Dispositivo para transmitir movimiento entre el rotor de un motor síncrono de imanes permanentes y la parte móvil, teniendo dicho dispositivo un ángulo de rotación libre incrementado.

Bomba centrífuga que comprende un rodete (32, 232, 432) movido por un motor (10) síncrono deimanes permanentes y un dispositivo para transmitir movimiento entre un árbol (19,

219) de dicho motor (10)síncrono de imanes permanentes y dicho rodete (32, 232, 432) de dicha bomba centrífuga, comprendiendodicho dispositivo:

- al menos dos acoplamientos transmisores de movimiento que cooperan mutuamente en una serie cinemática,de manera que se incrementa el ángulo de libertad entre el rotor y el rodete

- un primer acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos unelemento (37, 237, 437) motor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos un elemento (39,239, 439) receptor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación y puede rotar libremente conrespecto a dicho árbol (19, 219);

- un segundo acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos unelemento (39, 239, 439) motor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos unelemento (41, 241, 441) receptor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación y sobresaleradialmente de la pared interior de un cuerpo (34, 234, 434) hueco de dicho rodete (32, 232, 432);

- dicho al menos un elemento motor del segundo acoplamiento es dicho al menos un elemento receptor dedicho primer acoplamiento; en la que

- dicho al menos un elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento está rígidamente acoplado alextremo de dicho árbol (19, 219);

- dicho al menos un elemento (39, 239, 439) receptor de dicho primer acoplamiento se extiende axialmentedesde un elemento (40, 240, 440) anular intermedio que puede rotar libremente en dicho cuerpo (34, 234, 434)hueco de dicho rodete (32, 232, 432);

- el ángulo cubierto por los elementos de cada acoplamiento es, en total, menor que un perigonio;

- la extensión radial o axial de dicho elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento es tal quedicho elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento, durante su rotación, no interfiere con dichoelemento (41, 241, 441) receptor de dicho segundo acoplamiento.

Dispositivo para transmitir movimiento entre el rotor de un motor síncrono de imanes permanentes y la parte móvil, teniendo dicho dispositivo un ángulo de rotación libre incrementado.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo para transmitir movimiento entre el rotor de un motor síncrono de imanes permanentes y la parte móvil, que tiene un ángulo de rotación libre incrementado.

Técnica anterior

Es sabido que los electromotores con rotores de imanes permanentes tienen un diseño estructural que incluye un estátor, con un electroimán constituido por un paquete de chapas y por unos devanados asociados, y un rotor, que está dispuesto entre dos polos formados por el estátor y que está atravesado axialmente por un árbol que está conectado giratoriamente a una estructura de soporte.

Es también bien conocido que cuanto mayor es la inercia de la carga aplicada a un motor síncrono, más difícil es arrancar dicho motor.

De hecho, el arranque se produce como un proceso transitorio en el que la dirección de rotación, la velocidad y la corriente cambian hasta que se llega al funcionamiento síncrono.

Durante este proceso transitorio, el rotor oscila debido al campo magnético alternante producido por el estátor, el cual, al inducir un par motor en el rotor de imanes permanentes, tiende a mover dicho rotor hasta una posición en la que el campo magnético de dicho rotor está alineado con el campo del estátor.

Si, durante este funcionamiento irregular, el rotor adquiere suficiente energía cinética para moverse levemente fuera de su posición de alineamiento, éste sufre una aceleración adicional que le hace girar un poco más, y así en adelante, hasta que se alcanza el funcionamiento síncrono.

Para el mismo nivel de potencia, el alcance de las oscilaciones producidas en el rotor aumenta a medida que desciende la inercia de la carga aplicada; por consiguiente, el rotor es capaz de acelerar, adquiriendo una velocidad que le permite sincronizar con el campo alternante del estátor.

Si en su lugar la inercia de la carga es importante, el alcance de la oscilación del rotor es limitado y no puede conseguirse el funcionamiento síncrono.

A medida que aumenta la inercia de la carga, tiene lugar la situación extrema en la que, tras haberse suministrado potencia al estátor, el rotor no puede ni iniciar su oscilación, es decir, permanece estático en su posición de equilibrio.

Actualmente se emplean mucho los acoplamientos de tipo mecánico cuando la inercia de la carga no es demasiado elevada con respecto a la potencia del motor (por ejemplo, el rodete de una bomba centrífuga) : dichos acoplamientos se insertan entre la carga y el rotor y permiten a dicho rotor oscilar libremente durante el arranque a través de un cierto ángulo rotacional.

Este es el caso de los llamados acoplamientos dentados, en los que un primer diente motor es excéntrico con respecto al eje de rotación y está rígidamente acoplado al rotor, mientras que un segundo diente receptor es también excéntrico con respecto al eje de rotación y está rígidamente acoplado a la carga.

De esta manera, durante la oscilación momentánea inicial, el rotor se desconecta de la inercia de la carga y esto facilita conseguir el funcionamiento síncrono.

Por consiguiente, tiene lugar una rotación libre a través de cierto ángulo (normalmente, 180 grados sexagesimales) seguida de un impacto cuando la carga se conecta, lo que proporciona una conexión directa entre la carga y el rotor, los cuales, en la práctica, están rígidamente acoplados durante el funcionamiento.

Por tanto, la oscilación momentánea de rotación libre permite al motor alcanzar el estado síncrono y desarrollar un par motor que le permite vencer el momento inicial de la inercia de la carga.

Tras esta oscilación momentánea inicial, el par motor, y por tanto la potencia, requerido en el régimen permanente es muy frecuentemente muy inferior que el momento estático.

No obstante, hay aplicaciones en las que el momento de inercia de la carga es tan elevado (por ejemplo, el rodete de una bomba centrífuga empleada como bomba de lavado en lavavajillas) que incluso los acoplamientos anteriormente mencionados son incapaces de arrancarla a no ser que el motor se sobredimensione hasta el punto de que sea excesivamente caro de fabricar y emplear y, por tanto, no sea de interés alguno para el usuario.

A medida que aumentan la inercia y los momentos de resistencia, el momento estático generado debe, de hecho, aumentar también, con los límites evidentes impuestos por el flujo máximo en el estátor permitidos por los imanes permanentes, con el riesgo de su desimanación, y por la capacidad de los componentes activos (hierro y cobre) de disipar las temperaturas generadas, debido a las elevadas corrientes circulantes, que se producen incluso tras haber finalizado la etapa inicial transitoria.

Una consecuencia adicional es el alto nivel de vibración generado gracias a las oscilaciones en el momento angular provocadas por una elección desproporcionada del tamaño del motor con el fin de poder producir el par motor requerido para el arranque.

El efecto de estas oscilaciones, que se producen a cada vuelta del rotor, es producir una separación instantánea de los dos dientes del acoplamiento, lo que por consiguiente genera ruidos.

El elevado momento estático también dificulta la provisión de unas dimensiones apropiadas para el acoplamiento, debido a las intensas tensiones producidas durante el impacto, y conduce a la generación de un ruido excesivo.

En tales casos, se piensa que una solución para el movimiento inicial de la carga podría ser, además de sobredimensionar el motor, incrementar el ángulo de rotación libre del rotor con respecto a la carga, es decir, proporcionar un mayor desacoplamiento del motor con respecto a la carga durante la oscilación momentánea inicial.

Actualmente, esto está limitado por los materiales empleados para las partes del acoplamiento, en particular los dientes, que normalmente están hechos de plástico, así como por las dimensiones radiales del rotor, que son necesariamente modestas (del orden de unas pocas decenas de milímetros) , teniendo en cuenta que el impacto de un diente contra el otro durante el arranque es considerable.

La intercalación de medios amortiguadores, que se proporcionan a veces, empeora la situación porque dichos medios también requieren su extensión angular propia y, por consiguiente, su presencia reduce adicionalmente el ángulo libre disponible de rotación.

También es sabido que los motores síncronos de imanes permanentes son bidireccionales; es decir, durante el encendido, el rotor de igual manera puede empezar a girar dextrógira o levógiramente.

Aunque esto no es un problema en el caso de la activación de bombas centrífugas con paletas radiales, es una limitación considerable para las bombas centrífugas que tienen una configuración de paletas en concreto y, consiguientemente, un sólo sentido de rotación del rodete.

En cada uno de los documento EP 0 723 329 A2, GB 2 177 456 A y US 4 661 085 se dan a conocer un ejemplo de dispositivos transmisores de movimiento según la técnica anterior. En particular, cada uno de estos documentos da a conocer una bomba centrífuga que comprende un rodete movido por un motor síncrono de imanes permanentes y un dispositivo para transmitir movimiento entre un árbol de dicho motor síncrono de imanes permanentes y dicho rodete de dicha bomba centrífuga, comprendiendo dicho dispositivo: al menos dos acoplamientos transmisores de movimiento que cooperan mutuamente en una serie cinemática, de manera que se incrementa el ángulo de libertad entre el rotor y la parte de rodete, un primer acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos un elemento motor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos un elemento receptor que también es excéntrico con respecto al eje de rotación y puede rotar libremente con respecto a dicho árbol; un segundo acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos un elemento motor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos un elemento receptor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación, dicho al menos un elemento motor del segundo acoplamiento es dicho al menos un elemento receptor de dicho primer acoplamiento.

Descripción de la invención El propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para transmitir movimiento entre el rotor de un motor síncrono de imanes permanentes y la parte móvil, que incremente... [Seguir leyendo]

1. Bomba centrífuga que comprende un rodete (32, 232, 432) movido por un motor (10) síncrono de imanes permanentes y un dispositivo para transmitir movimiento entre un árbol (19, 219) de dicho motor (10) síncrono de imanes permanentes y dicho rodete (32, 232, 432) de dicha bomba centrífuga, comprendiendo dicho dispositivo:

- al menos dos acoplamientos transmisores de movimiento que cooperan mutuamente en una serie cinemática, de manera que se incrementa el ángulo de libertad entre el rotor y el rodete

- un primer acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos un elemento (37, 237, 437) motor, que es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos un elemento (39, 239, 439) receptor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación y puede rotar libremente con respecto a dicho árbol (19, 219) ;

- un segundo acoplamiento de dichos acoplamientos transmisores de movimiento que comprende al menos un elemento (39, 239, 439) motor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación, y al menos un elemento (41, 241, 441) receptor, que también es excéntrico con respecto al eje de rotación y sobresale radialmente de la pared interior de un cuerpo (34, 234, 434) hueco de dicho rodete (32, 232, 432) ;

- dicho al menos un elemento motor del segundo acoplamiento es dicho al menos un elemento receptor de dicho primer acoplamiento; en la que

- dicho al menos un elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento está rígidamente acoplado al extremo de dicho árbol (19, 219) ;

- dicho al menos un elemento (39, 239, 439) receptor de dicho primer acoplamiento se extiende axialmente desde un elemento (40, 240, 440) anular intermedio que puede rotar libremente en dicho cuerpo (34, 234, 434) hueco de dicho rodete (32, 232, 432) ;

- el ángulo cubierto por los elementos de cada acoplamiento es, en total, menor que un perigonio;

- la extensión radial o axial de dicho elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento es tal que dicho elemento (37, 237, 437) motor de dicho primer acoplamiento, durante su rotación, no interfiere con dicho elemento (41, 241, 441) receptor de dicho segundo acoplamiento.

2. Bomba según la reivindicación 1, en la que dicho al menos un elemento motor de dicho primer acoplamiento es al menos un diente (37, 237, 437) motor y dicho al menos un elemento receptor de dicho segundo acoplamiento es al menos un diente (41, 241, 441) receptor.

3. Bomba según la reivindicación 2, en la que dicho al menos un elemento receptor del elemento (40, 440) anular intermedio y dicho al menos un elemento motor del mismo elemento (40, 440) anular intermedio coinciden en un único diente (39, 439) que se mueve mediante dicho diente (37; 437) motor del primer acoplamiento y mueve dicho diente (41, 441) receptor del segundo acoplamiento.

4. Bomba según una cualquiera de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicho al menos un elemento motor de dicho primer acoplamiento comprende dos dientes (237) que están rígidamente acoplados al árbol (19, 219) del motor en posiciones diametralmente opuestas, dicho al menos un elemento receptor de dicho segundo acoplamiento comprende dos dientes (241) , que también son diametralmente opuestos y dicho al menos un elemento receptor del elemento (240) anular intermedio y dicho al menos un elemento motor del mismo elemento (240) anular intermedio consisten en dos dientes (239) que son opuestos diametral y mutuamente.

5. Bomba según cualquier reivindicación anterior, en la que dichos acoplamientos transmisores de movimiento están dispuestos en dicho cuerpo (34, 234, 434) hueco axial que está cerrado por una tapa (35, 235, 435) .

6. Bomba según la reivindicación 3, en la que dicho diente sobresale de un extremo (38, 438) macizo que está adaptado en el extremo del árbol (19, 419) acoplado al rotor, de dicho motor, teniendo dicho diente (39, 439) del elemento (40, 440) anular intermedio una extensión que le permite hacer contacto con dicho diente (37, 437) motor del primer acoplamiento y con dicho diente (41, 441) receptor del segundo acoplamiento.

7. Bomba según la reivindicación 6, en la que dicho diente (37) motor del primer acoplamiento tiene una extensión radial que afecta parcialmente al espacio interior de dicho cuerpo (34) hueco, afectando la extensión radial de dicho diente (39) del elemento (40) anular intermedio a la región entre dicho extremo (38) macizo y la pared interior de dicho cuerpo (34) hueco, proporcionando holguras que permiten un movimiento libre, teniendo

dicho diente (39) del elemento (40) anular intermedio una extensión axial que le permite hacer contacto con dicho diente (37) motor del primer acoplamiento y con dicho diente (41) receptor del segundo acoplamiento, sobresaliendo radialmente dicho diente (41) receptor del segundo acoplamiento de la pared interior de dicho cuerpo (34) hueco hasta las inmediaciones del perfil exterior de dicho diente (37) motor del primer acoplamiento.

8. Bomba según la reivindicación 7, en la que dicho diente (39) , del elemento (40) anular intermedio, se compone de una parte (39a) interior de soporte, que está hecha de plásticos rígidos, y de dos partes (39b) exteriores mutuamente opuestas, que están sobremoldeadas a la parte (39a) interior, están hechas de material elastomérico y forman las superficies para el contacto con los otros dientes.

9. Bomba según la reivindicación 4, en la que dichos dos dientes (237) motores del primer acoplamiento sobresalen en una configuración opuesta diametral y mutuamente, de un elemento (238) anular que está adaptado al árbol (219) del motor, afectando radial y parcialmente dichos dientes (237) motores al espacio dentro de dicho cuerpo (234) hueco, teniendo dichos dos dientes (239) de dicho elemento anular intermedio una extensión que les permite hacer contacto también con dichos dos dientes (241) receptores del segundo acoplamiento, que sobresalen radialmente de la pared interior de dicho cuerpo (234) hueco en la región que dejan libre dichos dientes (237) motores del primer acoplamiento.

10. Bomba según la reivindicación 9, en la que dichos dientes (237) motores del primer acoplamiento están dispuestos en unas posiciones axialmente desiguales y en la que dichos dientes (239) del elemento (240) anular intermedio están formados con el fin de tener unas partes cuya extensión radial afecta a toda la región entre dicho elemento (238) anular y la pared interior del cuerpo (234) hueco, proporcionando unas holguras que permiten un movimiento libre, teniendo dichos dientes (239) del elemento (240) anular intermedio una extensión axial que les permite hacer contacto con dichos dientes (237) motores del primer acoplamiento y con dichos dientes (241) receptores del segundo acoplamiento.

11. Bomba según una o más de las reivindicaciones anteriores, en la que se proporciona una leve interferencia entre las partes mutuamente móviles, que produce un engrane por fricción.