ES2250662T3 - Chapa y dispositivo de chapas para motor lineal. - Google Patents
Chapa y dispositivo de chapas para motor lineal.Info
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Abstract
Una laminación de un motor lineal, fabricada con un material metálico magnético y con una base (31), que se colocará contigua a un componente fijo (10), y llevará incorporada al menos una aleta (33) que se extiende desde la base (31) de forma coplanar en relación a la citada base (31), que se caracteriza por que la aleta (33) tiene una punta que se dobla en ángulo al plano de la base (31) y la aleta (33), para formar una faldilla (38) con un ángulo de 90 a 150º en relación con la superficie contigua de la laminación (30).
Description
Chapa y dispositivo de chapas para motor
lineal.
La presente invención está relacionada con una
laminación de un motor lineal y una disposición que ofrece un
montaje más seguro de las citadas laminaciones.
Los motores lineales son dispositivos muy
conocidos, en los que hay un elemento de bobina o de imán montado en
un componente fijo y el otro elemento en un componente móvil. El
motor lineal tiene una serie de laminaciones interiores y una serie
de laminaciones exteriores, entre las cuales se desplaza el elemento
del imán. Se aplica corriente eléctrica a la bobina, que genera
líneas de fuerza magnéticas que interactúan con el elemento del imán
y producen el movimiento lineal del componente móvil. Dichos motores
lineales se utilizan generalmente en compresores de refrigeración,
en los que el componente móvil está definido por el pistón del
compresor y el elemento del imán está instalado en el citado pistón.
La bobina está fija en la porción externa de la estructura del
compresor que forma el cilindro, en cuyo interior el pistón produce
un movimiento de vaivén durante el funcionamiento del motor lineal.
Los motores lineales se utilizan en otros dispositivos para que, por
ejemplo, se produzca un movimiento de vaivén en un eje dentro de un
casquillo, con el movimiento del eje realizando el trabajo en una
máquina.
La Figura 1 de los dibujos adjuntos representa
una laminación interior 30 de una conocida construcción de un motor
lineal. Esta laminación interior 30 es planar y normalmente ha sido
troquelada con un trozo de material de chapa metálica dotado de
características magnéticas. La laminación interior 30 normalmente
tiene una base 31 en forma de "U" que lleva incorporado un par
de aletas 33 coplanares con un extremo puntiagudo que puede
definirse como punta plana 34, como se ve en la figura. Las
laminaciones interiores 30 tienen una cavidad o muesca 36, en la que
hay una bobina toroidal (que no aparece en la figura) a la que se
aplica la corriente eléctrica. Las Figuras 2 y 3 representan el
montaje de las laminaciones interiores 30 en un conjunto circular
para formar el estator de un motor lineal, y las bases 31 de las
laminaciones interiores 30 se fijan alrededor de un primer
componente fijo, que puede estar formado por un casquillo, en el
cual se produce el movimiento de vaivén de un eje, o por el cilindro
de un compresor, en el cual se produce el movimiento de vaivén de un
pistón. Se coloca un conjunto de laminaciones exteriores 20 en torno
a un segundo componente fijo, que puede estar formado por la
superficie interior de una copa en la que se encuentra el casquillo
o el cilindro del compresor.
En la representación de las laminaciones
interiores 30, representadas en las figuras 1 y 2, la punta plana 34
de la aleta superior 33 define la zona disponible para soldar o
encolar la serie de laminaciones a un componente de montaje, como la
brida de un cilindro o un elemento de conexión anular, como se
describe más delante. Esta zona de la superficie, básicamente
limitada y definida por el espesor de la laminación propiamente
dicha, posiblemente no sea suficiente para garantizar una fijación y
un montaje adecuados del conjunto de las laminaciones interiores
30.
En la Figura 4 vemos una manera de formar la
serie de laminaciones interiores 30 en un compresor lineal. En esta
construcción, un cilindro 10 del compresor tiene un diámetro interno
central en el que se produce un movimiento de vaivén del pistón (que
no aparece en la figura). En torno a la periferia exterior de la
pieza del cilindro 10 están instaladas las bases 31 de un conjunto
de laminaciones internas 30, que se fijan a la periferia exterior
del cilindro 10 o a cualquier otro sistema de soporte adecuado
instalado en el cilindro. Las laminaciones del conjunto de
laminaciones exteriores 20 tienen forma de piezas individuales
instaladas en torno al interior de la pared circular de una copa
(que no aparece en la figura). Los extremos superiores de las
laminaciones exteriores 20 también tienen forma de punta plana unida
a la superficie inferior de una brida 10a que está incorporada al
cilindro 10 y se extiende en dirección radial desde el mismo, y la
citada fijación a la superficie inferior de la brida 10a se consigue
mediante adhesivo o soldadura. Como alternativa, las laminaciones
exteriores 20 pueden montarse en un soporte en la pared de la copa
en la cual se posiciona el cilindro.
En la Figura 5 vemos otro tipo de montaje de las
laminaciones del motor de un compresor lineal, tal y como se
describe en la solicitud de patente copendiente del mismo
solicitante. En el montaje que vemos en la figura 5, el cilindro 10
del compresor no tiene la brida 10a, lo que hace que la fabricación
del cilindro sea relativamente compleja y costosa. En esta
representación de la figura 5, las laminaciones interiores 30 llevan
aletas 33 con puntas planas 34. Los extremos de las laminaciones
exteriores 20 son también planos en esta representación, en los que
un anillo de conexión 40 de material no magnético se instala en los
extremos superiores de las laminaciones interiores 30 y las
laminaciones exteriores 20, y se fija a los citados extremos
mediante adhesivo o soldadura. Así pues, se realiza un montaje de
suspensión de las laminaciones exteriores 20 mediante el anillo de
conexión 40 que está acoplado a las laminaciones interiores 30,
estando éstas a su vez acopladas al cilindro 10.
La zona, por la cual la superficie inferior de la
brida 10a del cilindro 10 de la estructura representada en la figura
4 o la superficie inferior del anillo de conexión 40 de la
construcción representada en la figura 5 pueden unirse al extremo
superior de las laminaciones interiores 30 y las laminaciones
exteriores 20, es la única que está definida por el espesor de cada
laminación. El montaje no es muy estable cuando las laminaciones son
delgadas. En el caso de las laminaciones exteriores 20, la zona de
fijación del extremo de cada laminación no es crítica debido a la
anchura radial relativamente pequeña de las laminaciones exteriores
20, lo que permite mantenerlas muy cerca una de la otra en toda la
anchura radial de la misma. En este caso, las zonas de fijación de
los extremos están prácticamente asociadas unas con otras,
facilitando la fijación de las mismas mediante cola o soldadura.
No obstante, en el caso de las laminaciones
interiores 30, la anchura radial de las mismas hace que sean
divergentes unas en relación con las otras, desde el borde interior
unido al cilindro 10 hacia el borde exterior 35. Los bordes
exteriores 35 están bastante separados unos de los otros, al igual
que las puntas planas 34 de los extremos superiores, impidiendo la
fijación de la totalidad de las citadas puntas planas 34 como una
única superficie. Así pues, en cuanto a las laminaciones interiores
30, la zona de fijación superior es fundamental para proporcionar
una mejor fijación de las citadas laminaciones.
El documento EP 0 652 622 A presenta un montaje
de laminaciones con aletas cuyas puntas están dobladas en un pequeño
ángulo hasta el plano de la base de la aleta. Pero no se presenta
ningún valor del ángulo y, además, este conocido montaje de las
laminaciones tampoco es adecuado para un motor lineal.
Otro problema de las construcciones anteriormente
descritas es la dificultad de mantener las laminaciones interiores
separadas con un determinado ángulo en torno a toda la periferia
exterior del cilindro del compresor.
Por consiguiente, sería conveniente tener una
laminación con una estructura que pueda disponerse en círculo, como
la formada por las laminaciones interiores y exteriores de un motor
lineal, con el fin de que exista una superficie mayor para la
fijación de al menos uno de los extremos de la misma a otro
componente.
US 3 828 211 presenta un montaje de las
laminaciones para un motor lineal con aletas cuyas puntas se han
doblado dos veces a algo más de 90º fuera del plano de la base de la
aleta correspondiente, es decir, la punta está doblada más de 180º
para mantener las laminaciones alejadas unas de las otras en las
circunferencias exteriores. Pero esta doble curvatura de las puntas
de los extremos de las aletas implica una cierta alta resistencia a
la tracción a causa de la curvatura existiendo, por lo tanto,
peligro de agrietamiento.
Es objetivo de la presente invención ofrecer una
estructura mejorada para una laminación que se va a montar en un
conjunto de laminaciones, como las utilizadas en un motor lineal,
con el fin de presentar un área superficial mayor para la fijación
de al menos un extremo de cada laminación del conjunto a un
componente externo y reducir el riesgo de agrietamiento.
La invención queda expuesta en la Reivindicación
1 adjunta. Las representaciones favoritas se explican en las
subreivindicaciones.
Éste y otros objetivos y ventajas de la presente
invención son más evidentes haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
laminación interior de una tecnología anterior;
La Fig. 2 es una vista parcial en perspectiva, en
alzado y en corte de un conjunto de las laminaciones de la Figura
1;
La Figura 3 es una vista desde arriba del
conjunto de laminaciones de la Figura 2;
La Figura 4 es una vista transversal en alzado de
una porción de un compresor de una tecnología anterior que
representa el montaje de un motor lineal que contiene laminaciones
interiores y exteriores.
La Fig. 5 es una vista transversal en alzado de
una porción de un compresor lineal de una tecnología anterior, que
representa otro tipo de montaje de las laminaciones interiores y
exteriores del motor lineal.
La Fig. 6 es una vista en perspectiva de una
laminación fabricada de acuerdo con la presente invención;
La Fig. 7 es una vista parcial en perspectiva y
en corte de un montaje formado por la serie de laminaciones
representadas en la figura 6;
La Fig. 8 es una vista en alzado de una porción
del conjunto de laminaciones representado en la figura 7;
La Fig. 9 es una vista en alzado de una porción
del conjunto de laminaciones cuya faldilla del extremo está doblada
de acuerdo con una representación de la presente invención; y
La Fig. 10 es una vista similar a la de la figura
9, pero que ilustra otra representación de la curvatura de las
faldillas del extremo.
La figura 6 es una vista en perspectiva de una
laminación 30 de un motor lineal, fabricada según la presente
invención. Como ya se ha descrito en relación con laminaciones de
una tecnología anterior, la laminación interior 30 de la presente
invención consta además de una pieza planar de metal con propiedades
magnéticas, y que presenta una base 31 que forma una cavidad en la
que se aloja una bobina 60 e incorpora un par de aletas coplanares
33 con un borde delantero 35. La laminación interior 30 se
diferencia de las de las figuras 1 a 5 en que la punta de la aleta
33 está doblada en relación al plano de la laminación formando una
faldilla 38.
En la representación que vemos en las figuras 6,
7, 8 y 9, el ángulo de curvatura \alpha de las aletas 38 es de
aproximadamente 90º, de manera que cada faldilla 38 se extiende
transversal al plano de la aleta 33, presentando un área de
superficie mayor. En esta representación, la proyección "p" de
las faldillas 38 en relación con la superficie contigua de la
laminación 30 es igual a, o ligeramente más pequeña que, la
separación "g" entre los bordes delanteros 35 de las dos
laminaciones contiguas 30.
En la representación de la Fig. 10, el ángulo de
curvatura \beta de las faldillas 38 es mayor de 90º y menor de
180º, estando en general entre 90 y 150º, y su valor preferido se
define por la ecuación \beta=90+ seno del arco [e/e+g)], dónde
"e" es el espesor de la laminación 30 y "g" es el espacio
existente entre los bordes delanteros 35 de dos laminaciones
contiguas 30. En esta representación, la proyección "p" de las
faldillas 38, en relación con la superficie contigua de la
laminación 30, es igual o ligeramente mayor que el citado espacio
"g", permitiendo que las faldillas 38 queden parcialmente
superpuestas cuando la proyección "p" es mayor que el espacio
"g".
Con la construcción representada, las faldillas
38, que pueden ser transversales o estar inclinadas en relación con
el plano de las respectivas laminaciones 30, determinan la
separación entre las laminaciones 30 en torno a la periferia de las
mismas cuando están dispuestas para formar el motor eléctrico,
estando cada una de las faldillas 38 en contacto con la laminación
contigua, lo que facilita el mantenimiento de una separación angular
homogénea entre los bordes delanteros 35 de las laminaciones
interiores 30. En las figuras 7 y 8 vemos una serie de laminaciones
interiores 30 dispuestas en círculo, para formar las laminaciones
interiores de un motor lineal. Como podemos observar, las faldillas
38 de las laminaciones interiores 30 están alineadas unas con otras
y se extienden en un plano común, es decir, las faldillas 38 son
mutuamente coplanares.
Tras el montaje en círculo, como vemos en las
figuras 7 y 8, las faldillas 38 presentan una zona de contacto
generalmente planar para un componente externo, como la brida 10a
del cilindro 10 de la figura 4, o el anillo de conexión 40 de la
figura 5. Dicho componente externo para fijar la punta 34 de las
laminaciones interiores 30 está representado por la pieza 50 que
vemos en la figura 8, en la que aparece unida a las faldillas 38 con
un adhesivo 52. La zona de contacto formada por las faldillas 38 es
al menos un 50% mayor que la zona de contacto que se obtiene sólo
con las puntas planares 34 de las laminaciones interiores 30, que
pueden verse en las figuras 4 y 5, cuando el área de superficie
disponible para la fijación sólo está formada por el espesor de las
laminaciones. La provisión de las faldillas 38 ofrece unas mejores
condiciones de soldadura o encolado al componente exterior 50, que
puede estar formado por la superficie inferior de la brida 10a del
cilindro 10 o el anillo de conexión 40. Las faldillas 38 también
ofrecen un sistema que confiere a las laminaciones interiores 30 una
separación angular más constante, ya que las faldillas 38 definen
una plantilla de separación.
Éstas son las ventajas de la nueva estructura de
laminaciones de la invención:
- -
- mayor zona de encolado o soldadura.
- -
- mejor fiabilidad estructural.
- -
- mayor rigidez estructural.
- -
- mejor fiabilidad del producto final.
- -
- menos ruido.
- -
- mejor colocación angular de las laminaciones.
Tal y como hemos descrito, las laminaciones
pueden utilizarse en un motor lineal que pueda llevar cualquier tipo
de dispositivo en el que un componente móvil produzca un movimiento
de vaivén por la acción del motor.
Aunque las faldillas 38 sean especialmente
adecuadas y necesarias para montar las laminaciones interiores 30 de
un motor lineal, debe entenderse que la misma solución es aplicable
a las laminaciones exteriores 20, cuando la separación intermedia
indica el uso de las faldillas 38 aquí propuestas.
Las características específicas de la invención
pueden verse en las figuras de los dibujos sólo por comodidad, ya
que cada característica puede combinarse con otras de acuerdo con la
invención. Los entendidos en la materia saben que hay
representaciones alternativas, siendo nuestra intención incluirlas
en el campo de acción de las reivindicaciones. Por consiguiente, la
anterior descripción deberá considerarse como ilustrativa, no
limitadora del campo de acción de la invención. Todos los cambios y
modificaciones evidentes están dentro del campo de acción definido
por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Una laminación de un motor lineal, fabricada
con un material metálico magnético y con una base (31), que se
colocará contigua a un componente fijo (10), y llevará incorporada
al menos una aleta (33) que se extiende desde la base (31) de forma
coplanar en relación a la citada base (31), que se
caracteriza porque la aleta (33) tiene una punta que se dobla
en ángulo al plano de la base (31) y la aleta (33), para formar una
faldilla (38) con un ángulo de 90 a 150º en relación con la
superficie contigua de la laminación (30).
2. Una disposición de las laminaciones de un
motor lineal que utiliza las laminaciones como se expone en la
reivindicación 1, que se caracteriza porque hay una serie de
laminaciones montadas en un conjunto, presentando cada faldilla (38)
una proyección (p) en relación con la superficie contigua de la
laminación (30), que es igual o menor que el espacio (g) existente
entre dos laminaciones contiguas (30) en la zona en la que se
encuentra la faldilla (38), formando la citada faldilla (38) un
ángulo de curvatura (\alpha) de 90º en relación con la superficie
contigua de la laminación 30.
3. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se explica en la reivindicación 1, que se
caracteriza porque hay una serie de laminaciones dispuestas
en un conjunto, teniendo cada faldilla (38) una proyección (p) en
relación con la superficie contigua de la laminación (30), que es
igual o ligeramente mayor que el espacio (g) existente entre dos
laminaciones contiguas (30) en la zona en la que se encuentra la
faldilla (38), formando la citada faldilla (38) un ángulo (\beta)
mayor de 90º y menor de 180º.
4. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se explica en la reivindicación 3, que se
caracteriza porque el ángulo de curvatura (\beta) se define
con la ecuación \beta=90+ seno del arco [e/e+g)], dónde "e"
es el espesor de la laminación (30) y "g" es el espacio
existente entre dos laminaciones contiguas 30 en la zona donde se
encuentra la faldilla (38).
5. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se expone en la reivindicación 3, que se
caracteriza porque las faldillas (38) están parcialmente
superpuestas cuando la proyección "e" es mayor que el espacio
"g".
6. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3,
que se caracteriza porque las faldillas (38) están colocadas
de forma mutuamente coplanar.
7. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3,
que se caracteriza porque el conjunto de laminaciones es
circular.
8. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3,
que se caracteriza porque consta de un componente exterior
(50) unido a las faldillas (38) del conjunto de laminaciones.
9. La disposición de las laminaciones de un motor
lineal, como se expone en la reivindicación 8, que se
caracteriza porque el componente exterior (50) está unido a
las faldillas (38) del conjunto de laminaciones mediante un adhesivo
(52).
10. La disposición de las laminaciones de un
motor lineal, como se expone en la reivindicación 8, que se
caracteriza porque el componente externo (50) está definido
por una brida (10a) que se incorpora externamente al cilindro (10)
de un compresor lineal, en torno al cual se acoplan las
laminaciones.
11. La disposición de las laminaciones de un
motor lineal, como se expone en la reivindicación 8, que se
caracteriza porque el componente externo (50) está formado
por un anillo de conexión (40) que se acopla simultáneamente al
cilindro (10) de un compresor lineal y a un conjunto de laminaciones
(20) exteriores del motor lineal del citado compresor.
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