Máquina eléctrica rotativa universal sin escobillas.

1. Máquina electromecánica rotativa universal con rotor bobinado alimentado eléctricamente a través de sus rodamientos

(3) y (7) caracterizada porque el rotor incorpora un circuito de control (5) que gestiona el fluido eléctrico a través de los diferentes pares de polos del bobinado del rotor (4) en función de su posición relativa respecto el estator y el sentido de giro.

2. Máquina electromecánica rotativa universal con rotor bobinado alimentado eléctricamente a través de sus rodamientos (3) y (7), según reivindicación n° 1, caracterizada porque el circuito de control (5) puede incorporar funciones adicionales de control y optimización de la máquina.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201400898.

Solicitante: MORENO RODRIGUEZ, Daniel.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MORENO RODRIGUEZ,Daniel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Motores o generadores de DC con colector mecánico;... > H02K23/52 (Motores que funcionan también como generadores, p. ej. motores de arranque utilizado como generadores para encendido o alumbrado)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > H02K13/00 (Asociación estructural de colectores de corriente con motores o generadores, p. ej. placas de montaje de escobillas o conexiones con los arrollamientos (soporte o protección de las escobillas o de los portaescobillas en las envolturas o carcasas de motores H02K 5/14 ); Colocación de los colectores de corriente en los motores o generadores; Disposiciones para mejorar la conmutación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > H02K29/00 (Motores o generadores con dispositivos de conmutación no mecánicos, p. ej. tubos de descarga o dispositivos semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Motores o generadores de DC con colector mecánico;... > H02K23/02 (caracterizados por la disposición de la excitación)
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Fragmento de la descripción:

MAQU1NA ELECTRICA ROTATIVA UNIVERSAL SIN ESCOBILLAS SECTOR DE LA TECNICA La invencion se encuadra en el ambito de las maquinas electricas que transforman la energia electrica en energia mecanica o viceversa, centrados en metodos para el aumento de su 5 rendimiento, durabilidad y rentabilidad. ESTADO DE LA TECNICA Se llama maquina electromecanica rotativa universal de rotor bobinado (en adelante maquina universal) a aquella capaz de trabajar tanto como motor electricº de corriente continua o alterna, asi como generador de corriente electrica continua o incluso en algunos casos alterna. 10 En la actualidad existen diferentes tipos de maquinas electricas que no utilizan escobillas, basandose en las propiedades de la corriente alterna (motores induccion o maquinas sincronas con rotor de imanes permanentes) y otras como los motores Brushless que emplean sistemas electronicos de conmutacion en el estator e imanes permanentes en el rotor. Tambien existen motores y generadores similares a la maquina universal, que alimentan 15 el rotor a traves de sus rodamientos de apoyo meanie () u otros montados sobre el mismo eje, consiguiendo asi eliminar sus escobillas, pero en el caso de los motores se necesita una ondulacion externa del fluidº electricº (para sustituir el colector de delgas) y se limita el rotor a un solo par de polos por cada par de rodamientos. En el caso de los alternadores tambien se limitan a un solo par de polos por cada par de rodamientos conductores del fluido electricº . 20 La maquina universal es interesante para aplicaciones de movilidad electrica en transporte terrestre porque se puede controlar eficientemente su potencia, trabajar como motor o generador (traccion y frenada regenerativa) , es directamente compatible con la corriente continua de las baterias o pilas de combustible (sin necesidad de conversion AC/DC 6 DC/AC) y ademas económica. A diferencia de las maquinas de induccion de corriente alterna (jaula de 25 ardilla) , se minimizan las perdidas de potencia por corrientes de Foucault (perdidas en el hierro) y eliminan limitaciones constructivas como pequeos diametros de rotor. Respecto a las que funcionan sin hierro, se eliminan las limitaciones propias del uso de imanes permanentes. Sin embargo el uso de la maquina universal esta limitado por utilizar escobillas y colector de delgas o anillos rozantes, que limita su tiempo de funcionamiento sin 30 mantenimiento, ensucian y contaminan el entorno de trabajo por los residuos que desprenden en su desgaste, provocan ruidos electricos, perdidas de potencia y necesitan bobinados de compensacion para minimizar el desfase de la linea neutra magnetica de la maquina respecto de su linea neutra geometrica, entre otros problemas. En el actual estado del arte no existe ninguna maquina universal de rotor bobinado que no emplee escobillas, anillos rozantes o colector de delgas, alimentando el rotor a traves de sus 5 rodamientos y que incorpore un sistema de control en el mismo rotor (sustituyendo al colector de delgas) para poder utilizar multiples pares de polos en el rotor con un solo par de rodamientos. Asi esta maquina puede comportarse practicamente de igual forma que la maquina universal tradicional, con un modelo mas preciso cuanto mas complejo sea el sistema de control o las necesidades de su aplicacion, pero eliminado problemas y optimizando su funcionamiento. 10 DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invencion se basa en la maquina universal con rotor bobinado y sistema de alimentacion electrica del rotor a traves de sus rodamientos de apoyo mecanico, para transmitirle el fluido electricº necesario en su trabajo, sin hacerlo con escobillas y colectores de delgas o anillos rozantes. 15 El eje del rotor bobinado esta apoyado sobre dos rodamientos de manera clasica, pero estos deben estar aislados electricamente para un correcto funcionamiento y evitar la electrificacion de las masas o cortocircuitos internos. Los rodamientos deben contener al menos un par de contactos electricos, uno en la parte fija y otro en la parte movil, y un tipo de lubricante de alta conductividad electrica que optimice 20 su vida Util en funcion de la intensidad electrica que circulard por su interior. Como novedad el rotor incorpora un sistema de control, preferiblemente electronicº , que excita el par de polos correspondiente de su bobinado (puede tener multiples pares de polos) en funcion de su posicion relativa respecto del bobinado del estator y el sentido de giro, con igual patron que clasicamente lo hace un par de escobillas sobre un colector de delgas. 25 Gracias a lo anterior es posible que la maquina universal funcione como motor o como generador de corriente continua o alterna, eliminando el colector de delgas, las escobillas o anillos rozantes y sin limitar el numero de pares de polos del rotor. El sistema de conmutacion puede incorporar funciones adicionales de control, optimizacion o distintos modos de funcionamiento. Puede dar solucion al desplazamiento de la 30 linea neutra magnetica de la maquina respecto de su linea neutra geometrica en función del modo o regimen de trabajo sin emplear bobinados de compensacion, entre otras infinitas nuevas soluciones o aplicaciones inteligentes de optimizaciOn (logica difusa) . DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Para la mejor compresion de todo lo expuesto en la memoria se acomparian tres figuras que, solo a modo de ejemplo, ilustran una aplicacion del sistema objeto de invencion. Figura 1 5 Se ilustra un rotor completo donde existe una polea de transmision fmal (1) , un eje (2) , un primer rodamiento especial (3) , un amazon magneticº con bobinado (4) , un sistema de control por conmutacion (5) , un soporte para el circuito de control (6) y otro rodamiento especial final (7) . Tal y como esta representado y sin tener en cuenta el equipamiento aislante electricº , Los contactos electricos de ambos rodamientos o el sistema de referencia de posicion 10 del rotor respecto del estator, se puede afirmar que lo representado estard conectado electricamente tal y como se representa en la figura 3. Figura 2 Detalle de uno de Los rodamientos (3) donde se puede observar un contacto electricº (8) para la alimentacion del rotor a traves del rodamiento (3) . Se ha representado un rodamiento (3) 15 sin carcasas aunque el objeto de la patente necesita un rodamiento tipo ZZ o similar, tal y como se ha descrito anteriormente, que evite la penetracion de materiales extrafios en su interior y la fuga de fluido o grasa lubricante con caracteristicas electricas especiales. Figura 3 Se trata de una representacion de la disposicion electrica de todos los elementos. En el 20 exterior de la maquina hay una fuente de energia (9) que suministra corriente electrica al rotor a traves de los rodamientos especiales (3) y (7) conectando en los bornes previstos (8) , representados tambien en la figura 2. Dicha energia la gestiona el sistema de control (5) para, como se ha explicado anteriormente, alimentar cada par de polos del bobinado del rotor (4) , a traves de un conjunto de conductores (11) , en función de su posición relativa respecto del 25 bobinado del estator, gracias a una referencia externa y un captador de posicion (10) de cualquier naturaleza, que ird incorporado en el mismo rotor. Todo este montaje es totalmente dual del funcionamiento de la maquina como generador, cambiando la fuente de tension externa por una carga y el sistema de control (5) se alimentard de la energia suministrada por el rotor al girar. Para ello la programaciOn del sistema 30 de control ha de contemplar la posibilidad de este funcionamiento exclusivamente o como maquina reversible. DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERIDA El rotor se monta sobre un eje de acero (2) que porta el armazon magnetico con sus bobinados (4) de manera clasica. El eje se apoya sobre dos rodamientos especiales (3) y (7) cuyas caracteristicas son: ser del tipo ZZ o similar, incorporar un tipo de fluido...

 


Reivindicaciones:

RE1VINDICACIONES 1. Maquina electromecanica rotativa universal con rotor bobinado alimentado electricamente a traves de sus rodamientos (3) y (7) caracterizada porque el rotor incorpora un circuito de control (5) que gestiona el fluido electricº a traves de los diferentes pares de polos 5 del bobinado del rotor (4) en funcion de su posiciOn relativa respecto el estator y el sentido de giro. 2. Maquina electromecanica rotativa universal con rotor bobinado alimentado electricamente a trues de sus rodamientos (3) y (7) , segim reivindicacion nº 1, caracterizada porque el circuito de control (5) puede incorporar funciones adicionales de control y 10 optimizaciOn de la maquina.