DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO MAGNETICO PARA MOTORES CONTROLADOS ELECTRONICAMENTE, MOTOR QUE INCORPORA DICHO DISPOSITIVO Y UNIDAD DE ACCIONAMIENTO PARA SISTEMAS MECANICOS.

Dispositivo de acoplamiento magnético para motores eléctricos (2),

accionados por un módulo electrónico de control (3) externo que se acopla al motor (2), a través de un orificio (21) previsto en la carcasa (22) del motor (2), para permitir el paso de unos contactos eléctricos (31) de alimentación entre el motor (2) y el módulo electrónico de control (3) que comprende un elemento de soporte (11) y al menos un elemento concentrador (12) de flujo magnético montado en el elemento (11) de soporte anteriormente mencionado, caracterizado porque el citado elemento soporte (11) está configurado como una parte separada respecto del módulo (39) de control electrónico externo y el motor (2), y en el cual dicho al menos un elemento (12) concentrador de flujo magnético, cosiste en una varilla que pasa través del elemento de soporte (11) y que tiene dos extremos (12A, 12B) que sobresalen con relación a las respectivas superficies del elemento de soporte (11), y en el cual la forma externa del elemento de soporte (11) está configurada para acoplarse en la forma correspondiente del orificio (21) de la carcasa (22) del motor (2), para definir una posición fija de montaje del elemento de soporte (11) en el orificio (21) anteriormente mencionado, dejando el orificio (21) parcialmente libre para el paso de los contactos eléctricos (31) de alimentación entre el motor eléctrico (2) y el módulo electrónico de control (3)

Dispositivo de acoplamiento magnético para motores controlados electrónicamente, motor que incorpora dicho dispositivo y unidad de accionamiento para sistemas mecánicos.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de acoplamiento magnético para motores controlados electrónicamente cuyo control está basado en la medida del giro del motor mediante sensores de variación del campo magnético.

El dispositivo objeto de esta invención está previsto para ser acoplado en motores para el accionamiento de sistemas mecánicos, tales como elevalunas eléctricos de automóviles u otros mecanismos accionados por un motor eléctrico giratorio.

Antecedentes de la invención

Los automóviles cuentan con multitud de sistemas mecánicos, tales como los cada vez más comunes elevalunas eléctricos, los techos solares o los sistemas de posicionamiento de los asientos, que, estando accionados por motores eléctricos, disponen de una electrónica de control que actúa sobre dicho motor.

Esta electrónica de control permite, en el caso concreto de los elevalunas eléctricos, controlar el movimiento de subida y bajada de la luna, de manera que en todo momento se tiene un control sobre la posición, la velocidad y la aceleración de dicha luna, realizando así de forma controlada diferentes funciones como su apertura y cierre, y otras como las relacionadas con la detección de la posible presencia de objetos en su trayectoria. La electrónica de control comprende, entre otros elementos, una tarjeta de circuito impreso y los contactos eléctricos de alimentación del motor, preparados para ser conectados con los contactos homólogos en el motor.

Una forma de control del motor está basada en la medida del giro del motor, para lo que se utiliza un encoder magnético giratorio, que consiste en un anillo magnético acoplado al eje giratorio del motor, y uno o varios sensores, sensibles a cambios del campo magnético, y que, enfrentados al anillo magnético, obtienen medidas fiables que reflejan la posición, y a partir de la variación de ésta la velocidad y aceleración del eje del motor en cualquier instante. Las señales que proporcionan dichos sensores, función de la posición del campo magnético giratorio y por tanto función de la variación del flujo magnético, son procesadas por la electrónica de control, que a su vez regula la alimentación y el funcionamiento del motor eléctrico.

Con objeto de reducir en la medida de lo posible los costes de fabricación, montaje y comprobación es ventajoso que el motor eléctrico y la electrónica de control constituyan unidades completamente independientes e intercambiables que se ensamblan entre sí según las especificaciones de cada configuración, si bien hay que tener siempre en cuenta el hecho de que los sensores de efecto Hall son sensibles solo a campos magnéticos cercanos lo que obliga a que estén situados en proximidad al anillo magnético, limitación esta que condiciona el diseño y montaje del motor eléctrico y del módulo electrónico de control.

Normalmente, el módulo electrónico de control comprende una tarjeta de circuito impreso junto con los respectivos componentes de control, los contactos eléctricos de alimentación del motor y los sensores de efecto Hall. Puesto que dichos sensores deben situarse próximos al anillo magnético acoplado al eje del motor, es habitual que los sensores de efecto Hall se dispongan en el extremo de una proyección del módulo electrónico que se introduce por un orificio de la carcasa del motor, de manera que dichos sensores queden cercanos al anillo magnético. Pero la imposición de que el módulo electrónico de control se acople a la carcasa del motor supone un inconveniente en cuanto a la estandarización de los motores, pues en este caso cada motor eléctrico tendrá que ir irremediablemente acoplado al módulo de control correspondiente. Igualmente ocurre con la posición relativa entre los componentes que deben acoplarse y con el espacio disponible para el alojamiento de los mismos.

Una forma de salvar estas limitaciones consiste en evitar la necesidad de que los sensores de efecto Hall tengan que situarse próximos al anillo magnético del eje del motor.

Para solucionar el problema que supone la distancia existente entre el anillo magnético y los sensores de efecto Hall, es conocida la incorporación de tantos elementos concentradores de flujo magnético como sensores de efecto Hall se dispongan. Los elementos concentradores de flujo son elementos de permeabilidad magnética elevada, generalmente constituidos por una varilla de material ferromagnético, y su incorporación tiene por objeto concentrar y dirigir el campo magnético entre el anillo magnético que lo genera y los sensores de efecto Hall, permitiendo así una mayor libertad en el diseño del motor y el módulo de control, que pueden disponerse a cierta distancia.

El documento EP-1146318-A1 describe un módulo electrónico de control para un motor eléctrico que se fija mecánicamente sobre la carcasa de dicho motor. El módulo de control objeto de esta invención integra la tarjeta de circuito impreso junto con los respectivos componentes de control, los contactos eléctricos de alimentación del motor, los sensores de efecto Hall y los elementos concentradores de flujo magnético, estos últimos comprendidos en una proyección del módulo electrónico que se introduce en un orificio practicado a tal efecto en la carcasa del motor. Este acoplamiento entre el módulo electrónico de control y el motor eléctrico implica que el motor debe estar específicamente diseñado para permitir el acoplamiento de dicho módulo con concentrador de flujo, lo que limita la intercambiabilidad del motor.

La solicitud europea EP-1408602-A1 protege asimismo un motor eléctrico controlado mediante sensores de efecto Hall que reciben a través de una serie de elementos concentradores de flujo magnético la señal generada por un anillo magnético acoplado al eje del motor. En este caso la electrónica de control también constituye un módulo independiente del motor, si bien las distintas realizaciones de la invención contemplan varias posibles localizaciones de los elementos concentradores de flujo magnético. En una primera realización parte de los elementos que constituyen los concentradores de flujo magnético se disponen dentro de la carcasa del motor y el resto en el interior del módulo de control, lo que exige que los concentradores de la parte correspondiente al motor y de la parte de control queden enfrentados, realizando una conexión magnética. Otras posibilidades contempladas consisten en que los concentradores de flujo solamente se encuentren en el interior del motor, en el interior del módulo de control o que se encuentren entre el motor y el módulo de control en el caso de que éstos se encuentren separados a cierta distancia. En todas las realizaciones contempladas destaca el inconveniente de que el motor y el módulo de control no son componentes completamente independientes, lo que condiciona, entre otras cosas, la selección del tipo de motor y del tipo de electrónica más adecuados, de forma independiente.

En vista de lo anterior el objetivo de la presente invención es desarrollar un dispositivo de acoplamiento magnético cuya aplicación no se vea limitada a priori por la configuración de modelos de motor y de módulos de control determinados.

La patente de los Estados Unidos US-6-317-332 describe un módulo electrónico para una unidad de accionamiento accionado por motor eléctrico.

Descripción de la invención

Después de estudiar las unidades de accionamiento de sistemas mecánicos conocidos, se ha detectado que sería conveniente que los elementos concentradores de flujo magnético no formen a priori ni parte del motor eléctrico ni del módulo de control electrónico, lo que supondría una ventaja logística y de estandarización en los componentes del sistema dirigida a la obtención de costes más reducidos, un aumento de la capacidad de combinar diferentes motores con diferentes módulos de control, y además permitiría usar el mismo motor eléctrico tanto en aplicaciones en las que requiera control electrónico como en aquellas en las que no sea necesario dicho control, por ejemplo en los modelos de automóviles en los que hay diferentes niveles de prestaciones en el funcionamiento de los elevalunas.

Es objeto de la invención un dispositivo de acoplamiento magnético para motores eléctricos de los que emplean un módulo electrónico de control basado en la medida de la posición obtenidas a partir de la variación de...

1. Dispositivo de acoplamiento magnético para motores eléctricos (2), accionados por un módulo electrónico de control (3) externo que se acopla al motor (2), a través de un orificio (21) previsto en la carcasa (22) del motor (2), para permitir el paso de unos contactos eléctricos (31) de alimentación entre el motor (2) y el módulo electrónico de control (3) que comprende un elemento de soporte (11) y al menos un elemento concentrador (12) de flujo magnético montado en el elemento (11) de soporte anteriormente mencionado, caracterizado porque

el citado elemento soporte (11) está configurado como una parte separada respecto del módulo (39) de control electrónico externo y el motor (2),

y en el cual dicho al menos un elemento (12) concentrador de flujo magnético, cosiste en una varilla que pasa través del elemento de soporte (11) y que tiene dos extremos (12A, 12B) que sobresalen con relación a las respectivas superficies del elemento de soporte (11),

y en el cual la forma externa del elemento de soporte (11) está configurada para acoplarse en la forma correspondiente del orificio (21) de la carcasa (22) del motor (2), para definir una posición fija de montaje del elemento de soporte (11) en el orificio (21) anteriormente mencionado, dejando el orificio (21) parcialmente libre para el paso de los contactos eléctricos (31) de alimentación entre el motor eléctrico (2) y el módulo electrónico de control (3).

2. Dispositivo de acoplamiento magnético, según reivindicación 1, caracterizado porque, cuando el citado elemento de soporte (11) está alojado en el orificio (21) en la carcasa (22) del motor (2), dicho elemento concentrador (12) de flujo magnético tiene una primera parte (12A) dentro de la carcasa (22) del motor (2), para ser expuesta a un campo magnético en el interior de dicha carcasa (22), y una segunda parte (12B) fuera de la carcasa (22) del motor (2), de manera que dicha segunda parte (12B) queda situada con al menos un sensor de variación de campo magnético comprendido en el módulo electrónico de control (3).

3. Dispositivo de acoplamiento magnético según reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de soporte (11) comprende un agujero pasante (13) que permite el paso de contactos eléctricos (31).

4. Dispositivo de acoplamiento magnético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de soporte (11) está alojado en el orificio (21) de la carcasa (22) del motor (2), de forma ajustada con apriete.

5. Dispositivo de acoplamiento magnético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de soporte (11) comprende al menos un elemento de retención flexible (14) que mantiene el elemento de soporte (11) en su posición en el orificio (21) de la carcasa (22) del motor (2).

6. Dispositivo de acoplamiento magnético, según reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de soporte (11) queda retenido en el orificio (21) por medio del módulo electrónico de control (3).

7. Motor eléctrico (2) que comprende un rotor y un estátor alojados en una carcasa (22), estando el rotor dotado de medios de generación de un campo magnético asociado al eje (23) de giro de dicho rotor, para permitir la detección de la velocidad de giro y/o posición angular del eje (23) del rotor a partir de una detección de variaciones en dicho campo magnético asociadas al movimiento de dicho eje, presentando la citada carcasa (22) un orificio (21) para el acoplamiento de un módulo electrónico de control externo caracterizado porque comprende un dispositivo (1) de acoplamiento magnético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Motor eléctrico según reivindicación 7, caracterizado porque los medios de generación de un campo magnético asociado al movimiento del rotor consisten en un anillo magnético (24) acoplado alrededor del eje (23) del rotor.

9. Unidad de accionamiento para un sistema mecánico que comprende:

un motor (2) eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 7 o 8 y

un módulo electrónico de control (3) que comprende medios electrónicos de control y alimentación del motor eléctrico (2) y al menos un sensor de variación de campo magnético.

10. Unidad de accionamiento según la reivindicación 9, en el que dicho, al menos un, sensor de variación de campo magnético es un sensor de efecto Hall (32).

11. Unidad de accionamiento según reivindicación 9, en el que el módulo electrónico de control (3) comprende una porción de acoplamiento (33) configurada para acoplarse, de forma reversible, en el orificio (21) en la carcasa (22) del motor (2).

12. Unidad de accionamiento según reivindicación 9, en el que el módulo electrónico de control (3) comprende contactos eléctricos (31) que pasan a través del espacio libre definido en el orificio (21) por el elemento soporte (11).

13. Sistema elevalunas de automóvil que comprende una unidad de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.