como
con sistemas de conmutación para pasar entre funcionamiento de motor
y de freno, de manera que para el funcionamiento de frenado el
motor es cortocircuitado por medio del sistema de conmutación y se
invierte la polaridad del arrollamiento de campo, y con medios para
limitar la corriente de frenado a través del arrollamiento de campo,
con ayuda de los cuales al funcionar con corriente alterna puede
realizarse un frenado por cortocircuito suave y rápido, con propia
regulación automática. Para ello, se conmuta el inducido en la fase
de funcionamiento como motor entre el arrollamiento de campo y el
arrollamiento de conmutación, mientras que en la fase de frenado,
para limitar la corriente de freno a través del arrollamiento de
campo, se conmuta un circuito amperímetro entre el inducido y el
arrollamiento de conmutación, que contiene el medio para limitar la
corriente de frenado, así que tan solo una parte predeterminada de
la corriente de frenado pasa a través del arrollamiento de campo.
Para limitar la corriente de frenado se han previsto diodos Zener
que no están conectados en paralelo entre sí.
En la solicitud de patente alemana 19.651.298.0,
aún no publicada, que se menciona a continuación, el motor de
excitación en serie presenta por lo menos un arrollamiento de campo
conectado en serie con el arrollamiento del inducido, y también por
lo menos un arrollamiento de conmutación para el frenado del motor
en el funcionamiento de frenado, así como un sistema de conmutación
para conmutar el motor entre el funcionamiento de freno y el
funcionamiento del motor. El por lo menos un arrollamiento de
frenado va dispuesto en un circuito amperimétrico separado que
únicamente es activado en el funcionamiento de freno. El circuito
amperimétrico separado es conectado a través del sistema de
conmutación bien en funcionamiento de freno paralelo al
arrollamiento inducido o bien acoplado en derivación a la tensión
de alimentación en funcionamiento de freno a través del sistema de
conmutación.
Independientemente de la conmutación del
correspondiente motor de excitación en serie, las enseñanzas de
acuerdo con el invento también pueden aplicarse ventajosamente para
conseguir una menor longitud de construcción del estator.
Se comprende que el invento también puede
utilizarse en otras formas de realización, por ejemplo en un motor
de excitación en serie según la patente DE- 4.307.357 A1.
En la figura 4 se ha representado una variante de
forma de realización según las figuras 2 y 3.
La figura 4 muestra una mitad del estator de la
figura 2, vista desde arriba, donde el asta polar 24a está algo
cambiada respecto al asta polar 24 de la figura 3. De nuevo el asta
polar 24a tiene ambos extremos más cortos, tal como indica la
longitud b. Sin embargo, a diferencia de la forma de
realización de la figura 3, el paquete de chapas del estator 16a
tiene ambos extremos axiales cerrados mediante chapas, cuya sección
transversal corresponde por completo a la sección transversal de la
chapa en la zona central, en que no existe ninguna escotadura 42a o
43a respectivamente, atravesada por los extremos del arrollamiento
de conmutación 20a, 21a.
De este modo, el asta polar 24a presenta una zona
central 44a de longitud b, separada por ambos extremos a
través de la escotadura 42a o 43a, respectivamente, en forma de una
ranura transversal de una de las respectivas zonas extremas 46a o
48a, cuya sección transversal corresponde a la sección transversal
del asta polar 24a en la zona central 44a.
Por tanto, el asta polar 24a únicamente tiene
ambos extremos interrumpidos por ranuras transversales.
Así, el arrollamiento de conmutación 20a, 21a
queda como en la forma de realización de la figura 2 con sus patas
20a y 21a, respectivamente, en las ranuras dispuestas en sentido
axial, pasando con sus extremos axiales a través de las escotaduras
42a y 43a, respectivamente, que están realizadas como ranuras
transversales.
Claims (5)
1. Motor de excitación en serie con conmutador y
arrollamiento de conmutación, de modo especial para una herramienta
eléctrica frenada con motor universal, con un estator (14), que
tiene un paquete de chapas del estator (16), que forma un yugo
cerrado (32), con por lo menos dos arrollamientos de campo (18, 19)
y por lo menos un arrollamiento de conmutación (20, 21; 20a, 21a),
colocados en ranuras (26, 28, 30) del paquete de chapas del estator
(16, 16a) en la zona de los extremos axiales (40, 41) de por lo
menos un arrollamiento de conmutación (20, 21; 20a, 21a) transversal
al sentido axial (50) del estator (14), presentando escotaduras
(42; 42a, 43a) para alojar los extremos del arrollamiento del por
lo menos un arrollamiento de conmutación (20, 21; 20a, 21a).
2. Motor de excitación en serie de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las
escotaduras (42; 42a, 43a) están conformadas de tal manera que los
extremos axiales (40, 41) del arrollamiento de conmutación (20, 21;
20a, 21a) no sobresalen, o sólo sobresalen de manera insignificante,
a través de las superficies frontales (36; 36a) del paquete de
chapas del estator (16, 16a).
3. Motor de excitación en serie de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que el
arrollamiento de conmutación (20, 21) pasa alrededor de un asta
polar (24) acortada por ambos extremos axiales.
4. Motor de excitación en serie de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que el paquete de chapas de
estator tiene sus ambas superficies frontales (36a) cerradas por una
chapa, cuya sección transversal corresponde a la sección
transversal de las demás chapas sin escotaduras (42a, 42b).
5. Motor de excitación en serie de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que el arrollamiento de
conmutación (20, 21; 20a, 21a) se coloca con una pata de
arrollamiento (20; 20a) en una ranura (26) existente entre ambas
astas polares (22, 24) de un polo (34), y con su otra pata de
arrollamiento (21; 21a) en una ranura (30) formada entre un asta
polar y el yugo (32), de manera que el arrollamiento de campo (18,
19) de este polo (34) transcurre con una pata de arrollamiento (19)
sobre la pata de arrollamiento (21; 21a) del arrollamiento de
conmutación (20, 21; 20a, 21a).
Applications Claiming Priority (2)
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