ES2273977T3 - Un motor electrico. - Google Patents

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Abstract

Un motor que comprende un estator (13), un rotor (11), un manguito (15) en un extremo del motor para soportar o definir un rodamiento para el rotor y para unirse a una bomba de combustible ajustando en un orificio en una armadura de la bomba de combustible que puede conectarse a los bobinados del motor; (19) en el estator, detectores para detectar la posición del rotor respecto al estator, circuito electrónico para cambiar la corriente en los bobinados como respuesta a las señales de salida de los detectores para hacer que el rotor gire respecto al estator, y una armadura (10), que contiene el rotor, el estator, los detectores y el circuito electrónico, los detectores y estando al menos parte del circuito electrónico encapsulada en un material aislante de la electricidad y resistente a combustible en un recipiente (16) localizado dentro de la armadura (10) en el otro extremo del motor en el que el recipiente (16) tiene un manguito interno (18) a través del cual un árbol (12) del rotor se extiende y a través del cual el combustible de la bomba de combustible puede fluir cuando la bomba de combustible está conectada al motor.

Description

Un motor eléctrico.
Esta invención se refiere a un motor eléctrico y más particularmente, aunque no exclusivamente, a dicho motor para usar junto con una bomba de combustible.
Se sabe a partir del documento US 5788210 cómo proporcionar un motor que se monta sobre un dispositivo externo ajustando una sección expuesta de un rodamiento radial del motor en un hueco de engranaje del dispositivo externo para de esta manera alinear el motor y el dispositivo externo. Sin embargo, el circuito electrónico no está separado de una trayectoria de flujo potencial definida entre el dispositivo externo y el motor.
El documento US 5053664 describe una bomba de combustible accionada por motor que incluye un motor sin escobillas, un motor que tiene para blindar el motor sin escobillas y una sección de bomba adaptada para ser accionada por el motor. La armadura contiene también una cubierta del circuito de control.
De acuerdo con la presente invención se proporciona un motor que comprende un estator, un rotor, un manguito en un extremo del motor para soportar o definir un rodamiento para el rotor y para unirse a una bomba de combustible ajustando en un orificio en una armadura de la bomba de combustible, bobinados sobre el estator, detectores para detectar la posición del rotor respecto al estator, circuito electrónico para cambiar la corriente en los bobinados como respuesta a la señal de salida de los detectores para provocar que el rotor gire respecto al estator, y una armadura que contiene el rotor, el estator, los detectores y el circuito electrónico, estando encapsulados los detectores y al menos parte del circuito electrónico en un material aislante de la electricidad y resistente al combustible en un recipiente dentro de la armadura, caracterizado porque el recipiente tiene un manguito interno a través del cual se extiende un árbol del rotor y a través del cual el combustible de la bomba de combustible puede fluir cuando la bomba de combustible está conectada al motor.
Las características preferidas y/u opcionales de la invención se muestran en las reivindicaciones 2 a 7 inclusive.
La invención se describirá ahora más particularmente, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de un motor eléctrico de acuerdo con la presente invención,
La Figura 2 es una vista en corte del motor mostrado en la Figura 1,
La Figura 3 es una vista en perspectiva despiezada del recipiente que contiene el circuito electrónico del motor mostrado en las Figuras 1 y 2,
La Figura 4 es una vista en perspectiva del recipiente de la Figura 3 montado sobre el estator y que contiene el circuito electrónico,
La Figura 5 es una vista en perspectiva desde abajo del recipiente mostrado en la Figura 3,
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un aislante frontal del motor,
La Figura 7 es una vista en perspectiva del rotor del motor,
La Figura 8 es una vista parcialmente abierta del rotor mostrado en la Figura 7,
La Figura 9 es una vista en planta que muestra las laminaciones del rotor y estator del motor,
La Figura 10 es una vista en planta de un segundo ejemplo de una laminación del rotor modificada,
La Figura 11 es una vista en planta de otra laminación del rotor modificada,
La Figura 12 es una vista en perspectiva fragmentada de un estator alternativo,
La Figura 13 es una vista en perspectiva del estator mostrado en la Figura 11 al que se han añadido las piezas de flujo, y
La Figura 14 es una vista seccionada de otra realización de un motor de acuerdo con la invención en combinación con una bomba de combustible.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, el motor de corriente continua sin escobillas mostrado en ellos comprende una armadura 10 bien trazada, un rotor 11 que incluye un árbol 12 que tiene una parte plana 12a en el extremo que se proyecta desde el extremo cerrado de la armadura 10, un estator enrollado 13 que rodea al rotor 11, un tapa final 14 que cierra el extremo abierto de la armadura 10, y un recipiente 16 dentro de la armadura 10 para los detectores y el circuito electrónico. El estator enrollado 13 comprende un estator bobinado 19 enrollado alrededor de un apilamiento de laminaciones del estator 30.
El motor tiene un aspecto global similar al de un motor convencional de corriente continua de imán permanente que tiene piezas de conmutación que comprenden un conmutador y un sistema de escobilla/hoja. El motor tiene aplicación particular como motor de la bomba de combustible, aunque también tiene otros usos.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 3 a 5, el recipiente 16 comprende un cuenco cilíndrico 17 que tiene un manguito integral 18 apoyado en la base del cuenco. El recipiente está formado típicamente por poliacetal (POM) y contiene detectores, típicamente en forma de detectores del efecto Hall, para detectar la posición del rotor 11 respecto al estator 13 y el circuito electrónico montado sobre una placa de circuito impreso anular 20 que se fija sobre el manguito apoyado 18. Idealmente los detectores del efecto Hall se sitúan planos sobre la placa de circuito impreso 20. Esto es ventajoso comparado con el "apoyo" convencional de los detectores Hall porque es más fácil de montar y más fiable contra el combustible y vibraciones después de la encapsulación completa. También, permite reducir la distancia entre los detectores y la superficie superior plana del rotor del imán permanente. El circuito cambia la corriente en los bobinados del estator de una manera conocida como respuesta a las señales de salida de los detectores para hacer que el rotor gire respecto al estator. Los detectores y el circuito electrónico se encapsulan después en un material aislante de la electricidad, típicamente resina epoxi, que llena o llena sustancialmente el recipiente 16. El manguito 18 se dimensiona de manera que permite que el árbol del rotor 12 se extienda a su través y permite que el combustible de la bomba de combustible fluya a su través.
Los detectores y la mayor parte de los componentes electrónicos, incluyendo todas las piezas conductoras de la electricidad de los mismos, están totalmente encapsulados. Únicamente piezas tales como, por ejemplo, terminales eléctricos y/o grandes capacitores no se encapsularán totalmente.
Como se muestra en la Figura 5, la parte inferior de la base del cuenco 17 tiene cuatro conectores de desplazamiento 21 aislantes para dirigir la conexión a los bobinados del estator 13.
La conductividad térmica del material encapsulado puede que no sea demasiado importante debido al efecto refrigerante del combustible que pasa a través del manguito 18.
La Figura 6 muestra en detalle un aislante frontal 22 que se coloca sobre el estator y que tiene el mismo número de ranuras 23 (cuatro en este ejemplo) para recibir los bobinados del estator y las conexiones de desplazamiento aislantes 21 sobre el recipiente 16.
En lugar de montar los detectores y el circuito electrónico sobre una placa de circuito impreso, la superficie inferior interna del recipiente 16 podría tener un patrón eléctricamente conductor impreso en la misma. Esto puede tener la forma de un papel metalizado prensado en caliente aplicado con una estampa de prensado en caliente. Todos los componentes electrónicos pueden ensamblarse entonces automáticamente en la superficie interna del cuenco y encapsularse posteriormente. Otra ventaja de esta técnica es una reducción adicional en la distancia entre los detectores Hall y la superficie superior plana del imán del rotor que da como resultado un aumento de la potencia del campo magnético para detectar la posición.
El motor tiene también un aislante trasero 24 similar aunque no idéntico al aislante frontal 22.
La tapa final 14 se conecta a la armadura 10 tal como plegando el borde de la armadura 10 sobre la tapa final, por ejemplo, en dos posiciones. Esta tapa final 14 soporta o define un rodamiento para el árbol del rotor 12 e incluye también características integrales necesarias para una bomba de combustible a medida. Se proporciona una terminación 26 sobre la tapa final 14 para conectar a un suministro externo.
Un manguito 15 está provisto en el otro extremo del motor. El manguito 15 típicamente está formado por sulfuro de polifenileno (PPS). Este material tiene una elevada estabilidad dimensional al calor, un alargamiento bajo y una resistencia extremadamente buena contra todas las clases de combustibles agresivos. El manguito 15 soporta o define un rodamiento para el árbol del rotor 12 y también sirve para unir una bomba de combustible a medida ajustando por presión en un orificio en la armadura de la bomba de combustible. Normalmente, el manguito 15 ha sido parte de la armadura de la bomba. Ahora es una parte del motor y sirve para el doble propósito de suportar o definir un rodamiento para el árbol del rotor 12 y tiene un elemento de conexión/alineación para la armadura de la bomba y permite ensayar el motor totalmente antes de suministrarlo a un cliente. El manguito 15 es el único medio para alinear el impulsor de la bomba y el rotor 11 del motor.
El uso de un motor de corriente continua sin escobillas en oposición a un motor de conmutador convencional hace posible una reducción radial y axial de las dimensiones del motor.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 7 a 11, el rotor comprende un árbol del rotor 12 y un núcleo laminado 27 sobre-moldeado con material 33 magnetizado después del moldeo.
El núcleo laminado 27 comprende una pluralidad de laminaciones del rotor 29. Como se muestra en la Figura 9, estas laminaciones se estampan desde la hoja metálica y pueden estamparse al mismo tiempo que las laminaciones del estator 30. Las laminaciones del rotor 29 tiene tres ranuras 31 espaciadas equi-angularmente, que se extienden radialmente hacia dentro, y una abertura central 32 para montar las laminaciones sobre el árbol del rotor 12. Un apilamiento de estas laminaciones 30 se sobre-modula con material magnetizable 33, típicamente el compuesto NdFeB unido termoplásticamente y este material (isotrópico) 33 se magnetiza (como se muestra en la Figura 7) después del moldeo. El sobre-moldeo puede incluir también un anillo integral 34 que puede cargarse como un disco de codificación para dar una potencia mayor del campo magnético en la dirección axial (necesario para los detectores Hall).
Un rotor formado de esta manera no requiere ningún pegamento y es fácil de montar. Tampoco se necesita equilibrado. El material de moldeo 33 llena también las ranuras 31.
La Figura 10 muestra una laminación del rotor alternativa que tiene seis aberturas 35 en su interior. Estas aberturas 35 están espaciadas equi-angularmente y tres de las aberturas son más grandes que las otras. Esto reduce el peso del núcleo del rotor 27 aunque, preferiblemente, para evitar pérdidas por perforación del rotor de la bomba de combustible (es decir, pérdidas debidas a turbulencias del rotor en el fluido) las laminaciones finales preferiblemente no tienen aberturas 35.
La Figura 11 muestra también otra laminación del rotor que no tiene ranuras 31 sino una superficie periférica no uniforme, con protuberancias y seis aberturas 35' de dimensiones iguales.
Las laminaciones del estator 30 mostrado en la Figura 9 se estampan igual que las laminaciones del rotor y comprenden un anillo externo 36, cuatro piezas polares 37 espaciadas equi-angularmente, que se extienden radialmente hacia dentro alrededor de las cuales se enrollan los bobinados (no mostrados) y cuatro piezas de flujo entre las piezas polares 37. Un apilamiento de estas laminaciones es difícil de enrollar debido a los pequeños huecos entre las piezas polares 37 y las piezas de flujo 38. También, la bobina externa de bobinado alrededor de las piezas polares con la inserción posterior en un anillo externo no se recomienda para motores de pequeño tamaño.
En un aspecto de la invención, y como se muestra en las Figuras 12 y 13, un estator alternativo 13', tiene un anillo externo 36', una pluralidad de piezas polares 37' espaciadas angularmente que se extienden radialmente hacia dentro desde el anillo externo 36' y una pluralidad de piezas de flujo 38' entre las piezas polares 37'. Las piezas de flujo 38' están separadas del anillo 36' y las piezas polares 37' y pueden deslizarse en las ranuras 39 definidas por el anillo externo 36' después del bobinado de las piezas polares 37'. Esto simplifica el proceso de bobinado y permite conformar de manera óptima las piezas de flujo 38.
El anillo 36' y las piezas polares 37' se forman de manera integral y pueden estar formadas por laminaciones estampadas aseguradas juntas tal como por soldadura láser/estampación del envase o más preferiblemente se forman en una construcción unitaria moldeando el material sinterizado magnético blando.
La Figura 14 muestra otra realización de un motor en combinación con una bomba de combustible 40 que tiene un impulsor 41. En este caso, el motor es un motor PMDC convencional que tiene un conmutador 42 y un sistema de escobillas 43. Como se muestra en la Figura 14 hay una armadura externa 45 que aloja el motor y la bomba de combustible 40. Hay un hueco entre el motor y la armadura externa para permitir que el motor se alinee con la bomba 40 únicamente mediante el manguito 15. El cuerpo de la bomba se ajusta por presión en un extremo de la armadura externa 45 para formar un cierre hermético en el extremo de la bomba de la armadura externa y hay una junta tórica 46 en el otro extremo entre una tapa de salida 47 y la armadura externa 45. Habrá una disposición similar que aloja el motor sin escobillas de las Figuras 1 a 13 y la bomba de combustible.
Las realizaciones descritas anteriormente se dan únicamente a modo de ejemplo y diversas modificaciones resultarán evidentes para las personas especialistas en la técnica sin alejarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, el rotor podría rodear el estator, más particularmente cuando se usa como motores de ventilador o transmisión de almacenamiento.

Claims (7)

1. Un motor que comprende un estator (13), un rotor (11), un manguito (15) en un extremo del motor para soportar o definir un rodamiento para el rotor y para unirse a una bomba de combustible ajustando en un orificio en una armadura de la bomba de combustible que puede conectarse a los bobinados del motor; (19) en el estator, detectores para detectar la posición del rotor respecto al estator, circuito electrónico para cambiar la corriente en los bobinados como respuesta a las señales de salida de los detectores para hacer que el rotor gire respecto al estator, y una armadura (10), que contiene el rotor, el estator, los detectores y el circuito electrónico, los detectores y estando al menos parte del circuito electrónico encapsulada en un material aislante de la electricidad y resistente a combustible en un recipiente (16) localizado dentro de la armadura (10) en el otro extremo del motor en el que el recipiente (16) tiene un manguito interno (18) a través del cual un árbol (12) del rotor se extiende y a través del cual el combustible de la bomba de combustible puede fluir cuando la bomba de combustible está conectada al motor.
2. Un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el manguito (15) forma el único medio para alinear el rotor y un impulsor (41) de la bomba de combustible que puede conectarse al motor.
3. Un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el estator (13) rodea al rotor (11).
4. Un motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en combinación con una bomba de combustible (40).
5. La combinación de acuerdo con la reivindicación 4, en la que una armadura externa (45) aloja el motor y la bomba de combustible (40).
6. La combinación de acuerdo con la reivindicación 5, en la que hay un hueco entre el motor y la armadura externa (45) para permitir la alineación del motor y la bomba.
7. La combinación de acuerdo con la reivindicación 6, en la que la bomba de combustible (40) se ajusta por presión en la armadura externa (45) para formar un cierre hermético en el extremo de la bomba de la armadura externa.
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