[001] A presente invenção refere-se a um método e sistema de redução de ruído e posicionamento de pistão em fa lha de partida de motor configurados para reduzir significa tivamente os ruídos gerados durante uma falha na partida do motor, além de permitir posicionar o pistão em uma posição mais favorável a uma nova partida.

Descrição do Estado da Técnica

[002] É sabido que motores amplamente utilizados em diversos ramos principalmente industriais por vezes sofrem com falhas de partida, causadas por diversos fatores. Além disso, tal falha gera ruídos indesejáveis através de impactos do kit do compressor em sua carcaça. Este problema é denomi nado knockíng noíse (KN).

[003] Mais especificamente, quando o pistão sai da inércia e começa a comprimir o gás, dependendo das condições do sistema de refrigeração, o motor não tem força suficiente para vencer a pressão do gás, não conseguindo completar o ci clo (sucção/compressão).

[004] O rotor começa a girar saindo de uma posição inicial e avança em direção às próximas posições. Durante o ciclo de compressão, o gás contido em uma câmara é comprimi do. A falha do motor se dá quando este não tem força sufici ente para comprimir o gás e mover o eixo para a próxima posi ção.

[005] Atualmente, quando se detecta que o rotor não atingiu a próxima posição esperada, as chaves eletrónicas que alimentam o motor são prontamente desligadas. Isso faz com que o pistão fique solto, e desta forma o gás comprimido na câmara empurra o pistão de volta, fazendo com que ocorra uma sacudida no kit do compressor (que é apoiado sob molas), e esse kit colide com a carcaça do motor, gerando o ruido men cionado acima (knocking noise).

[006] Existem algumas tecnologias desenvolvidas para tentar solucionar este problema de ruido. O documento US20140212266A1, por exemplo, descreve uma tecnologia baseada no controle de velocidade do motor e é configurado apenas pa ra realizar uma breve manutenção da posição atual do motor através da manutenção de um mesmo par de chaves acionado an- teriormente.

[007] Já os documentos US20180195509 AI e US 20070098566A1 não revelam uma redução gradual de tensão apli cada ao motor do compressor, conhecendo e otimizando a posi ção do pistão para facilitar uma partida posterior a uma eventual falha.

[008] Sendo assim, não se observa no estado da téc nica uma solução configurada para reduzir gradualmente uma tensão aplicada ao motor do compressor frente a uma eventual falha no referido compressor e ainda obter dados de posição do pistão para otimizar seu posicionamento para uma posterior partida.

Obj etivos da Invenção

[009] Um objetivo da presente invenção é prover um método e sistema configurados para reduzir ruido em falha de partida de motor.

[0010] Um objetivo da presente invenção é prover um método e sistema configurados para permitir um novo posicio- namento de pistão em falha de partida de otor.

[0011] U objetivo da presente invenção é prover u método e sistema configurados para reduzir progressivamente a tensão em chaves de comando do motor.

[0012] Um objetivo da presente invenção é prover um motor com redução de ruido e posicionamento de pistão em fa lha de partida.

Breve Descrição da Invenção

[0013] Os objetivos da presente invenção são alcan çados por meio de um método de redução de ruido e posiciona mento de pistão em falha de partida de motor configurados por meio de uma lógica de detecção de falha, uma lógica de dese- nergização e uma lógica de posicionamento de pistão, em que o motor é acionado por meio de um conjunto de chaves. Os obje tivos da presente invenção são alcançados por meio de um sis tema de redução de ruido e posicionamento de pistão em falha de partida de motor e por meio de um motor propriamente dito, compatíveis com o referido método.

Breve Descrição dos Desenhos

[0014] A presente invenção será, a seguir, mais deta- lhadamente descrita com base em um exemplo de execução repre sentado nos desenhos. As figuras mostram:

[0015] Figura 1 - é um gráfico mostrando uma falha no acionamento do motor e sua imediata desenergização, conforme o estado da técnica;

[0016] Figura 2 - é um gráfico mostrando uma falha no acionamento do motor e sua progressiva desenergização, con forme a presente invenção;

[0017] Figura 3a - é um exemplo de posicionamento de um pistão em fase de compressão;

[0018] Figura 3b - é um exemplo de posicionamento de um pistão em fase de sucção;

[0019] Figuras 4a, 4b e 4c - são exemplos de alinha mentos do campo magnético de acordo com o posicionamento do pistão;

[0020] Figura 5 - é uma demonstração de falha no aci onamento do motor, exemplificando o comportamento do pistão neste cenário e destacando as posições do mesmo;

[0021] Figura 6 - é um fluxograma exemplificando uma configuração da presente invenção.

Descrição Detalhada das Figuras

[0022] A principio, a presente invenção refere-se a um método de redução de ruido e posicionamento de pistão 15 em um cilindro 25 em falha de partida de motor 20. Para tal, o referido motor 20 é, por exemplo, dotado de um rotor com 12 posições de alinhamento, mas deve ser entendido que esta ca- racterística não é um limitante da presente invenção, de modo que esta pode ser implementada utilizando outros motores.

[0023] De qualquer forma, observa-se que o motor 20 utilizado é ao menos conectado ao pistão 15 elétrica ou meca nicamente, de modo que este pistão 15 atua de acordo com o funcionamento do motor 20 que, por sua vez, deve ser entendi do como sendo capaz de ser acionado por um conjunto de cha ves. Observa-se especialmente nas figuras 3 a 5 que estas chaves são identificadas pela sequência numérica 1-12. Em uma configuração preferencial, as chaves podem ser IGBTs ou MOS- FETs e alternativamente podem ser qualquer outra chave que se adeqúe à presente invenção e seus objetivos. [0024] Adicionalmente, as figuras 3a e 3b revelam exemplos de posicionamento de um pistão em fase de compressão e sucção, respectivamente, exemplificando ainda um campo mag nético 30.

[0025] Já as figuras 4a, 4b e 4c revelam um possível funcionamento do pistão 15, evidenciando possíveis alinhamen tos do campo magnético 30 do motor de acordo com o posiciona mento do pistão 15 em diferentes fases.

[0026] De maneira geral, a presente invenção é confi gurada por meio de uma lógica de detecção de falha 100, uma lógica de desenergização 200 e uma lógica de posicionamento 300 de pistão 15, conforme pode ser visto especialmente na figura 6.

[0027] Em uma configuração, a lógica de detecção de falha 100 compreende uma etapa de obter ao menos uma posição atual S0, uma posição mais favorável SI e uma posição seguin te S2 do pistão 15. Resumidamente, a posição atual S0 é de terminada através de uma combinação do conjunto de chaves. A combinação destas chaves posiciona o pistão 15 em uma deter minada posição atual S0. Sabendo qual é a posição S0, é pos sível determinar a posição mais favorável SI e a posição se guinte S2 do pistão 15.

[0028] Em relação a estas posições, observa-se:

[0029] Posição atual S0: é configurada tal como uma posição inicial, ou seja, a posição na qual o pistão 15 en contra-se em um instante inicial ("agora").

[0030] Posição mais favorável Sl: é configurada tal como a posição mais favorável que deve ser atingida pelo pis tão imediatamente após a posição atual S0, ou seja, é uma po- sição mais favorável a qual o pistão 15 deve ir ao deslocar- se partindo da posição atual S0, isto é, é a posição que se supõe (estima-se) que o pistão atinja depois da posição atual S0. Pode ou não ser igual à posição seguinte S2.

[0031] Posição seguinte S2: é configurada tal como a posição realmente atingida pelo pistão imediatamente após a posição atual S0, ou seja, é a posição para a qual realmente o pistão 15 foi saindo da posição atual S0. Pode ou não ser igual à posição mais favorável Sl.

[0032] Uma vez obtidas estas posições, a lógica de detecção de falha 100 compreende uma etapa de comparar a po sição seguinte S2 com a posição mais favorável Sl, em que es tas podem ou não ser iguais (coincidir).

[0033] Caso a posição seguinte S2 seja igual à posi ção mais favorável Sl, entende-se que não houve falha na par tida do motor 20, em que este passa a operar normalmente.

[0034] Caso a posição seguinte S2 não seja igual à posição mais favorável Sl, entende-se que houve falha na par tida do motor 20.

[0035] Uma falha do tipo descrita acima é exemplifi cada principalmente na figura 5. Observa-se nesta figura, co meçando da esquerda para a direita, que o motor 20 inicia seu acionamento saindo da posição 8 e começa a girar indo para a posição 9 e assim por diante, ou seja, em um sentido horário (obviamente o sentido de giro não deve ser entendido como uma limitação para a presente invenção). Nota-se que a cada troca de posição (entre as posições 7 a 12) o gás contido na câmara é comprimido.

[0036] Neste instante do exemplo, quando o eixo chega na posição 12, observa-se que o motor não teve força sufici ente para comprimir o gás e mover o eixo do pistão 15 para a posição 1, ou seja, nota-se neste exemplo que a posição atual S0 é a posição 12, a posição mais favorável SI é a posição 1 e a posição seguinte S2 é a posição 11. Alternativamente, utilizando a lógica por tempo, a invenção é configurada para esperar a posição SI até estourar o tempo, e neste momento seria identificada a falha de posição.

[0037] Em outras palavras, a figura 5 mostra que o pistão 15 encontrava-se na posição 12 (posição atual S0 = 12), esperava-se que fosse para a posição 1 (posição mais fa vorável SI = 1), porém o pistão 15 não atingiu tal posição 1. Neste caso, o exemplo da figura 5 mostra que o pistão 15 atingiu a posição 11, ou seja, de fato não chegou na posição 1. Todavia, cumpre notar que é necessário apenas saber se o pistão 15 atingiu ou não a posição mais favorável Sl. Caso não a tenha atingido, o pistão 15 pode ter ficado na posição 12, por exemplo.

[0038] Quando esta condição é detectada, ou seja, que a próxima posição esperada não foi alcançada (posição S2 di ferente da posição Sl), é detectada uma falha.

[0039] Assim, a lógica de detecção de falha 100 é configurada para detectar a falha ao menos quando a posição seguinte S2 for diferente da posição mais favorável Sl.

[0040] Neste caso, quando há detecção de falha, as tecnologias do estado da técnica são configuradas para rapi damente desligar todas as chaves e desenergizar o motor 20, tal como mostra o gráfico da figura 1. Ademais, esta configu ração faz com que o gás comprimido dentro do cilindro empurre com força o pistão 15 no sentido contrário, causando ruídos indesejados, fazendo com que um kit do motor 20 se desloque aumentando a chance do mesmo colidir com a parede do compres sor além de se perder completamente a referência de posicio namento do pistão.

[0041] Em contrapartida, conforme mostra a figura 2, a presente invenção é configurada para realizar uma redução gradativa do campo magnético do motor 20 quando se detecta falha na partida, evitando a geração de ruídos. Neste caso, o gás comprimido dentro do cilindro empurra gradativamente o pistão 15 até uma posição de repouso (tal como um ponto morto inferior), de modo que esta posição é conhecida. Deste modo, quando se mantém o campo magnético ativo, o pistão 15 fica preso a uma determinada posição, o gás começa a escapar pelas paredes do cilindro, enquanto o campo magnético do motor 20 é reduzido gradativamente. Conforme o campo magnético diminui, o gás ainda contido dentro do cilindro empurra o pistão 15 de volta para outras posições, o que é feito de forma mais len ta. Ou seja, toda a energia contida pela compressão do gás aos poucos é dissipada, e com isso ocorre uma redução no des locamento do kit no sentido contrário ao deslocamento e assim reduzindo a possibilidade de colisão do kit com a parede do compressor.

[0042] De acordo com os ensinamentos da presente in venção, quando há detecção de falha a lógica de desenergiza- ção 200 da presente invenção passa a atuar, conforme exposto especialmente na figura 2. Esta lógica compreende ao menos uma etapa de manter o campo magnético ativo.

[0043] Em relação à referida figura 2, quando o con- trole detectar que ocorreu uma falha na partida, ao invés de desligar extinguir o campo magnético, a presente invenção é configurada para manter o campo magnético ativo por determi nado período de tempo.

[0044] Em outras palavras, a etapa da lógica de dese- nergização 200 de manter ao menos duas chaves 21 do conjunto de chaves energizadas é realizada ao menos temporariamente, mantendo assim ao menos temporariamente o pistão 15 na res- pectiva posição seguinte S2 de modo que o gás que ainda con tido dentro do cilindro possa empurrar o pistão 15 de volta para outras posições de maneira lenta, dissipando assim a energia que iria deslocar o kit com força e permitindo evitar que o pistão colida com o compressor. Nota-se, portanto, que de acordo com os ensinamentos da presente invenção esta movi mentação vanta osamente não ocorre de forma brusca como quan do o campo magnético é extinto imediatamente, mas de forma mais lenta.

[0045] Alternativamente, a lógica de detecção de fa lha 100 pode ser configurada por exemplo para operar com base em uma aferição de tempos, ou seja, a partir de uma posição inicial (por exemplo, a posição atual S0), delimita-se um tempo máximo para que o pistão 15 do motor 20 atinja uma pró xima posição (por exemplo, a posição mais favorável Sl).

[0046] Caso um tempo decorrido seja maior que o refe rido tempo delimitado, entende-se que ocorreu alguma falha e o motor 20 não atingiu a posição esperada. Neste caso, para detectar que ocorreu uma falha de posicionamento do motor 20, não é necessário conhecer uma posição seguinte (por exemplo, a posição seguinte S2), basta saber que o pistão 15 do motor 20 não atingiu a próxima posição (por exemplo, a posição mais favorável Sl) dentro de um tempo delimitado.

[0047] Caso contrário, em que é atingida a próxima posição (por exemplo, a posição mais favorável Sl) dentro de um tempo delimitado, nota-se que o motor 20 está operando normalmente.

[0048] De modo geral, cumpre notar que as posições são observadas por meio de um sensor, configurado para iden tificar o posicionamento do pistão 15.

[0049] Por sua vez e alinhado ao descrito acima, a lógica de posicionamento 300 de pistão compreende uma etapa de reduzir progressivamente o campo magnético aplicado ao mo tor.

[0050] Vantajosamente, isso faz com que o gás compri mido na câmara não consiga empurrar o pistão 15 de volta. Desta forma, à medida que o campo magnético no motor 20 vai diminuindo, o gás vai empurrando o pistão 15, porém isso ocorre de maneira mais suave, evitando assim a vibração ex cessiva do kit, fadiga de alguns componentes como por exemplo a mola além de evitar a batida do kit na carcaça do motor 20.

[0051] Ainda, esta mesma lógica compreende uma etapa de posicionar o pistão em uma nova posição atual S0. Ou seja, a partir do momento em que o pistão 15 para (por exemplo, en tre a posição 6 ou 7), e como se sabe onde ocorreu a falha (por exemplo, na posição 12), é possível a partir destas in formações posicionar o eixo do motor 20 na posição mais favo rável a uma nova partida (por exemplo, na posição 1).

[0052] Com o eixo posicionado na posição 1, o motor 20 tem um ciclo de sucção inteiro para ganhar velocidade e conseguir armazenar força para vencer a pressão do gás, au mentando vantajosamente as chances da partida ser bem- sucedida.

[0053] Neste cenário, nota-se que o presente método pode compreender ainda uma etapa de inicializar o motor a partir da nova posição atual S0.

[0054] Isto significa que, após a progressiva redução do campo magnético aplicado ao motor após a detecção da fa lha, o motor assume uma nova posição inicial S0, em que as lógicas de detecção de falha, de desenergização e de posicio namento de pistão são realizadas até que a posição seguinte S2 e a posição mais favorável SI sejam iguais, ou seja, até que o motor passe a poder operar normalmente.

[0055] A presente invenção compreende ainda um siste ma de redução de ruido e posicionamento de pistão em falha de partida de motor, em que o referido sistema é compatível com o método descrito anteriormente e composto ao menos por uma unidade de alimentação, um módulo de detecção de falhas e um módulo de atuação.

[0056] Em relação aos componentes deste sistema, no- ta-se que o módulo de alimentação compreende ao menos um con junto de chaves 21. Estas chaves 21 podem ser entendidas como sendo do tipo configuradas para atuar no acionamento seletivo do motor 20.

[0057] Em uma configuração da presente invenção, o módulo de alimentação é configurado para seletivamente ener- gizar o conjunto de chaves 21 e permitir a partida do motor 20.

[0058] O módulo de detecção de falhas por sua vez compreende ao menos um elemento processador de dados, tal co mo um sensor ou conjunto de sensores, configurado para aferir e processar dados, enviando informações ao módulo de atuação.

[0059] Em uma configuração da presente invenção, o módulo de detecção de falhas é configurado para obter ao me nos uma posição atual S0, uma posição mais favorável SI e uma posição seguinte S2 do pistão, tais posições já tendo sido descritas em detalhes previamente. Este módulo é configurado ainda para comparar a posição seguinte S2 com a posição mais favorável Sl, detectando, portanto, uma falha ao menos quando a posição seguinte S2 for diferente da posição mais favorável Sl, tal como já explanado previamente.

[0060] Já o módulo de atuação compreende ao menos um elemento de controle configurado tal como um dispositivo de controle do tipo microcontrolador, PC, dentre outros. Este módulo de atuação é configurado para receber os dados prove nientes do módulo de detecção de falhas estando, portanto, em comunicação elétrica com o módulo de detecção de falhas.

[0061] Assim, o módulo de atuação é configurado para permitir reduzir progressivamente a tensão nas chaves 21 do conjunto de chaves 21 energizadas, em que o módulo de alimen tação é o responsável por seletivamente energizar o conjunto de chaves 21 e permitir a partida do motor 20.

[0062] Assim, caso o seja detectada uma falha e o mó dulo de atuação permita (habilite) a redução progressiva da tensão nas chaves do conjunto de chaves 21 energizadas, o mó dulo de alimentação reduz progressivamente a tensão nas cha ves do conjunto de chaves 21 energizadas e posicionar o pis tão 15 em uma nova posição atual S0. [0063] Ainda e relação ao módulo de alimentação, conforme já descrito, este é configurado para manter ao menos duas chaves do conjunto de chaves 21 energizadas caso a posi ção seguinte S2 e a posição mais favorável SI detectadas pelo módulo de detecção de falhas sejam diferentes.

[0064] Mais especificamente, o módulo de alimentação é configurado para manter ao menos duas chaves do conjunto de chaves 21 energizadas ao menos temporariamente, mantendo ao menos temporariamente o pistão 15 na posição seguinte S2 e permitindo evitar que o pistão 15 colida com o compressor.

[0065] Em uma configuração, o módulo de atuação é ainda configurado para inicializar o motor a partir da nova posição atual S0, conforme descrito anteriormente.

[0066] Cumpre observar que a configuração dos módulos que compõem o sistema da presente invenção é compatível com o método descrito previamente. Assim sendo, deve ser entendido que, realizadas as devidas adaptações, as características do método e ao sistema são comuns.

[0067] Adicionalmente, a presente invenção compreende ainda um motor 20 com redução de ruído e posicionamento de pistão em falha de partida configurado tal como o método e sistema também objetos da presente invenção.

[0068] Por fim, a presente invenção compreende também um compressor dotado de motor 20 com redução de ruído e posi cionamento de pistão 15 em falha de partida e um sistema de refrigeração dotado de ao menos um referido compressor.

[0069] Tendo sido descrito um exemplo de concretiza ção preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluí dos os possíveis equivalentes.