Árbol (3) de rotor (2) con garras que comprende un extremo delantero destinado a llevar un elemento de accionamiento y dotado de varios tramos (31,

32), un extremo trasero y un tramo intermedio de soporte y de fijación del rotor con garras que presenta, por un lado, dos zonas (150, 156-250, 256) moleteadas, denominadas zonas de engastado, destinadas a ensamblarse con el rotor (2) con garras mediante deformación local de material del rotor (2) con garras, y, por otro lado, una zona (54) de centrado destinada a centrar el rotor con garras y dispuesta entre las zonas (150, 156 250, 256) de engastado, extendiéndose dicha zona de centrado sobresaliendo radialmente con respecto a las zonas de engastado, caracterizado porque las zonas (150, 156-250, 256) de engastado se extienden sobresaliendo radialmente con respecto al tramo (32) radialmente de mayor tamaño del extremo delantero del árbol (3)

Árbol de rotor con garras, rotor con garras equipado con un árbol de este tipo y máquina eléctrica giratoria equipada con un rotor de este tipo 5

Campo de la invención

La invención se refiere a un árbol de rotor con garras, un rotor con garras equipado con un árbol de este tipo y una máquina eléctrica giratoria equipada con un rotor de este tipo.

Estado de la técnica

Numerosas máquinas eléctricas giratorias están equipadas con un rotor con garras.

Por ejemplo en la figura 1, se describe a continuación una máquina de este tipo en forma de un alternador compacto y polifásico, concretamente para vehículo automóvil. Este alternador transforma energía mecánica en energía eléctrica y puede ser reversible. Un alternador reversible de este tipo se denomina motor de arranque alterno y en otro modo de funcionamiento transforma energía eléctrica en energía mecánica concretamente para arrancar el motor térmico del vehículo.

Esta máquina comprende esencialmente un cárter 1 y, en el interior del mismo, un rotor 2 con garras, solidario en rotación con un árbol 3, y un estator 4, que rodea al rotor con presencia de un pequeño entrehierro y que comprende un cuerpo en forma de un paquete de chapas dotado de muescas, en este caso del tipo semicerrado, equipadas de aislante de muescas para el montaje de las fases del estator, comprendiendo cada una al menos un arrollamiento que forma a ambos lados del cuerpo del estator una parte 5 en protuberancia.

Los arrollamientos se obtienen por ejemplo a partir de un hilo continuo recubierto de esmalte o a partir de elementos conductores en forma de barra, tales como alfileres conectados entre sí por ejemplo mediante soldadura.

Estos arrollamientos son por ejemplo arrollamientos trifásicos conectados en estrella o en triángulo, cuyas salidas se conectan a al menos un puente rectificador que comprende elementos rectificadores tales como diodos o transistores del tipo MOSFET, concretamente cuando se trata de un motor de arranque alterno tal como se describe por ejemplo en el documento FR-A-2745445 (US-A-6002219) .

El número de fases depende de las aplicaciones y puede ser superior a tres, pudiendo preverse uno o dos puentes rectificadores.

El rotor 2 con garras (figura 1 y 2) comprende dos ruedas 7, 8 polares axialmente yuxtapuestas y de forma anular que presentan, cada una, una brida transversal dotada en su periferia externa de dientes 9 de forma trapezoidal dirigidos axialmente hacia la brida de la otra rueda polar, penetrando el diente de una rueda polar en el espacio existente entre dos dientes 9 adyacentes de la otra rueda polar, de manera que los dientes de las ruedas polares se imbrican.

Las bridas de las ruedas 7, 8 son de forma anular y presentan en su periferia externa salientes radiales (sin 45 referencia) unidos mediante chaflanes a los dientes 9. Estos salientes forman garras con los dientes 9. El número de dientes 9 depende de las aplicaciones y concretamente del número de fases del estator. En la figura 2 se prevén ocho dientes por rueda polar. Como variante, cada rueda polar comprende seis o siete dientes.

Un núcleo cilíndrico está intercalado axialmente entre las bridas de las ruedas 7, 8. En este caso, este núcleo consiste en dos seminúcleos que pertenecen, cada uno, a una de las bridas.

Este núcleo lleva en su periferia externa un bobinado 10 de excitación. Un aislante, tal como una bobina de soporte del bobinado 10, está intercalado radialmente entre el núcleo y el bobinado 10.

55 El árbol 3 del rotor 2 lleva en su extremo delantero un elemento de accionamiento, tal como una polea 12 que pertenece a un dispositivo de transmisión de movimientos a al menos una correa entre el alternador y el motor térmico del vehículo automóvil, y en su extremo 13 trasero, de diámetro reducido, arandelas colectoras conectadas mediante uniones por hilos a los extremos del bobinado de excitación del rotor. Las uniones por hilos y las arandelas colectoras pertenecen en este caso a un colector añadido del tipo del descrito en el documento FR 2710197. Escobillas pertenecen a un portaescobillas 14 y están dispuestas de manera que rozan sobre las arandelas colectoras. El portaescobillas está unido a un regulador de tensión. Los extremos delantero y trasero del árbol 3 comprenden por tanto cada uno varios tramos.

Cuando el bobinado 10 de excitación se alimenta eléctricamente a partir de las escobillas, el rotor 2, de material 65 ferromagnético, se magnetiza y se convierte en un rotor inductor con formación de polos magnéticos a nivel de los dientes de las ruedas polares.

Este rotor 10 inductor crea una corriente inducida alterna en el estator inducido cuando el árbol 3 gira, permitiendo el o los puentes rectificadores transformar la corriente alterna inducida en una corriente continua, concretamente para alimentar las cargas y los consumidores de la red a bordo del vehículo automóvil, así como para recargar la batería 5 de dicho vehículo.

El cárter 1 lleva interiormente en su periferia externa el estator 4 y centralmente en rotación el árbol 3. Este cárter es en este caso en dos partes, a saber un cojinete 16 delantero adyacente a la polea 12 y un cojinete 17 trasero que lleva el portaescobillas, el regulador de tensión y al menos un puente rectificador. Los cojinetes son de forma hueca y comprenden, cada uno, centralmente un rodamiento de bolas respectivamente 19 y 20 para el montaje en rotación del árbol 3 del rotor 2. El diámetro del rodamiento 19 es superior al del rodamiento 20.

En la figura 1, se prevé en la periferia externa del cuerpo del estator 4 un sistema elástico para filtrar las vibraciones, con una junta 40 plana en la parte delantera y topes 41 en la parte trasera, estando intercalada resina flexible y 15 termoconductora entre el cojinete delantero y el cuerpo del estator para evacuar el calor. Como variante los cojinetes 16, 17 llevan de manera rígida el cuerpo del estator 4.

En la figura 1, los cojinetes están perforados para permitir la refrigeración del alternador mediante circulación de aire. Para ello, el rotor 2 lleva al menos en uno de sus extremos axiales un ventilador destinado a garantizar esta circulación del aire. En el ejemplo representado, se prevé un ventilador 23 en la cara frontal delantera del rotor y otro ventilador 24, más potente, en la cara dorsal trasera del rotor, estando dotado cada ventilador de una pluralidad de palas 25, 26.

La potencia de la máquina se puede aumentar aún más usando ventiladores con mejor funcionamiento tales como ventiladores obtenidos mediante superposición de dos ventiladores elementales que comprenden cada uno una serie de palas tal como se describe por ejemplo en el documento FR A 2741912 y tal como se observa en la figura 1 para el ventilador 24 trasero.

Como variante, el alternador también se puede refrigerar mediante agua, estando entonces configurado el cárter 30 para comprender un canal de circulación de agua apropiado.

Los funcionamientos, a saber la potencia y el rendimiento, de la máquina eléctrica giratoria se pueden aumentar aún más usando un rotor que presenta la configuración según la figura 2. Este rotor comprende, a modo de ejemplo descrito por ejemplo en las patentes francesas n.os 2 793 085 y 2 784 248, un determinado número de imanes 38

permanentes dispuestos de manera simétrica con respecto al eje del rotor e interpuestos entre dos dientes 9 adyacentes a la periferia interna del estator.

En la figura 2 se prevén cuatro pares de imanes 38 para ocho pares de polos.

Como variante el número de imanes es igual al número de pares de polos.

El árbol 3 y las ruedas 7, 8 polares son en este caso de acero, siendo las ruedas polares de acero dulce y el árbol 3 de acero más duro.

45 Este tipo de máquina es por tanto satisfactoria.

No obstante, se plantea un problema ya que la solidarización del árbol 3 con las ruedas 7, 8 polares se realiza mediante acoplamiento a presión del árbol 3 más duro en los escariados internos de las ruedas 7, 8, presentando el árbol 3 para ello partes moleteadas salientes radialmente de longitudes diferentes sin referencia en la figura 1.

50 Más precisamente, el árbol 3 presenta una parte intermedia lisa entre sus dos partes moleteadas salientes. El diámetro de esta parte intermedia lisa es igual al del extremo delantero del árbol que... [Seguir leyendo]

1. Árbol (3) de rotor (2) con garras que comprende un extremo delantero destinado a llevar un elemento de accionamiento y dotado de varios tramos (31, 32) , un extremo trasero y un tramo intermedio de soporte y de fijación del rotor con garras que presenta, por un lado, dos zonas (150.

15. 250, 256) moleteadas, denominadas zonas de engastado, destinadas a ensamblarse con el rotor (2) con garras mediante deformación local de material del rotor (2) con garras, y, por otro lado, una zona (54) de centrado destinada a centrar el rotor con garras y dispuesta entre las zonas (150, 156 250, 256) de engastado, extendiéndose dicha zona de centrado sobresaliendo radialmente con respecto a las zonas de engastado, caracterizado porque las zonas (150.

15. 250, 256) de engastado se extienden sobresaliendo radialmente con respecto al tramo (32) radialmente de mayor tamaño del extremo delantero del árbol (3) .

2. Árbol según la reivindicación 1, caracterizado porque cada zona (150.

15. 250, 256) de engastado está separada de la zona (54) de centrado por una garganta (61, 62) de separación. 15

3. Árbol según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque una (150, 250) de las zonas de engastado se escinde en dos partes (50, 52) separadas por una garganta (51, 151) de engastado.

4. Árbol según una cualquiera de las reivindicación anteriores, caracterizado porque una de las zonas (156, 256) de engastado está delimitada por un collar destinado a apoyarse sobre el rotor (2) con garras.

5. Árbol según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de las zonas (150, 156) de engastado comprende una zona (56, 150) moleteada y una garganta (55, 51, 151) de engastado.

6. Árbol según la reivindicación 5, tomada en combinación con la reivindicación 2, caracterizado porque la o las gargantas (51, 55) de engastado y las gargantas (61, 62) de separación son de sección circular y porque el diámetro del fondo de las gargantas (61, 62) de separación es superior al diámetro del fondo de la o las gargantas (51, 55) de engastado.

7. Árbol según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de las zonas (250) de engastado comprende una zona moleteada de estrías cruzadas y porque dicha zona moleteada está unida a una parte (152) moleteada de estrías de orientación axial por medio de una garganta (151) de conexión.

8. Árbol según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona (54) de centrado 35 presenta una longitud axial (L1) superior a la de cada zona (150.

15. 250, 256) de engastado.

9. Árbol según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona (54) de centrado, las zonas (150.

15. 250, 256) de engastado y el tramo (32) radialmente de mayor tamaño del extremo delantero del árbol (3) son de sección circular, porque el diámetro (D1) de la zona (54) de centrado es superior al (D2) de las zonas (150.

15. 250, 256) de engastado y porque el diámetro (D2) de las zonas (150.

15. 250, 256) de engastado es superior al diámetro (D3) del tramo (32) radialmente de mayor tamaño del extremo delantero del árbol (3) .

10. Rotor con garras, caracterizado porque está equipado en fijación con un árbol según una cualquiera de las

reivindicaciones anteriores. 45

11. Rotor según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende una marca (75, 85) de engastado en cada uno de sus extremos (71, 81) axiales.

12. Rotor según la reivindicación 11, caracterizado porque al menos una (85) de las marcas (75, 85) está dividida en al menos dos sectores anulares.

13. Rotor según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque las marcas están delimitadas por un borde (286) inferior inclinado hacia el eje x-x del árbol (3) .

55 14. Rotor según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque comprende dos ruedas (7, 8) polares que comprenden, cada una, una brida que lleva en su periferia externa una pluralidad de dientes (9) y en su periferia interna un seminúcleo (74, 84) y porque los seminúcleos (74, 84) están yuxtapuestos.

15. Rotor según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende imanes permanentes montados entre los dientes de las ruedas polares.

16. Máquina eléctrica giratoria, caracterizada porque está equipada con un rotor con garras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15.

65 17. Máquina eléctrica giratoria según la reivindicación 16, caracterizada porque consiste en un alternador o en un motor de arranque alterno.