ES1228579U - Maquina procesadora de alimentos perfeccionada - Google Patents

Abstract

1. Máquina procesadora de alimentos perfeccionada, siendo la máquina del tipo que incluye un cuerpo motor alojando un motor eléctrico, un eje de giro que permite el accionamiento de una herramienta de procesado asociada a dicho eje, accesorios de procesamiento unidos o acoplados de forma separable al cuerpo motor y herramientas de procesado que, junto a los accesorios, se destinan a operaciones relacionadas con el procesamiento de alimentos, caracterizada porque el motor eléctrico es un motor sin escobillas conformado por un rotor (1) y un estator (4), conectado un variador (6) al estator (4) mediante tres cables (7) para su alimentación eléctrica, donde el eje (2) del rotor (1) presenta un elemento emisor (3) consistente en un imán de un polo, el estator (4) presenta un elemento receptor (5) consistente en diversos sensores que miden el campo magnético generado por el imán del eje y que determina la posición angular del imán y, por tanto, la posición del rotor respecto al estator.

Description

MAQUINA PROCESADORA DE ALIMENTOS PERFECCIONADA

La presente invencion se refiere a una maquina procesadora de alimentos perfeccionada, siendo la maquina procesadora de alimentos del tipo que incluye un cuerpo motor alojando un motor electrico, un eje de giro que permite el accionamiento de una herramienta de procesado asociada a dicho eje, accesorios de procesamiento unidos o acoplados de forma separable al cuerpo motor y herramientas de procesado que, junto a los accesorios, se destinan a operaciones relacionadas con el procesamiento de alimentos, tales como corte de verduras y hortalizas, rallado de pan, emulsionado de alimentos y similares.

Mas concretamente, la invencion proporciona una maquina procesadora de alimentos perfeccionada del tipo anteriormente descrito donde el motor electrico consiste en un motor sin escobillas (motor "brushless”), incluyendo la maquina los componentes necesarios para su operacion en aplicaciones de procesado de alimentos.

En el estado actual de la tecnica son conocidos aparatos y maquinas que se destinan a operaciones relacionadas con el procesado de alimentos, tales como corte de verduras y hortalizas, rallado de pan, emulsionado de alimentos y otras de naturaleza equivalente. Por lo general, las maquinas conocidas del tipo mencionado incluyen motores universales (ac y dc) o asfncronos. Los motores universales son motores pequenos y, por tanto, ligeros, con una velocidad de giro alta, siendo por ello motores ruidosos. Asf, aunque estos motores son economicos, en terminos de rendimiento y de vida util son poco satisfactorios.

Por otra parte, la potencia de giro que aplican estos motores universales a las herramientas de procesado es limitada, por lo que no todos ellos son utiles para todo tipo de aplicaciones.

Asf, en ciertas aplicaciones, es necesario reducir la velocidad del eje de giro del motor, por ejemplo para el corte de verduras u hortalizas aplicando los correspondientes accesorios, siendo necesario aumentar dicha velocidad cuando se emplea para hacer cremas o pures, por ejemplo. Por ello, dado que los motores universales giran a altas velocidades, es necesario reducir su velocidad de giro para su uso en las aplicaciones antes descritas.

Esta variacion de la velocidad se lleva a cabo habitualmente con los motores universales mediante sistemas mecanicos (poleas o engranajes) y/o mediante un variador de velocidad. En este ultimo caso, el variador de velocidad permite al motor universal adaptarse a diferentes tipos de operaciones a la hora de tratar los alimentos. Si bien la inclusion de un variador de velocidad en un motor universal suele ser muy economica, reduce de forma significativa el rendimiento del motor a ciertas velocidades. Ademas, la velocidad de giro no es muy exacta en este tipo de aplicaciones, ya que esta debe cambiar dependiendo de la fuerza que tenga que realizar. Asf cuanto mas fuerza es necesaria, mas se ralentiza el motor. Dado que el rendimiento de estos motores no es muy bueno, esto provoca que generen calor. Para que el calor no sea excesivo se suele limitar el tiempo de uso de las maquinas o anadir sistemas de refrigeracion, tales como ventiladores. Resumiendo, son motores economicos, ruidosos, poco fiables, tienen poco peso, su rendimiento no es adecuado y su velocidad es poco consistente.

En comparacion con los motores universales, los motores asfncronos son motores grandes y pesados, con una velocidad de giro reducida en comparacion con el motor universal, aunque, por ello, mas silencioso. Este tipo de motores son mas caros, pero mas eficaces en terminos de rendimiento y vida util. Son motores que transmiten una gran potencia y normalmente se suelen emplear en maquinas industriales para procesar grandes cantidades de alimentos. Si bien para algunas aplicaciones la velocidad de giro de un motor asfncrono es adecuada, para la mayorfa debe de ser modificada (en algunos casos debe reducirse y en otras aumentarse), lo cual se consigue tambien mediante sistemas mecanicos (poleas o engranajes) o mediante un variador de velocidad. Al igual que en el motor universal, el variador de velocidad permite al motor asfncrono adaptarse a diferentes tipos de operaciones a la hora de tratar los alimentos. En este caso, el variador de velocidad es bastante mas caro y tambien afecta a su rendimiento (aunque menos que en el motor universal). En comparacion con el motor universal, la precision de su velocidad de giro es mejor, y, aunque el rendimiento de estos motores es aceptable, generan calor, por lo que se les suelen anadir sistemas de refrigeracion.

La presente invencion soluciona las desventajas de las maquinas procesadoras de alimentos conocidas, en particular en referencia a su capacidad de adaptarse a diferentes velocidades de giro y su vida util, proporcionando una maquina procesadora de alimentos mejorado del tipo descrito anteriormente que incorpora un motor sin escobillas o motor "brushless”.

Ademas de las ventajas antes citadas, la incorporacion de un motor sin escobillas en la maquina procesadora de la invencion permite que la relacion peso/potencia en comparacion con un motor asfncrono sea mejor y, por tanto, para la misma aplicacion, esto resulta ventajoso para aquellas maquinas portatiles. Ademas, el nivel de ruido es inferior al de un motor asfncrono y su rendimiento netamente superior. Siendo el rendimiento de estos motores tan alto, el calor emitido por el motor durante su funcionamiento se reduce en gran medida y se pueden plantear no anadir sistemas de refrigeracion, lo que permite realizar bloques motores estancos que impiden la entrada de lfquidos dentro del bloque motor, aumentando asf su vida util.

Dado que el motor sin escobillas necesita obligatoriamente un sistema de control de su velocidad, esta caracterfstica se aprovecha para realizar la funcion de variador de velocidad en la maquina procesadora de alimentos de la invencion, manteniendose el coste en un nivel similar al sistema de motor asfncrono y variador.

Como es sabido, en un motor sin escobillas, al igual que en un motor asfncrono, se construye en base a un rotor y un estator, siendo el rotor la parte que gira y permaneciendo el estator fijo. En el motor asfncrono, cuando se suministra electricidad, se crea un campo magnetico de varios polos, dependiendo del diseno del motor. A su vez, un rotor de jaula de ardilla esta disenado para que siga a este campo magnetico, lo cual provoca el giro del rotor y, con ello, el giro del eje unido al mismo.

En un motor sin escobillas, que lleva asociado un variador, el rotor esta conformado por imanes permanentes que crean un campo norte y sur permanente y de diferentes polos, dependiendo del numero de imanes, mientras que el estator esta constituido por un bobinado para crear diferentes polos mediante el variador. Asf, la corriente electrica suministrada pasa directamente por las bobinas del estator, generando pequenos campos magneticos que obligan al rotor a girar. Por su parte, el variador envfa la tension de alimentacion a las bobinas de forma secuencial, con lo que los polos del rotor se van moviendo segun el campo magnetico generado por las bobinas de forma secuencial. La velocidad del rotor esta relacionado con el cambio de los campos magneticos de las bobinas del estator. El variador permite igualmente aumentar o disminuir la tension de alimentacion de las bobinas para extraer el maximo rendimiento al motor sin escobillas.

Asf, en el estator es necesario crear unos campos magneticos especfficos dependiendo de la posicion de los imanes del rotor y la velocidad de giro requerida, haciendo igualmente que la combinacion de campos magneticos de los imanes del rotor y el campo magnetico creado en el estator se atraigan y/o repelan, lo cual se consigue atrayendo o repeliendo el campo norte del rotor al campo sur del estator o viceversa.

Cuando este campo magnetico es el adecuado, el rotor comienza a girar a la velocidad de sincronismo que marca el estator. Si esto no es asi, el conjunto pierde el sincronismo y el motor no gira, consumiendo una gran corriente electrica.

Los imanes utilizados en el rotor crean un gran campo magnetico permanente en comparacion con un motor asfncrono. Esto permite que su par sea mas grande y constante, lo cual hace que la perdida de velocidad debido a los esfuerzos que deba de realizar el motor sea menor que en un motor asfncrono (y especialmente menor en comparacion con un motor universal). Tambien esta construccion permite que la relacion peso/potencia sea menor en comparacion con un motor asfncrono con la misma potencia.

Para mantener el sincronismo, es absolutamente necesario controlar la posicion de los imanes norte y sur del rotor en cada momento, ya que el variador utilizara esa informacion para crear los campos magneticos apropiados en el estator.

En la figura 1 se muestra un esquema del motor sin escobillas, variador y los elementos emisor y receptor de la maquina procesadora de alimentos de la invencion.

Asf, la maquina procesadora de alimentos de la invencion presenta un motor electrico sin escobillas y un variador (6), para conocer la posicion del rotor (1), en el eje (2) del rotor (1) se dispone un elemento emisor (3) consistente en un iman de un polo, un elemento receptor (5) en el estator (4) o parte fija del motor consistente en diversos sensores que miden el campo magnetico generado por el iman del eje y determina la posicion angular del iman, por tanto la posicion del rotor respecto al estator.

La informacion dada por el receptor (5) se transmite entonces al variador (6) mediante un cable. El variador (6) esta conectado al estator (4) del motor mediante tres cables (7). El variador transmite la electricidad al estator mediante estos tres cables. La electricidad es transmitida mediante impulsos a muy alta frecuencia, que pueden ser positivos o negativos, creando campos magneticos de polaridad norte y sur. La combinacion de campos magneticos de los imanes del rotor y el campo magnetico creado en el estator hacen que el motor pueda girar. La velocidad de giro dependera de la velocidad de transmision de los impulsos del variador a las bobinas del estator.

Para que el sistema opere correctamente, una vez finalizado el montaje del motor es necesario fijar un punto cero o inicial entre el iman del conjunto emisor-receptor y el propio conjunto emisor-receptor.

Otro de los problemas de las maquinas procesadores de alimentos suele ser la tarea de liberar o cambiar las herramientas de procesado, tales como discos de corte, ralladores, cuchillas de amasado, etc.

Convencionalmente para transmitir la fuerza del motor a las herramientas de procesado se suele emplear un eje con pasador. Asf, la herramienta se introduce en el eje y se gira respecto a este para que el pasador se introduzca en una bayoneta presente en dicha herramienta, transmitiendo la fuerza del motor e impidiendo su desplazamiento vertical. En este caso, para liberar la herramienta de procesado, esta tiene que girar respecto al eje y librar la bayoneta. El problema se produce debido a que cuando gira la herramienta, el eje tambien puede girar, lo que dificulta en exceso liberar la herramienta de procesado. Por ello, y en referencia a la seguridad, las maquinas procesadoras de alimentos convencionales disponen de mecanismos que impiden que su puesta en marcha cuando el usuario esta accediendo a las herramientas de procesado, habitualmente cuando esta poniendo o quitando dichas herramientas. Estos mecanismos permiten conocer cuando es necesario que el eje no gire.

Con la aplicacion del motor sin escobillas en la maquina procesadora de la invencion, se frena el eje, facilitando el giro de la herramienta de procesado para liberarla del eje. Dado que el motor sin escobillas consta de un rotor donde unos imanes crean un campo norte y sur permanente, si no se da electricidad al estator y si se gira el rotor, el comportamiento del motor se convierte en generador, creando una tension y una corriente en los tres cables de entrada del estator. Pero si se cortocircuitan estos tres hilos del estator (en el variador hacemos uno los tres circuitos de los tres hilos del estator), al intentar girar el rotor la corriente tiende a infinito, dificultando dicho giro. De esta forma se consigue frenar el eje facilitando el proceso de extraccion de las herramientas de procesado.

Ejemplos

Dado que la fuerza a realizar por una maquina procesadora de alimentos como la descrita anteriormente es variable dependiendo del trabajo a realizar, se pueden distinguir diversas situaciones:

- Situaciones de fuerza relativamente constante: operaciones que requieren poco esfuerzo, tales como el triturado de alimentos (pures, etc.) La fuerza que realiza el motor es bastante constante y por tanto el sistema se puede adaptar de forma eficiente.

- Situaciones de fuerza incremental: aquellas que empiezan con un esfuerzo pequeno que, a medida que va trabajando, se va incrementando. El incremento es paulatino. Un exponente de esta operacion es una masa. Empieza con los componentes sin mezclar y, a medida que va mezclando, el esfuerzo que tiene que realizar se va incrementando.

- Situaciones de esfuerzo intermitente: este es el caso mas complicado, encontrando tres situaciones:

• Corte de rodajas, donde el usuario introduce lo que quiere cortar y lo presiona con el empujador. Cuando se enciende el motor arranca y tiene que empezar a girar hasta conseguir la velocidad de giro establecido. Las fuerzas contrarias al motor serfan la fuerza que realiza el usuario mediante el empujador al alimento contra la herramienta de corte y la fuerza necesaria para cortar las rodajas. La fuerza de corte de rodajas solo actua durante el tiempo de corte lo cual depende de la geometrfa de la maquina y del disco. Esto implica que el esfuerzo a realizar por el motor cambia durante la vuelta, por lo que el sistema de control debe de ser tan preciso que su adaptacion debe ser constante. Normalmente el esfuerzo a realizar por el motor es pequeno.

• Rallado de alimentos, donde el usuario introduce el alimento a cortar y lo presiona con el empujador. Cuando se enciende el motor tiene que empezar a girar hasta conseguir la velocidad de giro establecido. Las fuerzas contrarias al motor serfan la fuerza que realiza el usuario con el empujador al alimento contra la herramienta y la fuerza necesaria para rallar los alimentos. En comparacion con el caso anterior, se puede decir que la fuerza de rallado es constante en toda la vuelta. Normalmente para esta operacion el esfuerzo realizado es grande.

• Corte en cubos o similares: este tipo de corte es el mas complejo.

Para la realizacion de cubos se requieren dos herramientas, denominadas disco y rejilla. El disco corta el alimento en rodajas y empuja la rodaja contra la rejilla, compuesta de unas cuchillas que crean la geometna deseada (cubo, rectangulo, etc.). Cuando se corta otra rodaja, esta empuja el alimento que esta en la rejilla y el alimento es empujado. Aqu existen dos situaciones: si la maquina esta vada, la fuerza a realizar por la maquina variara segun su velocidad y tendra que superar la fuerza realizada por el usuario contra el alimento, la fuerza realizada por el disco de corte, que vana en cada vuelta y la fuerza para empujar la rodaja contra la rejilla. Si la maquina ya ha cortado alimentos, la fuerza a realizar variara segun la velocidad y tendra que superar la fuerza realizada por el usuario contra el alimento, la fuerza realizada por el disco de corte, que vana en cada vuelta, la fuerza para empujar la rodaja contra la rejilla y la fuerza para empujar el alimento cortado de la rejilla.

En todas estas circunstancias descritas, la caractenstica principal es que la fuerza que tiene que realizar el motor es variable en cada momento. El hecho de que el motor sin escobillas tenga imanes en el rotor hace que tenga mas par, lo cual redunda en que se pueda adaptar con mas facilidad a esos incrementos de esfuerzos puntuales. Esto, unido a que en el motor sin escobillas se conoce la posicion del eje en cada momento, permite aumentar la intensidad de corriente en caso de que el sistema de control detecte que se pierde velocidad, de forma que esta se mantiene constante. En un motor universal la velocidad no sena nada consistente y en un motor asfncrono tampoco (aunque mejor que en el universal), ya que no dispone de ese par que le da al motor sin escobillas los imanes del rotor.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Maquina procesadora de alimentos perfeccionada, siendo la maquina del tipo que incluye un cuerpo motor alojando un motor electrico, un eje de giro que permite el accionamiento de una herramienta de procesado asociada a dicho eje, accesorios de procesamiento unidos o acoplados de forma separable al cuerpo motor y herramientas de procesado que, junto a los accesorios, se destinan a operaciones relacionadas con el procesamiento de alimentos, caracterizada porque el motor electrico es un motor sin escobillas conformado por un rotor (1) y un estator (4), conectado un variador (6) al estator (4) mediante tres cables (7) para su alimentacion electrica, donde el eje (2) del rotor (1) presenta un elemento emisor (3) consistente en un iman de un polo, el estator (4) presenta un elemento receptor (5) consistente en diversos sensores que miden el campo magnetico generado por el iman del eje y que determina la posicion angular del iman y, por tanto, la posicion del rotor respecto al estator.