Motor eléctrico sincrónico bifásico.

Motor (1) eléctrico sincrónico bifásico, que comprende un rotor (2) de imanes permanentes,

que rotaalrededor de un respectivo eje de rotación (X), y un estator (4) con paquete (10') de chapas de núcleo, en elque unos pares primero (6) y segundo (7) de piezas (8) polares definen un alojamiento/asiento (5) de rotaciónpara dicho rotor (2) y en el que cada pieza (8) polar comprende un núcleo (9'), que tiene un extremo asociado adicho paquete (10') de chapas de núcleo y una parte (11) de extremo libre, orientada a dichoalojamiento/asiento (5) de rotación del rotor (2), una bobina (12) en un respectivo soporte (13) encajado endicho núcleo (9'), caracterizado porque el núcleo (9') de cada pieza (8) polar comprende un paquete (15') dechapa de núcleo que se extiende en respectivos planos que son paralelos o que pasan por dicho eje derotación (X) del rotor (2) de imanes permanentes; siendo un extremo (24) de los núcleos (9') dirigido hacia elpaquete (10') de chapas de núcleo del estator sustancialmente en forma de abrazadera cuadrada de modo quesolapa parcialmente el paquete (10') del estator; proporcionando dicho extremo (24) una sección (17) planacentral y apéndices (18, 19) opuestos que se extienden en perpendicular con respecto a la sección (17) planacon el fin de solapar y sujetar como una mordaza las superficies planas opuestas del paquete (10') de chapasde núcleo del estator; proporcionando dicho motor eléctrico un resorte (27) de pinza, que es esencialmente enforma de C, que tiene cada extremo enganchado en una respectiva muesca externa de cada uno de dichosapéndices (18, 19); adhiriéndose dicho resorte (27) por fuera al borde anular del paquete (10') de chapas denúcleo del estator y sujetando dichos apéndices (18, 19) en posición haciendo que todo el paquete del estatorsea coherente.

Motor eléctrico sincrónico bifásico Campo de aplicación La presente invención se refiere a un motor eléctrico sincrónico bifásico con imanes permanentes para el cebado mecánico de bombas de lavado de lavavajillas y máquinas de lavado similares.

Más particularmente, esta invención se refiere a un motor eléctrico bifásico que comprende un rotor de imanes permanentes y un estator con paquete de chapas de núcleo, en el que unos pares primero y segundo de piezas polares definen un alojamiento/asiento de rotación para dicho rotor.

Incluso más particularmente, la presente invención se refiere a un estator con paquete de chapas de núcleo, para un motor eléctrico sincrónico bifásico del tipo anterior, en el que cada pieza polar comprende un núcleo, con un extremo asociado a dicho paquete de chapas de núcleo y una parte de extremo libre opuesta orientada a dicho alojamiento/asiento de rotación del rotor, y una bobina para un devanado de estator sobre un correspondiente soporte encajado en dicho núcleo.

Técnica anterior

Se conoce bien cómo, para arrancar bombas de lavado centrífugas, usadas en máquinas de lavado domésticas (principalmente lavavajillas y similares) , se usan motores eléctricos asíncronos principalmente pero no sólo de rango promedio o bastante bajo, o motores sincrónicos de cebado puramente mecánico para reducir los costes de producción. Estos motores sincrónicos son generalmente de tipo bifásico y están equipados con cuatro piezas polares.

También se conoce cómo estos motores sincrónicos son de tipo con rotor central de imanes permanentes y estator con paquete de chapas de núcleo, realizándose las piezas polares según diferentes configuraciones, que se diseñan para implementar diferentes funciones incidentales, desde el punto de vista tanto eléctrico como mecánico, siempre con los mejores rendimientos posibles, tamaño reducido (compacidad estructural) , facilidad de montaje e implementación, realización barata, fiabilidad y durabilidad.

Se han realizado, por tanto, piezas polares con núcleo con paquete de chapas de núcleo y parte de extremo libre (en este campo, el nombre específico de este extremo es extremo pequeño de estator) que son en bloque, de una aleación metálica o un material sinterizado; otras con el núcleo y parte de extremo libre que se obtienen mediante moldeo en bloque de un material ferromagnético adecuado; algunas otras más con núcleo cilíndrico o de sección ovalada y parte de extremo libre de material sinterizado metálico.

A pesar de ser ventajoso según muchos puntos de vista, los motores eléctricos del tipo considerado padecen inconvenientes técnicos conocidos y todavía no superados, constituidos principalmente por un efecto de desmagnetización incluso muy alto, acompañado por altas pérdidas debido al efecto Joule y tensiones de captación altas.

Por ejemplo, en la solicitud de patente europea n.º 06016772.3 del mismo solicitante, se describe una bomba de lavado sincrónica mecánica bifásica, que tiene un motor sincrónico que comprende un estator con paquete de chapas de núcleo y piezas polares que se realizan con un material sinterizado. Más particularmente, la parte de estator representada por el núcleo y el extremo libre de las piezas polares se obtiene mediante moldeo con Somaloy500. Pero esta solución presenta problemas de desmagnetización debido a una concentración de flujo en la zona central del núcleo que impide una extensión de flujo por toda la altura del extremo de pieza polar. Esto se debe a limitaciones físicas del material SMC actualmente disponible.

Además, al usar un núcleo SMC, la superficie debe aumentarse en al menos un 25% para poder funcionar en las mismas condiciones magnéticas debido a las diferentes características B-H de los dos materiales. Pero de este modo aumenta la longitud de la espira promedio, el valor resistivo de la bobina, y por consiguiente tienen lugar pérdidas más altas debido al efecto Joule así como mayores costes.

Aun suponiendo que se use un núcleo cilíndrico para disminuir la cantidad de hilo de cobre usado en el devanado de estator, se observan experimentalmente efectos de desmagnetización negativos, debido al pobre acoplamiento de los electroimanes. Más particularmente, los problemas se deben al hecho de que el material SMC es anisotrópico y su permeabilidad puede ser diferente entre el centro y la periferia debido al modo de moldeo mediante el cual se ha realizado.

Este último problema se debe a la considerable diferencia de altura entre el núcleo y el extremo de pieza polar (aproximadamente 20 mm frente a 50 mm) , que no produce los efectos deseados con el material sinterizado.

También debe decirse que la tensión de captación de la bomba también aumenta cuando los núcleos principal y auxiliar están más próximos, con un subsiguiente aumento en la reactancia de fuga y subsiguientes malas condiciones durante el transitorio inicial.

Por consiguiente, los motores eléctricos sincrónicos y bifásicos de la técnica anterior presentan diversas limitaciones que no permiten obtener los rendimientos requeridos en lavavajillas de rango bastante bajo con costes correspondientes al rango de precios con el que estas máquinas se ofertan en el mercado.

El documento EP1760861 de la técnica anterior, del mismo solicitante, da a conocer un motor eléctrico sincrónico bifásico de imanes permanentes con arranque mecánico para máquinas de lavado, que comprende todas las características enumeradas en el preámbulo de la reivindicación 1 de la presente solicitud.

El documento US 2.236.291 de la técnica anterior describe una máquina dinamoeléctrica con piezas polares laminadas,

extendiéndose la chapa en respectivos planos que son paralelos o pasan por el eje de rotación del rotor. El problema técnico que subyace a la presente invención es realizar un motor eléctrico del tipo anterior, en el que el estator con paquete de chapas de núcleo tenga características estructurales y funcionales adecuadas para garantizar una importante y considerable reducción del efecto de desmagnetización y de las pérdidas debido al efecto Joule, que pueden detectarse en la actualidad en motores eléctricos similares de la técnica anterior.

Sumario de la invención Este problema se soluciona, según la presente invención, mediante un motor eléctrico sincrónico bifásico, que comprende un rotor de imanes permanentes según la reivindicación 1 independiente de la presente solicitud. No obstante se proporciona también un ejemplo alternativo útil para entender la invención, en el que la parte de extremo de cada pieza polar es estructuralmente independiente del respectivo núcleo, al que puede conectarse por ejemplo mediante mortaja. En este caso, el núcleo tiene un paquete de chapas de núcleo que se extiende en respectivos planos que son transversales al eje de rotación.

Características y ventajas adicionales del motor según la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización detallada que es un ejemplo indicativo y no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos En los dibujos: -la figura 1 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado esquemática de un ejemplo de motor eléctrico no

cubierto por la presente invención; -la figura 2 es una vista en perspectiva a escala ampliada de un detalle del motor de la figura 1; -la figura 3 es una vista en perspectiva y esquemática de un elemento de estator que está incorporado en el detalle de

la figura 1; -la figura 3A es una vista desde arriba del detalle de la figura 2 en estado ensamblado; -la figura 3B es una vista a escala ampliada y más detallada de la figura 3A; -la figura 4 es una vista en perspectiva y esquemática del detalle de la figura 3 en estado ensamblado; -la figura 5 es una vista en perspectiva a escala ampliada de un detalle del ejemplo particular de la figura 3; -la figura 6 es una vista en perspectiva a escala ampliada de una realización según la presente invención del detalle de

la figura 2; -la figura 6A es una vista desde arriba del detalle de la figura 6 en estado ensamblado; -la figura 6B es una vista en sección esquemática del detalle de la figura 6A tomado según la línea de corte A-A; -la figura 7 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado esquemática de un detalle que muestra un ejemplo, no

cubierto por la presente invención, de un motor eléctrico;

- la figura 8 muestra una vista en perspectiva y en despiece ordenado esquemática de un detalle que muestra una alternativa del ejemplo de la figura 7; -la figura 8A es una vista desde arriba del detalle de la... [Seguir leyendo]

1. Motor (1) eléctrico sincrónico bifásico, que comprende un rotor (2) de imanes permanentes, que rota alrededor de un respectivo eje de rotación (X) , y un estator (4) con paquete (10’) de chapas de núcleo, en el que unos pares primero (6) y segundo (7) de piezas (8) polares definen un alojamiento/asiento (5) de rotación para dicho rotor (2) y en el que cada pieza (8) polar comprende un núcleo (9’) , que tiene un extremo asociado a dicho paquete (10’) de chapas de núcleo y una parte (11) de extremo libre, orientada a dicho alojamiento/asiento (5) de rotación del rotor (2) , una bobina (12) en un respectivo soporte (13) encajado en dicho núcleo (9’) , caracterizado porque el núcleo (9’) de cada pieza (8) polar comprende un paquete (15’) de chapa de núcleo que se extiende en respectivos planos que son paralelos o que pasan por dicho eje de rotación (X) del rotor (2) de imanes permanentes; siendo un extremo (24) de los núcleos (9’) dirigido hacia el paquete (10’) de chapas de núcleo del estator sustancialmente en forma de abrazadera cuadrada de modo que solapa parcialmente el paquete (10’) del estator; proporcionando dicho extremo (24) una sección (17) plana central y apéndices (18, 19) opuestos que se extienden en perpendicular con respecto a la sección (17) plana con el fin de solapar y sujetar como una mordaza las superficies planas opuestas del paquete (10’) de chapas de núcleo del estator; proporcionando dicho motor eléctrico un resorte (27) de pinza, que es esencialmente en forma de C, que tiene cada extremo enganchado en una respectiva muesca externa de cada uno de dichos apéndices (18, 19) ; adhiriéndose dicho resorte (27) por fuera al borde anular del paquete (10’) de chapas de núcleo del estator y sujetando dichos apéndices (18, 19) en posición haciendo que todo el paquete del estator sea coherente.

2. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho núcleo (9’) y la correspondiente parte (11’) de extremo libre se realizan en bloque y están compuestos por un único paquete (15’) de chapas de núcleo que se extiende en respectivos planos paralelos a dicho eje de rotación (X’) .

3. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas chapas (15’) de núcleo tienen una longitud variable para formar una superficie de dicha parte (11) de extremo libre del núcleo (9’) de cada pieza (8) polar que es cóncava en la dirección axial y envuelve parcialmente dicho rotor (2) .

4. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque un par (6) de piezas (8) polares comprende un paquete de chapas de núcleo que tiene un extremo plano dirigido hacia el rotor (2) .

5. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque la extensión axial de dichas piezas (8) polares asciende a un 95% de la extensión axial del rotor.

6. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque una bobina (12) de aluminio está enrollada sobre dicho soporte (13) de bobina.

7. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos pares primero (6) y segundo (7) de piezas polares tienen extremos (11) que envuelven dicho rotor (2) y están asociadas a correspondientes devanados (L1, L2) y porque el suministro de potencia para los devanados de uno de los pares (6, 7) de piezas polares se obtiene interponiendo un condensador (C) .

8. Motor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un acoplamiento entre el rotor (2) y la carga (31) por medio de al menos una junta de transmisión de movimiento que comprende un elemento conductor y un elemento conducido que están asociados en una serie cinemática.