Estátor de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente.

Estátor de una máquina eléctrica (1) rotatoria con excitación permanente, en donde el estátor

(5) presenta varios segmentos (8a, 8b) dispuestos de forma adyacente en la dirección periférica (U) del estátor (5), en donde los segmentos (8a, 8b) presentan dientes (7a, 7a', 7a", 7a'", 7b, 7b', 7b", 7b'", 13a, 13b, 12a, 12b) y ranuras (6) que discurren en la dirección axial (Z) del estátor (5), en donde los segmentos (8a, 8b) en cada caso directamente adyacentes unos a otros hacen contacto mutuo en un límite de segmento (9), en donde los dientes (7a, 7a', 7a", 7a'", 7b, 7b', 7b", 7b'", 13a, 13b, 12a, 12b) de los segmentos (8a, 8b) directamente adyacentes unos a otros están dispuestos de tal modo que, en el límite de segmento (9), en cada caso un diente (12a) de uno de los segmentos (8a) hace contacto con un diente (12b) del segmento (8b) directamente adyacente al segmento (8a), caracterizado porque la suma de las anchuras (a, b) de los dos dientes (12a, 12b) que hacen contacto mutuo en el límite de segmento (9) respectivo es mayor que la anchura uniforme (c) de la mayoría de los dientes (7a, 7a', 7a", 7b, 7b', 7b"), que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9), o de todos los dientes (7a, 7a', 7a", 7a'", 7b, 7b', 7b", 7b'") que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9), en donde una minoría de los dientes (13a, 13b), que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9), presentan una anchura uniforme (d) que es mayor que la anchura uniforme (c) de la mayoría de los dientes (7a, 7a', 7a", 7b, 7b', 7b"), que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/070911.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: HARTMANN, ULRICH, MÖHLE,AXEL DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos... > H02K1/14 (Núcleos estatóricos de polos salientes)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Motores o generadores con dispositivos de conmutación... > H02K29/03 (con un circuito magnético especialmente adaptado para evitar ondulaciones del par motor o problemas del encendido automático)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos... > H02K1/16 (Núcleos estatóricos con ranuras para los arrollamientos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/18 (Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas)

PDF original: ES-2454840_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Estátor de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente La invención se refiere a un estátor de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente.

En el caso de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente, como por ejemplo de un generador con excitación permanente o de un motor eléctrico con excitación permanente, una magnitud de diseño crítica son en especial los pares de enclavamiento con la máquina eléctrica parada. La amplitud de los pares de enclavamiento debe ser con ello en lo posible mínima. Aparte de esto es necesario también mantener lo más reducidos posibles los pares de basculamiento, que se producen bajo una carga.

En especial en el caso de generadores eólicos con excitación permanente, accionados directamente, es necesario mantener lo más reducidos posibles los pares de enclavamiento que se producen en parada, así como los pares de basculamiento que se producen durante el funcionamiento del generador eólico.

Para minimizar los pares de basculamiento se utilizan hoy en día fundamentalmente los siguientes procedimientos:

• inclinación de los imanes permanentes dispuestos en el rotor de la máquina eléctrica,

• inclinación de los conductores eléctricos en el estátor de la máquina eléctrica,

• traslación de los imanes permanentes del rotor desde el centro polar.

Los procedimientos conocidos antes citados, sin embargo, son complicados en cuanto a técnica de fabricación.

De los documentos US 1 779 950 A y CN 201 298 796 Y se conoce una máquina eléctrica con un estátor, compuesto por segmentos de estátor dispuestos en dirección periférica, en donde los segmentos de estátor presentan dientes y ranuras y en donde hacen contacto mutuo los dientes respectivos del límite de segmento de segmentos de estátor adyacentes.

Del documento US 4 700 098 A se conoce una máquina eléctrica con un estátor, que presenta dientes de estátor y ranuras dispuestas entre los dientes de estátor, en las que se introducen devanados. Para evitar enclavamiento de ranuras, los dientes de estátor y con ello los polos magnéticos no están dispuestos equidistantes entre ellos.

La tarea de la invención consiste, en el caso de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente, reducir los pares de enclavamiento y/o basculamiento que se produzcan.

Esta tarea es resuelta mediante un estátor conforme a la reivindicación 1.

De las reivindicaciones subordinadas se deducen configuraciones ventajosas de la invención.

Por medio de que una minoría de los dientes, que no están dispuestos directamente en un límite de segmento, presentan una anchura uniforme que es mayor que la anchura uniforme de la mayoría de los dientes, que no están dispuestos directamente en un límite de segmento, pueden reducirse todavía más los pares de enclavamiento y/o basculamiento.

Asimismo ha demostrado ser ventajoso que la minoría de los dientes, que no están dispuestos directamente en un límite de segmento, presenten una anchura uniforme que sea menor o igual que el doble de la anchura uniforme de la mayoría de los dientes, que no están dispuestos directamente en un límite de segmento. Si la anchura de la minoría de los dientes, que no están dispuestos directamente en un límite de segmento, presenta una anchura uniforme que está situada en el margen indicado, se reducen de forma especialmente intensa los pares de enclavamiento y/o basculamiento.

Asimismo ha demostrado ser ventajoso que las anchuras de los dos dientes que hacen contacto mutuo en el límite de segmento respectivo sean igual de grandes, ya que después los segmentos en el límite de segmento están ejecutados mecánicamente de forma especialmente estable.

La máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente puede estar configurada con ello por ejemplo como generador o motor eléctrico, en donde el generador puede estar configurado en especial como generador eólico y en especial como generador eólico accionado directamente (la rueda eólica está unida directamente al generador eólico directamente sin engranaje conectado de forma intermedia) .

En el dibujo se ha representado un ejemplo de ejecución de la invención, que se explica a continuación con más detalle. Con ello muestran:

la figura 1 una vista esquemática de una máquina eléctrica rotatoria con excitación permanente, y

la figura 2 una vista detallada esquematizada de una vista fragmentaria de un estátor de la máquina.

La figura 3 una vista detallada esquematizada de una vista fragmentaria de un estátor de la máquina conforme a la invención, en el marco de una forma de ejecución de la invención.

En la figura 1 se ha representado, en forma de una representación esquematizada en perspectiva, una máquina eléctrica 1 rotatoria con excitación permanente. La máquina 1 está configurada con ello como generador y en especial como generador eólico. En este punto debe destacarse que para una mejor visión de conjunto, en la figura 1 sólo se han representado los elementos de la máquina 1 fundamentales para entender la invención.

La máquina 1 presenta un rotor 2, que está dispuesto de forma rotatoria alrededor de un eje de rotación R de la máquina 1. El rotor 2 comprende con ello todos los elementos de la máquina 1 dispuestos de forma rotatoria alrededor del eje de rotor R. El rotor 2 presenta un yugo de rotor 3, sobre el que están dispuestos imanes permanentes, en donde para una mejor visión de conjunto en la figura 1 sólo un imán permanente 4 está dotado de un símbolo de referencia. Durante el funcionamiento de la máquina 1 el rotor 2 rota, en el marco del ejemplo de ejecución conforme a la figura 3, alrededor de un estátor 5 dispuesto centralmente en la máquina 1 y dispuesto en reposo con relación al entorno de la máquina 1. Debido a que el rotor 2 está dispuesto alrededor del estátor 5, una máquina de este tipo recibe también en lenguaje técnico el nombre de inducido exterior. Debido a que el rotor 1 presenta imanes permanentes, que generan permanentemente un campo magnético para hacer funcionar la máquina 1, una máquina de este tipo recibe también el nombre en lenguaje técnico de máquina con excitación permanente o con excitación por imán permanente. Debido a que la máquina 1 presenta un rotor 2 que rota alrededor de un eje de rotación R durante el funcionamiento de la máquina, una máquina de este tipo recibe también el nombre de máquina eléctrica rotatoria.

El estátor 5 conforme a la invención presenta varios segmentos dispuestos de forma adyacente en la dirección periférica U del estátor 5. El estátor 5 presenta con ello seis segmentos, en el marco del ejemplo de ejecución conforme a la figura 3, en donde para una mejor visión de conjunto sólo los segmentos 8a y 8b están dotados de un símbolo de referencia. Los segmentos presentan dientes y ranuras que discurren en la dirección axial Z del estátor 5, en donde para una mejor visión de conjunto en la figura 1 sólo los dientes 7a, 12a, 7b, 12b y la ranura 6 están dotados de un símbolo de referencia. Los segmentos en cada caso directamente adyacentes unos a los otros hacen contacto mutuo con ello en un límite de segmento, en donde para una mejor visión de conjunto sólo está dotado de un símbolo de referencia el límite de segmento 9, sobre el que hacen contacto mutuo los segmentos 8a y 8b. Cada segmento se compone de chapas dispuestas consecutivamente en la dirección axial Z. Las distintas chapas de un segmento están dotadas con ello normalmente de una capa aislante eléctrica, como por ejemplo una capa de barniz. Para el montaje del estátor 5 los segmentos se disponen de forma adyacente en la dirección periférica... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Estátor de una máquina eléctrica (1) rotatoria con excitación permanente, en donde el estátor (5) presenta varios segmentos (8a, 8b) dispuestos de forma adyacente en la dirección periférica (U) del estátor (5) , en donde los segmentos (8a, 8b) presentan dientes (7a, 7a’, 7a”, 7a’”, 7b, 7b’, 7b”, 7b’”, 13a, 13b, 12a, 12b) y ranuras (6) que 5 discurren en la dirección axial (Z) del estátor (5) , en donde los segmentos (8a, 8b) en cada caso directamente adyacentes unos a otros hacen contacto mutuo en un límite de segmento (9) , en donde los dientes (7a, 7a’, 7a”, 7a’”, 7b, 7b’, 7b”, 7b’”, 13a, 13b, 12a, 12b) de los segmentos (8a, 8b) directamente adyacentes unos a otros están dispuestos de tal modo que, en el límite de segmento (9) , en cada caso un diente (12a) de uno de los segmentos (8a) hace contacto con un diente (12b) del segmento (8b) directamente adyacente al segmento (8a) , caracterizado 10 porque la suma de las anchuras (a, b) de los dos dientes (12a, 12b) que hacen contacto mutuo en el límite de segmento (9) respectivo es mayor que la anchura uniforme (c) de la mayoría de los dientes (7a, 7a’, 7a”, 7b, 7b’, 7b”) , que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) , o de todos los dientes (7a, 7a’, 7a”, 7a’”, 7b, 7b’, 7b”, 7b’”) que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) , en donde una minoría de los dientes (13a, 13b) , que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) , presentan una anchura uniforme (d) que es mayor que la anchura uniforme (c) de la mayoría de los dientes (7a, 7a’, 7a”, 7b, 7b’, 7b”) , que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) .

2. Estátor según la reivindicación 1, caracterizado porque la minoría de los dientes (13a, 13b) , que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) , presenten una anchura uniforme (d) que es menor o igual que el doble de la anchura uniforme (c) de la mayoría de los dientes (7a, 7a’, 7a”, 7b, 7b’, 7b”) , que no están dispuestos directamente en un límite de segmento (9) .

3. Estátor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las anchuras (a, b) de los dos dientes (12a, 12b) que hacen contacto mutuo en el límite de segmento (9) respectivo son igual de grandes

4. Máquina eléctrica (1) rotatoria con excitación permanente, en donde la máquina eléctrica (1) está configurada como generador o motor eléctrico y presenta un estátor (5) según una de las reivindicaciones anteriores.

5. Máquina eléctrica (1) rotatoria con excitación permanente según la reivindicación 4, caracterizada porque el generador está configurado como generador eólico.