Rotor para un motor eléctrico, unidad de compresor provista del rotor, método para producir un rotor para un motor eléctrico.

Rotor (6) para un motor eléctrico (4), siendo dicho rotor de jaula de ardilla que es soldada por prensado isostáticoen caliente o en frío,

que comprende un núcleo substancialmente cilíndrico (30), fabricado de un material de núcleo,provisto de una pluralidad de ranuras longitudinales (34) que se extienden substancialmente paralelas al eje delcilindro, unas varillas conductoras (31), fabricadas de un material conductor de la electricidad, que están dispuestasen las ranuras longitudinales (34), y dos anillos de cortocircuito (32) que conectan de forma conductora los extremosaxiales de las varillas conductoras (31) entre sí, caracterizado porque una capa de difusión (40, 41, 42) se extiendeentre las varillas conductoras (31) y el núcleo cilíndrico (30), comprendiendo la capa de difusión (40, 41, 42) unmaterial de difusión, siendo el material de difusión un material diferente al material de núcleo, y al material conductorde electricidad de las varillas conductoras, en donde las varillas conductoras están fabricadas en cobre o aluminio,en donde la capa de difusión comprende níquel cuando las varillas conductoras están fabricadas de cobre y endonde la capa de difusión comprende zinc cuando las varillas conductoras están fabricadas de aluminio

Rotor para un motor eléctrico, unidad de compresor provista del rotor, método para producir un rotor para un motor eléctrico.

La invención se refiere a un rotor para un motor eléctrico, a una unidad de compresor provista de un rotor de este tipo, y a un método para producir un rotor para un motor eléctrico, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Un rotor de este tipo es conocido en JP H 3-261354. Este documento describe un cilindro de acero, cuya superficie esta provista de una pluralidad de ranuras longitudinales. Las ranuras longitudinales son relativamente estrechas en la superficie del cilindro y se ensanchan por debajo de la superficie para conformar secciones transversales substancialmente redondas. En las ranuras longitudinales se disponen varillas de cobre y están conectadas de forma conductora unas con respecto a otras por sus extremos axiales mediante anillos de cortocircuito de cobre. De acuerdo con el texto del documento, las varillas de cobre están conectadas con el cilindro por medio de prensado isostático en caliente o en frío.

En JP 08, 052590 A es conocido conformar un rotor de un motor sólido de inducción, conformando integralmente un anillo extremo, el rotor y la barra del conductor, mediante unión difusa por prensado isostático en caliente o en frío.

US 2192841 A describe un rotor de jaula de ardilla, en el que las barras están soldadas a bridas internas.

EP 786 855 A muestra un rotor de parrilla para un motor de inducción de un diseño modular específico.

GB1 260361 A describe un rotor para un devanado de parrilla de ardilla, siendo las barras y los anillos extremos del devanado partes de un cuerpo integral y homogéneo, en el que dicho cuerpo se ha fundido o sinterizado integralmente con el mismo con una capa liquida-impermeable resistente a la corrosión que rodea al rotor, habiendo sido rellenadas las ranuras de bobinado con el material de la barra durante el proceso de moldeo o sinterizado. US 6 579 431 trata sobre la preparación de una placa de montaje de materiales de pulverización catódica para materiales de pulverización catódica.

Una desventaja del rotor conocido es que en realidad no provee una conexión entre las varillas y el cilindro que sea capaz de soportar las fuerzas centrípetas que se producen a altas velocidades de rotación. Hasta el punto de que para cualquier conexión, ésta puede ser solamente atribuida al bloqueo seguro entre las varillas y las ranuras longitudinales, y no a los materiales relevantes unidos entre sí.

El objeto de la presente invención es suministrar un rotor para un motor eléctrico en el que estas desventajas son superadas al menos parcialmente, o suministrar una alternativa útil .

En particular, es un objeto de la invención asegurar que las varillas conductoras estén unidas de forma fiable al núcleo del rotor.

De acuerdo con la invención, este objetivo es conseguido a través de un rotor para un motor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1. El rotor para un motor eléctrico comprende un núcleo substancialmente cilíndrico, varillas conductoras y dos anillos de cortocircuito. El núcleo cilíndrico es conformado de un material principal y provisto de una pluralidad de ranuras longitudinales que se extienden de forma sustancial en dirección al eje de cilindro. Las varillas conductoras están formadas de un material conductor de electricidad y se disponen en las ranuras longitudinales del núcleo cilíndrico. Los dos anillos de cortocircuito conectan de forma conductora los extremos axiales de las varillas conductoras entre sí. Una capa de difusión se extiende entre las varillas conductoras y el núcleo cilíndrico. La capa de difusión comprende un material de difusión.

La difusión del material de difusión dentro de los materiales de las varillas conductoras y/o el núcleo cilíndrico determina una capa de difusión que proporciona una buena adherencia entre el material del núcleo y el material conductor de electricidad.

En particular, la capa de difusión está compuesta por al menos dos zonas, con la primera zona colindando substancialmente con el núcleo cilíndrico y se compone de, tanto el material del núcleo como el material de difusión. La segunda zona colinda substancialmente con las varillas conductoras y se compone de, tanto el material del núcleo como el material de difusión. Se consigue una muy buena adherencia gracias al hecho de que el material de difusión se ha difundido tanto en el núcleo cilíndrico como dentro de las varillas conductoras.

En un modo de realización, el material de difusión comprende níquel. En la práctica, se ha constatado que el níquel resulta ser un buen vínculo de difusión entre acero y cobre, materiales que en la práctica se usan de forma generalizada para el eje de cilindro y las varillas conductoras respectivamente.

En modo de realización ventajoso, el núcleo cilíndrico y las varillas conductoras, en la ubicación de por lo menos un extremo axial de las varillas conductoras, comprenden una parte cónica, y el anillo de cortocircuito correspondiente comprende, en su lado axialmente interior, una parte que es complementaria en su forma. En la práctica, un anillo de cortocircuito conectado de este modo proporciona una distribución favorable de la corriente eléctrica a través de la sección transversal. Además, se crea un área de superficie conductora grande entre el anillo de cortocircuito, por un lado, y el núcleo cilíndrico y las varillas conductoras, por otro lado.

Además, es conveniente para el rotor estar provisto de dos anillos extremos que se extienden alrededor del núcleo cilíndrico y retienen a las varillas conductoras y a los anillos de cortocircuito en la dirección axial. Los anillos de esta naturaleza incrementan la fuerza del rotor y protegen los extremos axiales de los anillos de cortocircuito.

En particular, los anillos extremos están provistos de aberturas de equilibrado en su lado exterior. Las aberturas de equilibrado de este tipo están dispuestas con el fin de eliminar material en esa ubicación o para crear la opción de añadir un material con el fin de equilibrar el rotor. Esto mejora el rendimiento rotatorio del rotor a altas velocidades de giro y provoca la reducción de la carga en el apoyo de los cojinetes del rotor.

En un modo de realización, las varillas conductoras comprenden dos paredes paralelas. Es ventajoso que las ranuras longitudinales en el núcleo del cilindro también dispongan de paredes substancialmente paralelas, con el resultado de que tanto las ranuras longitudinales como las varillas conductoras sean fáciles de producir y sea fácil para las varillas conductoras ser fijadas a las ranuras longitudinales.

En un modo de realización particular, el rotor está provisto de una capa protectora. Una capa protectora de este tipo protege el rotor de un motor eléctrico que está en contacto directo con un medio agresivo. Este aspecto de la invención puede ser empleado, de forma ventajosa, por separado de los otros aspectos de la invención.

En particular, la capa protectora comprende un metal, por ejemplo Inconel.

La invención también se refiere a un motor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende un rotor y un estator.

La invención además se refiere a una unidad de compresor de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende un compresor centrífugo para comprimir un gas, y un motor eléctrico.

En particular, el rotor para el motor eléctrico y un rotor del compresor centrífugo están alineados y conectados entre sí fijamente. Una conexión directa de este tipo da lugar a una estructura compacta en conjunto de la unidad de compresor y a un acoplamiento fuerte que es capaz de soportar cargas altas.

La invención también se refiere a un método para producir un rotor para un motor eléctrico, de acuerdo con la reivindicación 13. El método de acuerdo con la invención comprende las siguientes etapas: suministrar un núcleo substancialmente cilíndrico con ranuras longitudinales, aplicar un material de difusión en las ranuras longitudinales y/o sobre las varillas conductoras, situar las varillas conductoras en las ranuras longitudinales, y unir las varillas conductoras con el núcleo suministrando calor y aplicando presión al menos a las varillas conductoras.

La aplicación del material de difusión antes de que el calor sea suministrado y la presión es aplicada... [Seguir leyendo]

1. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) , siendo dicho rotor de jaula de ardilla que es soldada por prensado isostático en caliente o en frío, que comprende un núcleo substancialmente cilíndrico (30) , fabricado de un material de núcleo, provisto de una pluralidad de ranuras longitudinales (34) que se extienden substancialmente paralelas al eje del cilindro, unas varillas conductoras (31) , fabricadas de un material conductor de la electricidad, que están dispuestas en las ranuras longitudinales (34) , y dos anillos de cortocircuito (32) que conectan de forma conductora los extremos axiales de las varillas conductoras (31) entre sí, caracterizado porque una capa de difusión (40, 41, 42) se extiende entre las varillas conductoras (31) y el núcleo cilíndrico (30) , comprendiendo la capa de difusión (40, 41, 42) un material de difusión, siendo el material de difusión un material diferente al material de núcleo, y al material conductor de electricidad de las varillas conductoras, en donde las varillas conductoras están fabricadas en cobre o aluminio, en donde la capa de difusión comprende níquel cuando las varillas conductoras están fabricadas de cobre y en donde la capa de difusión comprende zinc cuando las varillas conductoras están fabricadas de aluminio.

2. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según la reivindicación 1, en el cuál cada capa de difusión (40, 41, 42) está compuesta de al menos dos zonas (40, 41) , y en el cual la primera zona (40) colinda substancialmente con el núcleo cilíndrico (30) y comprende tanto el material de núcleo como el material de difusión, y la segunda zona (41) colinda substancialmente con las varillas conductoras (31) y comprende tanto el material conductor de electricidad como el material de difusión.

3. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de difusión comprende níquel.

4. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el núcleo cilíndrico

(30) y las varillas conductoras (31) , en la ubicación de por lo menos un extremo axial de las varillas conductoras (31) , comprende una parte con forma cónica en embudo, y el anillo de cortocircuito correspondiente (32) comprende, en su lado axialmente interior, una parte de forma complementaria.

5. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones anteriores, que también está provisto de dos anillos extremos (33) que se extienden alrededor del núcleo cilíndrico (30) y retienen a los anillos de cortocircuito (32) en la dirección axial.

6. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según la reivindicación 5, en el cual los anillos extremos (33) están provistos con aberturas de equilibrado en sus lados exteriores.

7. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones anteriores, en el cuál las varillas conductoras (31) comprenden dos paredes paralelas.

8. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones anteriores, que está provisto de una capa protectora.

9. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según la reivindicación 8, en el cual la capa protectora comprende un metal, en particular Inconel.

10. Motor eléctrico (4) que comprende un rotor (6) según una de las reivindicaciones anteriores, y un estator (5) .

11. Unidad de compresor que comprende un compresor centrífugo (1) para comprimir un gas y un motor eléctrico (4) según la reivindicación 10.

12. Unidad de compresor según la reivindicación 11, en el cuál el rotor (6) para el motor eléctrico (4) y un rotor (6) del compresor centrífugo (1) están alineados y conectados fijamente entre sí.

13. Método para producir un rotor (6) para un motor eléctrico de inducción, que comprende las etapas de:

a) suministrar un núcleo substancialmente cilíndrico (30) con ranuras longitudinales (34) fabricado de un material de núcleo,

- suministrar varillas conductoras (31) fabricadas de un material conductor de la electricidad,

b) aplicar una capa de material de difusión en las ranuras longitudinales (34) y/o en las varillas conductoras (31) , donde la capa de difusión (40, 41, 42) comprende un material de difusión, siendo el material de difusión un material diferente del material de núcleo, y del material conductor de electricidad de las varillas conductoras, en donde las varillas conductoras están fabricadas de cobre o aluminio, en donde la capa de difusión comprende níquel cuando las varillas conductoras están fabricadas de cobre y en donde la capa de difusión comprende zinc cuando las varillas conductoras están fabricadas de aluminio, c) situar las varillas conductoras (31) en las ranuras longitudinales (34) , y d) unir las varillas conductoras (31) con el núcleo (30) suministrando presión y aplicando calor al menos a las varillas conductoras (31) .

14. Método según la reivindicación 13, que también comprende las siguientes etapas de: conformar el núcleo cilíndrico (30) , en la ubicación de por lo menos un extremo axial de las ranuras longitudinales (34) , en un perfil cónico, conformar por lo menos un extremo axial de las varillas conductoras (31) en extremos substancialmente inclinados que se corresponden con el perfil cónico del núcleo cilíndrico (30) , y fijar un anillo de cortocircuito (32) a la parte cónica del núcleo cilíndrico (30) .

15. Método según la reivindicación 14, en el cual el anillo de cortocircuito (32) está provisto de un material de difusión en su lado radialmente interior y se une a las varillas conductoras (31) y al núcleo (30) a través del 15 suministro del calor y la aplicación de la presión.

16. Método según la reivindicación 13, 14 o 15, en el cual el material de difusión es aplicado por galvanizado.

17. Método según una de las reivindicaciones 13-16, en el cuál las varillas conductoras (31) y los anillos extremos opcionales (33) están sometidos a un vacío durante la etapa de suministrar calor y presión.

18. Método según la reivindicación 17, que también comprende las siguientes etapas:

fijar una cápsula cilíndrica hermética alrededor de las varillas conductoras (31) y los anillos extremos opcionales (33) , unir a los extremos axiales de la cápsula cilíndrica al núcleo cilíndrico (30) herméticamente, creando un vacío dentro de la cápsula cilíndrica hermética.

19. Método según una de las reivindicaciones 13-18, que también comprende una etapa de aplicación térmica de 25 una capa protectora al rotor (6) .

20. Método según la reivindicación 19, en el cual la aplicación térmica comprende un proceso de soldadura por detonación.

21. Método según la reivindicación 19 o 20, en el cual la capa protectora está provista de un material de sellado.

22. Método para producir un rotor común continuo (10) para un compresor centrífugo (1) , que comprende las etapas 30 de:

producir un rotor (6) para un motor eléctrico (4) de la manera descrita en una de las reivindicaciones 13-21, conectar el rotor (6) para un motor eléctrico (4) a un rotor (2) para un compresor centrífugo (1) .

23. Rotor (6) para un motor eléctrico (4) según una de las reivindicaciones 1-9, en el cual las varillas conductoras, en sección transversal, tienen dos paredes substancialmente paralelas, o dos paredes que se extienden radialmente 35 con respecto a el eje del rotor.