ES2301051T3 - Circuito de alimentacion de una escobilla de un motor electrico, en especial de motor de arranque de vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Circuito de alimentación eléctrica que conecta una fuente de corriente a al menos una escobilla (29) de un motor (12) eléctrico que comprende al menos un elemento conductor situado aguas arriba (46) de metal recortado de sección rellena sensiblemente constante en toda su longitud y un cable situado aguas abajo (18) conectado a dicha al menos una escobilla (20) constituyendo dicho cable (18) un medio que forma un cortocircuito por fusión cuando la corriente es demasiado elevada, caracterizado por el hecho de que dicho elemento conductor situado aguas arriba (46) comprende al menos una porción (52) de sección reducida para reducir los fenómenos de conducción térmica a través de dicho conductor situado aguas arriba.
Description
Circuito de alimentación de una escobilla de un
motor eléctrico, en especial de motor de arranque de vehículo
automóvil.
\global\parskip0.930000\baselineskip
La presente invención se refiere a un circuito
de alimentación eléctrica de un motor.
La invención se refiere más concretamente a un
circuito de alimentación de un motor eléctrico de arranque de
vehículo automóvil dotado de medios de protección contra el
sobrecalentamiento.
La invención se refiere más particularmente a un
motor eléctrico dotado de medios de protección contra su
sobrecalentamiento del tipo que comprende al menos un seccionador de
circuito dispuesto en el circuito de alimentación eléctrica del
motor y cuya abertura se controla en función de un parámetro
representativo de la temperatura de la máquina.
La invención es de especial interés para su
aplicación a un motor de arranque de vehículo automóvil cuya
protección contra el sobrecalentamiento es necesario asegurar.
En este caso, el circuito de alimentación
comprende al menos un cable de alimentación que conecta una fuente
de corriente, en especial una batería de acumuladores, con el
contactor electromagnético del motor de arranque, y comprende un
cable de conexión que conecta el terminal de potencia del contactor
electromagnético con el motor eléctrico, en especial a al menos una
escobilla de alimentación de los devanados del motor.
En caso de cortocircuito o de bloqueo mecánico
del motor eléctrico, se produce un sobrecalentamiento muy elevado
del propio motor eléctrico y de los diferentes elementos de cableado
eléctrico. Un sobrecalentamiento como este puede llevar a la
destrucción por fusión de algún elemento del circuito eléctrico.
Con la finalidad de proteger el motor de
arranque de un sobrecalentamiento excesivo resultado de una
utilización prolongada o de un funcionamiento anormal, y con la
finalidad de mejorar sus prestaciones así como su fiabilidad
evitando la destrucción inmediata o progresiva de sus componentes,
es conocido prever un dispositivo seccionador, dispuesto en serie
en el circuito eléctrico de control del contactor del motor de
arranque, que interrumpe la alimentación eléctrica de este último
cuando la temperatura del motor sobrepasa un valor
predeterminado.
A tal efecto, ya se ha propuesto disponer un
elemento sensible a la temperatura del motor en este último, o en
su interior lo más cerca de la zona caliente y en especial del
rotor.
Sin embargo, la disposición de un componente
como este, que hace de captador térmico a proximidad del rotor, e
incluso en contacto con el árbol rotativo de este último, no es
fácil y complica aún más la estructura del motor y en especial la
del porta-escobillas cuando el elemento sensible a
la temperatura es llevado por este.
El documento
FR-A-2.717.961 propone una
concepción de los medios de protección contra el sobrecalentamiento
que permite remediar estos inconvenientes mediante una máquina en la
cual los medios de protección comprenden un elemento eléctrico
calefactor alimentado por el circuito de alimentación eléctrica y un
captador térmico asociado al elemento eléctrico calefactor y que
controla el interruptor. El elemento eléctrico calefactor está
dispuesto en serie en el circuito de alimentación de la máquina.
Un seccionador externo de circuito como este,
realizado por ejemplo en forma de fusible, es un componente que
ocupa espacio con la finalidad de tener en cuenta unas intensidades
necesarias para el funcionamiento del motor de arranque que suelen
ser muy importantes. Por lo tanto, es difícil disponer un elemento
como este entre la batería de acumuladores y el motor de arranque,
o en el propio motor de arranque.
El documento
FR-A-2.785.086 propone un circuito
de alimentación eléctrica en el cual los medios que forman el
seccionador de circuito están constituidos por un tramo de sección
reducida determinada del hilo conductor que perte-
nece al cable de alimentación de longitud reducida de una de las escobillas de alimentación del inducido del motor.
nece al cable de alimentación de longitud reducida de una de las escobillas de alimentación del inducido del motor.
El valor de la sección reducida determinada de
este tramo que forma un seccionador de circuito o "shunt" en
asociación con la intensidad de la corriente de alimentación que
circula por este y el material del que está hecho el hilo conductor
(por ejemplo cobre) así como la temperatura global de la zona del
motor eléctrico en la cual está situado este shunt, determinan las
condiciones de "intervención" del circuito.
La invención propone un circuito de alimentación
que conecta una fuente de corriente, en especial una batería de
acumuladores, a al menos una escobilla de un motor eléctrico, por
ejemplo de motor de arranque de vehículo automóvil, del tipo que
comprende:
\global\parskip1.000000\baselineskip
- al menos un elemento conductor situado aguas
arriba de metal recortado de sección rellena sensiblemente
constante en toda su longitud y un cable situado aguas abajo
conectado a dicha al menos una escobilla;
- y medios que forman un seccionador de circuito
que comprenden un tramo de sección reducida determinada del hilo
conductor que pertenece a dicho cable situado aguas abajo, que
interrumpen el circuito por fusión de dicho tramo cuando la
corriente es demasiado elevada,
caracterizado por el hecho de que dicho elemento
conductor situado aguas arriba comprende una porción de sección
reducida para reducir los fenómenos de conducción térmica a través
de dicho elemento conductor situado aguas arriba.
De esta manera, es posible reducir los fenómenos
de conducción térmica a través del elemento conductor situado aguas
arriba, que es por ejemplo un "puente" metálico conductor
inter-escobillas entre las dos escobillas de un par
de escobillas conectadas al trenzado del contactor del motor de
arranque, es decir a la batería del vehículo a partir del momento
en que la llave de contacto es accionada por el usuario.
La invención también permite controlar las
condiciones de intervención del shunt evitando una difusión térmica
demasiado rápida en las piezas vecinas del shunt.
Aparte de reducir la conducción térmica a través
del puente inter-escobillas, también se favorece un
calentamiento puntual y localizado a proximidad del shunt por
aumento de la resistencia eléctrica de la porción de sección
reducida del elemento conductor situado aguas arriba.
La solución según la invención puede aplicarse
fácilmente sin modificar piezas producidas industrialmente tales
como los conjuntos escobilla-shunt.
La solución según la invención es mucho menos
costosa que otra solución conocida que consiste en recubrir el
soporte trasero con pintura eléctricamente aislante que no deja
pasar corriente entre el puente inter-escobilla y
el soporte a través del polvo de escobilla(s) producido por
el desgaste de las escobillas durante su funcionamiento.
Según otras características de la invención:
- la sección reducida de dicha porción del
elemento conductor situado aguas arriba es superior a la sección
reducida determinada de dicho tramo de hilo conductor del cable
situado aguas abajo, para garantizar que siempre es el shunt el que
realiza la función de fusible, y no la porción de sección reducida
del conductor eléctrico situado aguas arriba;
- dicha porción de sección reducida es adyacente
al extremo situado aguas abajo del elemento conductor y el extremo
situado aguas abajo del elemento conductor situado aguas arriba está
unido por soldadura al extremo situado aguas arriba del hilo
conductor del cable situado aguas abajo, de tal manera que se limita
al máximo la conducción térmica y se obtiene un calentamiento
localizado a proximidad del shunt;
- dicha porción de sección reducida del elemento
conductor situado aguas arriba comprende al menos un vaciado para
reducir su sección;
- dicha porción de sección reducida del elemento
conductor situado aguas arriba comprende al menos un orificio para
reducir su sección;
- dicho elemento conductor situado aguas arriba
es una banda de chapa recortada de sección rectangular, en especial
para constituir un "puente"
inter-escobillas;
- el extremo situado aguas arriba del elemento
conductor situado aguas arriba está unido a otro cable de
alimentación de otra escobilla;
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con la lectura de la descripción detallada siguiente
para la comprensión de la cual se hará referencia a los dibujos
adjuntos en los cuales:
- La figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva que ilustra un motor de arranque del estado de la
técnica;
- La figura 2 es una vista a gran escala que
ilustra la disposición conocida de un shunt o seccionador de
circuito en el cable de alimentación de una escobilla del motor
eléctrico para motor de arranque de la figura 1;
- La figura 3 es una vista esquemática en planta
que ilustra un ejemplo de realización de la invención para un
conjunto porta-escobillas de un motor eléctrico para
motor de arranque;
- La figura 4 es una vista detallada del
elemento conductor que conecta dos escobillas de la figura 3.
El motor de arranque 10 ilustrado en la figura 1
está compuesto esencialmente por un motor eléctrico 12 que, cuando
es alimentado con corriente, permite accionar en funcionamiento el
piñón (no representado) del motor de arranque, y de un contactor
14.
Según una concepción conocida, el contactor 14
tiene por función establecer o interrumpir la alimentación con
corriente eléctrica del motor 12 y consiste en un interruptor que
comprende un elemento móvil cuyos desplazamientos son controlados
por un actuador electromagnético y que establece o interrumpe el
paso de corriente por un cable conductor 18 conectado a una de las
escobillas 20 llevada por el porta-escobillas 22 del
motor eléctrico 12 del motor de arranque 10.
El cable conductor 18 conecta la patilla de
conexión eléctrica 36 llevada por el terminal de salida 38 del
contactor 14 a la escobilla o carbón 20.
Cuando el conductor establece el contacto
mediante el interruptor controlado por la llave de contacto, provoca
la alimentación de la bobina del accionador electromagnético que
provoca el cierre del interruptor interno del contactor 14 que
establece la alimentación del motor 12 a través del conductor 18 y
la escobilla.
Tal como se puede ver en la figura 2, y según,
por ejemplo, las lecciones del documento
FR-A-2.785.086, el cable conductor
18 de alimentación de la escobilla 20 constituye un seccionador de
circuito o shunt.
A tal efecto, el hilo conductor interno 16
dispuesto en el interior de una funda trenzada de material no
inflamable 28, comprende un tramo 30 de sección reducida
determinada.
La sección de área reducida determinada del
tramo 30 provoca una aumento de la resistencia lineal con respecto
al resto del cable 18 y el paso de corriente por este tramo 30
provoca un calentamiento localizado más importante.
La reducción de sección está determinada de
manera que, en caso de corriente de intensidad anormalmente elevada,
esta zona o tramo 30 se funda incluso antes de que el calentamiento
de otras partes del motor de arranque conduzcan a temperaturas
peligrosas, en especial a temperaturas que pueden llegar a provocar
un incendio.
En caso de funcionamiento como fusible del tramo
30 que forma seccionador o shunt, la presencia de la funda no
inflamable 28 permite evitar la aparición de chispas y cualquier
vertido de metal fundido al exterior de la funda 28, evitando
también así el inicio de un eventual incendio.
Sin embargo, un shunt como este puede ser
aplicado mediante un cable conductor que comprende solamente un
hilo conductor 16, o un trenzado metálico, es decir sin funda
28.
Se ha representado esquemáticamente en la figura
3 una placa porta-escobillas 22 que lleva cuatro
escobillas, dos de las cuales 20 llamadas "positivas" o
"+" pertenecen a una par de escobillas en serie que están
unidas al terminal 36.
La escobilla 18 de la derecha, considerando que
la figura 3, es la escobilla situada aguas abajo considerando la
circulación de la corriente.
La escobilla situada aguas abajo 20 está unida
al extremo situado aguas abajo 40 de un cable conductor situado
aguas abajo 18, 30 que es de sección reducida determinada en toda su
longitud, por ejemplo igual a 2,5 mm^{2}, para constituir el
shunt o seccionador de circuito. Como variante, la sección reducida
30 puede extenderse únicamente por una parte del cable 18.
El extremo situado aguas arriba 42 de cable
conductor situado aguas abajo 18, 30 está soldado a la patilla del
extremo situado aguas abajo 44 de un puente
inter-escobillas 46 que constituye aquí el elemento
conductor situado aguas arriba según la invención.
El puente inter-escobillas 46,
representado en detalle en la figura 4, es una pieza de chapa
metálica conductora recortada de sección, por ejemplo, rectangular
constante sobre toda su longitud y que es por ejemplo igual, en
este caso, a 8,0 mm^{2}.
De la misma manera, la escobilla situada aguas
arriba (a la izquierda considerando la figura 4) está unida al
extremo situado aguas abajo 40 de un cable conductor 18, 30 de
sección reducida determinada en toda su longitud, por ejemplo igual
a 2,5 mm^{2},para constituir el shunt o seccionador de
circuito.
El extremo situado aguas arriba 42 del cable
conductor 18, 30 de alimentación de la escobilla situada aguas
arriba está soldada a la patilla del extremo situado aguas arriba 48
del puente inter-escobillas 46.
Esta patilla 48 también permite el soldado de un
cable de alimentación 50 de mayor sección, por ejemplo del orden de
18 mm^{2}.
Según las lecciones de la invención, una
porción 52 del puente inter-escobillas 46 realizada
a proximidad de su extremo situado aguas abajo 44, es decir a
proximidad del shunt 18, 30 de la escobilla situada aguas abajo 20,
presenta una sección reducida determinada con respecto a la sección
media del puente 46.
Por ejemplo, la sección reducida es igual a 5,8
mm^{2}.
Ventajosamente, la reducción de sección se
obtiene en este caso aprovechando un orificio oblongo 54 formado
por recorte en la banda de chapa metálica que constituye el puente
inter-escobillas 46.
Las flechas de la figura 3 ilustran el sentido
de difusión del calor.
La escobilla situada aguas arriba de la
izquierda está más cerca de la salida del inductor y su temperatura
es así inferior a la de la escobilla situada aguas debajo de la
derecha.
La presencia del orificio 54 disminuye la
difusión térmica a lo largo del puente 46 y favorece la intervención
del shunt 18, 30 asociado, provocando la fusión de este
inmediatamente después la fusión del shunt 18, 30 de la escobilla
situada aguas arriba puesto que la totalidad de la corriente pasa
entonces por este.
La obtención de la reducción de sección en la
porción 52 no se limita a la realización de un orificio oblongo 54.
Se pueden, en especial, practicar unas muescas u otros vaciados en
los bordes de la banda metálica que constituye el puente 46.
De esta manera se puede prever que la parte de
extremo situada aguas abajo del elemento conductor 46 sea realizado
en forma de una pieza intermedia añadida de sección reducida, aunque
una tal variante sea más costosa y de realización más compleja que
todas las soluciones consistentes en realizar uno o varios recortes
en la banda metálica que constituye el puente.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se muestra únicamente para conveniencia del lector. No
forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tenido
una gran precaución a la hora de recopilar las referencias, no se
pueden excluir errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes
declina cualquier responsabilidad al respecto.
- \bullet FR 2717961 A [0010]
- \bullet FR 2785086 A [0012] [0026]
Claims (8)
1. Circuito de alimentación eléctrica que
conecta una fuente de corriente a al menos una escobilla (29) de un
motor (12) eléctrico que comprende al menos un elemento conductor
situado aguas arriba (46) de metal recortado de sección rellena
sensiblemente constante en toda su longitud y un cable situado aguas
abajo (18) conectado a dicha al menos una escobilla (20)
constituyendo dicho cable (18) un medio que forma un cortocircuito
por fusión cuando la corriente es demasiado elevada,
caracterizado por el hecho de que dicho
elemento conductor situado aguas arriba (46) comprende al menos una
porción (52) de sección reducida para reducir los fenómenos de
conducción térmica a través de dicho conductor situado aguas
arriba.
2. Circuito según la reivindicación anterior,
caracterizado por el hecho de que dicha porción (52) de
sección reducida es adyacente al extremo situado aguas abajo (44)
del elemento conductor situado aguas arriba(46).
3. Circuito según la reivindicación anterior,
caracterizado por el hecho de que el extremo situado aguas
abajo (44) del elemento conductor situado aguas arriba (46) está
unido por soldado al extremo situado aguas arriba (42) del hilo
conductor (16) del cable situado aguas abajo (18, 30).
4. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha porción (52) de
sección reducida del elemento conductor situado aguas arriba (46)
comprende al menos un vaciado para reducir su sección.
5. Circuito según la reivindicación anterior,
caracterizado por el hecho de que dicha porción (52) de
sección reducida del elemento conductor situado aguas arriba (46)
comprende al menos un orificio (54) para reducir su sección.
6. Circuito según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que dicha porción (52) de
sección reducida del elemento conductor situado aguas arriba (46)
consiste en al menos una muesca.
7. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho elemento conductor
situado aguas arriba (46) es una banda de chapa recortada de
sección rectangular.
8. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el extremo situado aguas
arriba (48) del elemento conductor situado aguas arriba (46) está
unido a otro cable (18, 30) de alimentación de otra escobilla
(20).
Applications Claiming Priority (2)
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