ES2282894T3 - Alternador que comprende medios para eliminar las cargas electrostaticas acumuladas. - Google Patents
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Abstract
Alternador (10) de vehículo automóvil del tipo que comprende: -un estátor (14) sostenido por un cárter (15) que comprende una tapa lateral delantera (16) y una tapa lateral posterior (18), -un rotor (12) cuyo árbol central (21) está montado giratorio en el interior del estátor (16, 18) y que está constituido por una parte llamada magnética que comprende en especial al menos el árbol (21), estando provisto dicho árbol de una polea (22) en su extremo, -y medios destinados a eliminar las cargas electrostáticas del alternador, caracterizado por el hecho de que estos medios (72) aseguran un enlace eléctrico permanente entre la polea (22) y la cara lateral externa de una tapa transversal (18) del cárter (15) que está provista de un rodamiento (44B) de guía para el rotor (12).
Description
Alternador que comprende medios para eliminar
las cargas electrostáticas acumuladas.
La presente invención se refiere a un alternador
de vehículo automóvil.
La invención se refiere más específicamente a un
alternador del mismo tipo que el descrito y representado en el
documento FR-A-2.807.889 que
comprende medios para suprimir la electricidad estática.
Este documento propone en especial un alternador
de vehículo automóvil del tipo que comprende:
- un estátor soportado por un cárter que
comprende una tapa lateral delantera y una tapa lateral
posterior;
- un rotor cuyo árbol central está montado
giratorio en el interior del estátor y que está constituido por una
parte llamada magnética que entre otras cosas comprende al menos el
árbol, estando provisto dicho árbol de una polea en su extremo;
- y medios destinados a eliminar las cargas
electrostáticas del alternador.
Se conocen también sistemas que permiten
descargar electricidad estática acumulada en los elementos de un
motor eléctrico mediante una escobilla específica, como en la
solicitud de patente WO 97 01200.
La invención tiene como finalidad proponer otros
medios de aplicación sencilla para asegurar la evacuación de
electricidad estática acumulada en el alternador.
Para este fin, la invención propone un
alternador, caracterizado por el hecho de que estos medios consisten
en un enlace eléctrico permanente entre la polea y la cara lateral
externa de una tapa transversal del cárter que está provista de un
rodamiento de guía para el rotor.
Según otras características de la invención:
- dichos medios comprenden un enlace, eléctrico
y permanente, directo o indirecto, entre el cárter y dicha parte
magnética del rotor.
- un extremo axial posterior del árbol del rotor
que se extiende axialmente hacía el exterior del estátor, está
provisto de una polea de arrastre que gira con el árbol, y por el
hecho de que dichos medios aseguran un enlace eléctrico permanente
entre la polea y el
cárter.
cárter.
- dichos medios comprenden un elemento conductor
que forma un contacto rozante que interviene entre el cárter y la
polea.
- dicho elemento conductor que forma un contacto
rozante está aguantado por el cárter y roza con la polea.
- la polea es accionada en rotación mediante un
elemento flexible de accionamiento, en especial una correa o una
cadena y por el hecho de que dicho elemento conductor que forma un
contacto rozante interviene entre el cárter y el elemento flexible
de accionamiento.
- el elemento flexible de accionamiento es una
correa, uno de cuyos bordes se extiende lateralmente hacía delante
más allá de una cara lateral de la polea para cooperar por
rozamiento con una parte enfrentada al cárter.
- dichos medios aseguran un enlace eléctrico
permanente entre la polea y la cara lateral externa de una tapa
transversal del cárter que comprende un rodamiento que guía el rotor
en rotación.
- el árbol del rotor está montado giratorio en
el cárter con interposición radial de un rodamiento, especialmente
del tipo de bolas, que asegura un enlace eléctrico permanente y
directo entre el cárter y el tramo del árbol del rotor que lleva el
aro interior del rodamiento.
- el rodamiento comprende una junta de
estanqueidad de material conductor que enlaza eléctricamente los
aros interior y exterior del rodamiento.
- el rodamiento está relleno de una grasa
lubrificante que está cargada de material conductor de
electricidad.
Otras características y ventajas de la invención
se exponen en la descripción detallada siguiente para cuya
comprensión se hará referencia a los dibujos anexos en los
cuales:
- La figura 1 es una sección axial parcial de un
alternador según el estado de la técnica;
- La figura 2 es una vista a mayor escala del
detalle D2 de la figura que ilustra un aspecto de la invención;
- La figura 3 es una vista a mayor escala del
detalle D3 de la figura que ilustra un aspecto de la invención.
Se ha representado en la figura 1 un alternador
10 que comprende esencialmente un rotor 12 que está accionado para
girar alrededor de su eje en el interior de un estátor sensiblemente
anular 14 fijado al interior de un cárter 15, sensiblemente
cilíndrico, del alternador 10, aquí del tipo de los descritos y
representados en el documento
EP-A-0.515.259 al contenido del cual
se puede hacer referencia para más detalles y precisiones.
El cárter 15 está cerrado por sus dos extremos
axiales por tapas transversales delantera 16 y posterior 18 a
través de las cuales un árbol 21 del rotor está montado para girar.
El árbol 21 y las tapas 16 y 18 son de material conductor de
electricidad, concretamente de metal. El cárter 15 comprende las
tapas transversales delantera 16 y posterior 18.
En su extremos axial posterior, el árbol 21, que
sobrepasa por el exterior de la tapa transversal 18 comprende una
polea metálica 22 destinada a aguantar una correa de accionamiento
(no representada en la figura 1) y en rotación con el rotor 12. En
una variante no representada, la correa se sustituye por una cadena
flexible de transmisión.
Sobre una cara externa 24 del apoyo o tapa
transversal opuesta delantera 16, una cubierta de protección 26
cubre unos medios de regulación y de rectificación de la corriente
eléctrica producida por el alternador que comprenden en especial un
puente rectificador(aquí diodos no representados en la figura
1), un regulador de tensión así como terminales de conexión a un
circuito eléctrico del vehículo.
De manera ya conocida, el estátor 14 comprende
un cuerpo 32 hecho de un conjunto de chapas 28 que se extienden
sensiblemente en dirección radial, estando cada una dotadas de
ranuras para el paso de arrollamientos o devanados de hilos
conductores 30 que forman el inducido del alternador. En una
variante no representada, los hilos conductores enrollados son
sustituidos por conductores en forma de horquilla.
El cuerpo del estátor 32 comprende una
superficie cilíndrica 38 perfectamente cilíndrica que delimita un
espacio en el interior del cual el rotor 12 está montado para
girar.
El rotor 12 polar de garras está esencialmente
constituido por dos ruedas polares idénticas 40 A y 40B que están
montadas sobre la parte estriada central 23 del árbol 21 del rotor
12, para ser accionadas a rotación y por una bobina o devanado 42
dispuesto entre las ruedas polares 40A y 40B metálicas estando
provista cada una de un ventilador interno para refrigeración del
alternador.
El árbol del rotor 21 está montado para girar en
las tapas 16 y 18 mediante un rodamiento de bolas delantero 44A y
un rodamiento de bolas posterior 44B que comprenden cada uno un aro
interior de rotación 46A y 46B y un aro exterior de rotación 48A y
48B con interposición de bolas 50A y 50B respectivamente.
Cada componente de un rodamiento está hecho de
metal conductor de electricidad.
Cada aro interior 46A y 46B está en contacto
íntimo con la superficie cilíndrica convexa del árbol 21 del rotor
12 estando, por lo tanto, también en contacto eléctrico.
Como se ilustra en la figura 1 el aro exterior
48B del rodamiento posterior 44B está montado directamente en un
alojamiento correspondiente 49B de la tapa metálica posterior 18 con
la cual está también en contacto eléctrico.
En cambio, el aro exterior 48A del rodamiento
delantero 44A está montado en un alojamiento correspondiente 49A de
la tapa delantera 16 con interposición de un aro 52 de amortiguación
de las vibraciones que está generalmente hecho de un material
plástico aislante de la electricidad.
De forma ya conocida, el extremo axial delantero
del árbol 21 está provisto de dos anillos colectores delantero 54 y
posterior 56 que son adyacentes y que están separados por un espacio
axial que se presenta bajo la forma de una garganta de separación
58.
Cada uno de los anillos colectores 54 y 56 es
conductor de la electricidad y está previsto para operar
conjuntamente con escobillas asociadas a un porta escobillas 60
alojado en la cubierta 26. Los anillos colectores están enlazados,
mediante dos enlaces hilados no representados, en los extremos del
devanado 42.
El anillo delantero 54 suele estar al potencial
llamado nulo, es decir sensiblemente al potencial de la masa
eléctrica del vehículo a la cual está en especial enlazado el
estátor por medios de fijación del alternador sobre la estructura
metálica (no representada) del vehículo. El anillo posterior 56
adyacente al rodamiento delantero 44A está al potencial del
arrollamiento o devanado 42 del rotor, que es por ejemplo del orden
de 14 voltios. Evidentemente, los anillos pueden estar montados en
orden inverso.
De acuerdo con la invención y como se ilustra en
detalle a más gran escala en la figura 2 un anillo o aro 62 de
material conductor de alta impedancia está alojado en la garganta 58
de manera que se solapa axialmente con los extremos axiales
adyacentes de las superficies cilíndricas convexas externas 55 y 57
de los anillos colectores 54 y 56.
Así el aro 62 asegura un enlace eléctrico
resistivo de alta impedancia permanente entre los dos anillos
colectores adyacentes 54 y 56.
Se lleva a cabo así un enlace eléctrico
permanente entre el devanado inductor 42 y la parte magnética
constituida en especial por el árbol 21 y las piezas polares 40A y
40B de material ferromagnético.
Este enlace eléctrico es estático puesto que el
aro gira con el árbol 21 y sus dos anillos colectores 54 y 56.
La resistencia de la conexión eléctrica
asegurada por la arandela conductora 62 es suficientemente débil
para permitir el paso de cargas electrostáticas del alternador
conforme a los contenidos generales del documento
FR-A-2.807.889 y suficientemente
elevada para no perturbar el funcionamiento del alternador.
Se asegura así una conexión indirecta permanente
resistiva de alta impedancia entre la parte magnética del rotor 12
y el potencial del devanado inductor 42 por intermediario de dos
anillos colectores 54 y 56.
Así, el potencial eléctrico de la masa metálica
del rotor 12 permanece a un potencial próximo al de la masa del
alternador, siendo la diferencia entre estos dos potenciales por
ejemplo del orden de 0,3 voltios, correspondiente a la caída de
tensión en la escobilla provocada por la corriente de
excitación.
Sin ir más allá del alcance de la invención, es
deseable asegurar una conexión eléctrica suplementaria de fuerte
impedancia entre la periferia del tramo estriado 23 del árbol 21 que
atraviesa las piezas polares 40A y 40B de forma que constituye otra
"línea de fuga eléctrica" para las cargas electrostáticas
acumuladas.
Asimismo es posible rellenar el rodamiento
posterior 44B con una grasa lubrificante cargada de partículas
conductoras de electricidad para asegurar una buena continuidad
eléctrica entre sus aros exterior 48B e interior 46B, incluso en
caso de centrifugación parcial en funcionamiento.
A título de variante no representada, el
rodamiento posterior 44B puede comprender asimismo una junta de
estanqueidad conductora, u otros medios de estanqueidad
equivalentes, que coopera con los dos aros 46B y 48B de rodamiento
44B y que asegura él también una función de conductor eléctrico que
enlaza eléctricamente los dos aros de rodamiento.
Ventajosamente, todas estas características
ventajosas del rodamiento posterior 44B pueden aplicarse también al
rodamiento delantero 44A siempre que el aro exterior 48A esté en
conexión conductora con la tapa delantera 16, es decir, que no haya
aro 52 de amortiguamiento de las vibraciones o bien que,
ventajosamente, este último 52 esté hecho también de material
conductor de electricidad, en especial de un material metálico o de
un material sintético cargado de partículas conductoras.
Todas estas soluciones son particularmente
ventajosas cuando no es posible realizar una deposición de pintura
conductora o de grafito en el extremo del árbol, tal como se expone
en el estado de la técnica objeto del documento mencionado
anteriormente.
Hay que señalar que la deposición de pintura o
el revestimiento conductor en el extremo axial delantero del árbol
21, que es difícil de llevar a cabo, puede ventajosamente ser
sustituido por una tapa o tapón, no representado, que corona el
extremo axial delantero del árbol, que es de material conductor o
que está revestido interiormente de una capa conductora y que se
solapa axialmente con el extremo axial delantero de la periferia
convexa 55 del anillo colector delantero 54.
Según otro aspecto de la invención y siempre
para favorecer la evacuación de las cargas electrostáticas, es
posible asegurar una conexión eléctrica permanente entre el árbol 21
del rotor 12 y el cárter con sus tapas laterales, y por lo tanto,
con la masa eléctrica del vehículo.
Para este efecto, la polea metálica 22 que está
fijada al árbol 21 con el cual está en enlace eléctrico permanente
por su alisado interno 70 está conectado eléctricamente y
permanentemente a la tapa lateral posterior 18.
Preferentemente, esta conexión está asegurada
por un contacto rozante conductor 72 sostenido por la tapa posterior
18 y que roza permanentemente sobre una parte enfrentada a la tapa
lateral delantera 74 de la polea y/o de la correa (no
representada).
A título de variante, como el contacto rozante
es una pieza susceptible de desgaste, este puede pertenecer a la
correa misma y rozar sobre la cara lateral externa de la tapa
posterior 18.
Hay que destacar que la conexión eléctrica
entre la polea 22 y el árbol 21 se completa por el espacio 76 de
montaje con respecto al aro interior 46B que puede ser metálico y
conductor.
También es posible prever un contacto rozante,
no representado, entre el aro interior 46B y la pieza 78 de retén
del aro exterior 48B en el alojamiento 49B que se prolonga en
dirección radial hacia el interior y que puede ventajosamente
comprender un contacto rozante que coopera con el aro interior.
Este montaje permite ventajosamente evacuar
directamente las cargas electrostáticas provocadas, por ejemplo,
por el empleo de ciertas correas de accionamiento de la polea. Así,
la mayor parte de las cargas electrostáticas pasan directamente de
la polea hacia el cárter y la masa del vehículo sin llegar al árbol
del rotor a través de los rodamientos de bolas. El problema de la
evacuación de las cargas se resuelve así aguas arriba, es decir en
el mismo lugar de aparición de las cargas electroestáticas. Este
montaje permite también la evacuación de las cargas presentes en el
árbol del rotor.
Se asegura entonces una conexión eléctrica
rotativa suplementaria entre el cárter 15 y la parte magnética.
Evidentemente, el alternador es reversible y
puede ser ventajosamente utilizado para arrancar el motor térmico
del vehículo.
Claims (4)
1. Alternador (10) de vehículo automóvil del
tipo que comprende:
- un estátor (14) sostenido por un cárter (15)
que comprende una tapa lateral delantera (16) y una tapa lateral
posterior (18),
- un rotor (12) cuyo árbol central (21) está
montado giratorio en el interior del estátor (16, 18) y que está
constituido por una parte llamada magnética que comprende en
especial al menos el árbol (21), estando provisto dicho árbol de
una polea (22) en su extremo,
- y medios destinados a eliminar las cargas
electrostáticas del alternador,
caracterizado por el hecho de que estos
medios (72) aseguran un enlace eléctrico permanente entre la polea
(22) y la cara lateral externa de una tapa transversal (18) del
cárter (15) que está provista de un
rodamiento (44B) de guía para el rotor (12).
rodamiento (44B) de guía para el rotor (12).
2. Alternador según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el árbol (21) del rotor
está montado giratorio en el cárter con interposición radial de un
rodamiento (44B), en especial del tipo de bolas, que asegura un
enlace eléctrico permanente y directo entre el cárter (49B) y el
tramo del árbol del rotor que lleva el aro interior (46B) del
rodamiento (44B).
3. Alternador según la reivindicación anterior,
caracterizado por el hecho de que el rodamiento (44A, 44B)
comprende una junta de estanqueidad de material conductor que enlaza
eléctricamente los aros interior (46A, 46B) y exterior (48A, 48B)
del rodamiento.
4. Alternador según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el rodamiento (44A, 44B) está relleno de una grasa lubrificante
cargada de material conductor de electricidad.
Applications Claiming Priority (2)
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