Una máquina eléctrica.

Una máquina electrica que comprende:

* un estator (1) que tiene un cuerpo de estator

(2) con un bobinado de estator bobinado a su alrededor y configurado para crear electricamente una pluralidad de polos de estator dispuestos alrededor de la periferia interna del cuerpo de estator,

* medios (15) configurados para conectar dicho bobinado de estator a una fuente o receptor de CA (16),

* un rotor (4) dispuesto de forma giratoria dentro de dicho estator y teniendo un cuerpo de rotor (5) que comprende un conjunto laminado que comprende placas anulares mutuamente aisladas electricamente (26, 26') apiladas axialmente respecto a un eje de rotación del rotor, dicho cuerpo de rotor teniendo una pluralidad de imanes permanentes (10) recibidos en el mismo,

* medios (21) que sellan el rotor y un espacio (22) que rodea circunferencialmente el rotor y separando el rotor y el estator para evitar que el flujo de aire desde los alrededores de la máquina alcance el rotor y dicho espacio,

caracterizada porque dichas placas de cuerpo de rotor (26, 26') estan apiladas de manera que forman:

* al menos dos primeros canales (31, 31 ') que se extienden en el interior del cuerpo del rotor (5) desde un extremo axial del cuerpo del rotor a un extremo axial opuesto del mismo y que tienen una abertura (33) hacia el exterior del cuerpo del rotor en un superficie de extremo (34) de este Ultimo en al menos uno de estos extremos axiales, y

* al menos un segundo canal separado (32) asociado con cada primer canal (31, 31') y conectando el respectivo primer canal a dicho espacio (22) que rodea circunferencialmente el rotor por abertura en la periferia del cuerpo del rotor de manera que con el giro del rotor se expulse aire hacia fuera desde dicho segundo canal a dicho espacio mientras se crea un flujo de aire a traves del cuerpo del rotor desde dicha abertura del primer canal (31, 31') y a dicha abertura (35) del segundo canal (32) adentro de dicho espacio mientras se refrigera el cuerpo del rotor, porque dicho cuerpo del rotor (5) esta formado por dichas placas igualmente disetiadas (26, 26') que tienen al menos un orificio pasante (28, 28') para un dicho primer canal (31) y al menos una hendidura (30) que se extiende desde una ubicacion a la misma distancia que dicho agujero pasante desde el centro de la placa y a la periferia de la misma, y porque dichas placas (26, 26 ) se apilan mientras son giradas entre si alrededor del centro de las mismas de forma que determinan la ubicación, el número y la sección de dichos segundos canales (32).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11151219.

Solicitante: BOMBARDIER TRANSPORTATION GMBH.

Inventor/es: NORDLUND,ERIK, JÄGERS,THERESE, SIMA,MIKAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Carcasas o envolturas; Recintos; Soportes > H02K5/128 (que utilizan unos manguitos de entrehierro o un disco de película de aire)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos... > H02K1/32 (con canales o conductos para el flujo de un agente refrigerante)

PDF original: ES-2525890_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

DETALLADA DE REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN

[0024] La figura 1 muestra esquemáticamente en una vista axial extrema algunos de las partes principales de una máquina eléctrica de vehículo ferroviario del tipo al que se refiere la presente invención y que se describe más en detalle en EP 2 264 860. Esta máquina eléctrica tiene un estator 1 con un cuerpo de estator 2 con un devanado de estator (no mostrado) alrededor y configurado para crear eléctricamente una pluralidad de polos de estator dispuestos alrededor de la periferia interior del cuerpo del estator. Dicho bobinado del estator se recibe en ranuras radiales 3 en el cuerpo de estator, que se extiende por toda la longitud de este cuerpo. 48 ranuras están de esta manera uniformemente distribuidas alrededor de la periferia interna del cuerpo de estator 2, de manera que 12 de dichas ranuras pertenecen a un polo de estator en el caso de una máquina eléctrica de cuatro polos como en la realización mostrada en la figura 1. El número total de ranuras y la cantidad de ranuras por polo puede ser, por supuesto, cualquier otra imaginable

[0025] La máquina eléctrica comprende, además, un rotor 4 con un cuerpo de rotor 5 que, como el cuerpo del estator, está hecho de un conjunto laminado de placas anulares aisladas eléctricamente entre sí de acero magnético axialmente apiladas respecto a un eje de rotación 6 del rotor para mantener en niveles bajos las pérdidas por corrientes parásitas en estos cuerpos. El cuerpo del rotor 5 está conectado de forma rígida respecto a la rotación a un eje de rotor 7 que debe ser conectado al eje de ruedas de un vehículo, posiblemente a través de una caja de engranajes.

[0026] El cuerpo de rotor 5 comprende una pluralidad de ranuras longitudinales 8, 9 que se extienden en paralelo con dicho eje de rotación 6 del cuerpo del rotor. Se muestra en la figura 1 cómo cuatro de estas ranuras están dispuestas por cada polo del rotor, dos 8 con una sección transversal más pequeña y dos 9 con una sección transversal mayor. Las ranuras 9 tienen en el presente caso, que es un ejemplo ilustrativo de una posibilidad entre muchas, una sección

rectangular de aproximadamente 10 x 55 mm y una longitud de unos 300 mm. Se disponen imanes permanentes 10, aquí con una sección de 10 x 13 mm y una longitud de 37 mm, en cada una de dichas ranuras en forma de un paquete de imanes permanentes dispuestos en una capa, en un plano, juntos en la dirección transversal y longitudinal de la ranura con imanes permanentes dispuestos en la misma ranura que tienen la misma dirección de polaridad magnética que es sustancialmente perpendicular a dicha capa formada por dicho paquete, y los lados de los polos norte N y sur S de estos imanes se indican por dos ranuras 8, 9 en la figura 1. Ocho imanes permanentes están dispuestos en una relación a tope en la dirección longitudinal en cada uno de tales paquetes de imanes permanentes, y dos imanes permanentes están dispuestos lado a lado en la dirección transversal de una ranura 8 y cuatro en esa dirección de una ranura 9.

[0027] La máquina eléctrica también tiene medios configurados para conectar el bobinado del estator a una fuente o receptor de CA, que en el presente caso es una línea de alimentación de CA o un generador impulsado por diesel del vehículo 14 indicado esquemáticamente. Sin embargo, cualquier tipo de fuente de CA es concebible, y la corriente alterna puede muy bien ser creada por un inversor conectado a una fuente de corriente continua en el otro lado del mismo y, por ejemplo, controlado según un patrón de modulación de ancho de pulso. La caja 15 en la figura 2 indica equipos de control para la máquina eléctrica, como un convertidor, y dicha fuente de CA está aquí indicada por la caja 16. "Receptor de CA" se refiere en esta descripción al caso de una máquina eléctrica que opera en el modo generador.

[0028] La Fig. 3 muestra otra posible apariencia de un rotor en una máquina eléctrica según la presente invención, los imanes permanentes 10 están dispuestos de manera diferente respecto a la figura 1 enterrados en el cuerpo del rotor en la periferia del mismo. Esta máquina eléctrica tiene medios configurados para generar un flujo de aire para refrigerar partes de la máquina eléctrica, y estos medios incluyen un impulsor 17 con palas 18 fijadas al eje del rotor 7 en un extremo 19 del cuerpo del estator a fin de generar un flujo de aire de forma sustancialmente axial respecto a un eje de rotación del rotor hacia el otro extremo 20 del cuerpo del estator. La máquina eléctrica tiene una disposición para dirigir el flujo de aire generado por el impulsor 17 y que comprende medios de sellado 21 del rotor y un espacio 22 que rodea circunferencialmente el rotor 4 y separa el rotor y el estator para impedir que el flujo de aire desde los alrededores de la máquina llegue al rotor y a dicho espacio. Dichos medios 21 dirigen junto con una caja de ventilador 23 dicho flujo de aire de refrigeración hacia las vueltas extremas 24, 25 del bobinado de estator para refrigerar las mismas. La máquina eléctrica también puede tener un sistema de refrigeración primario que no se muestra para circular agua en el estator, lo que significa que el

rotor por ello también se enfriará mediante la transferencia de calor desde el rotor al estator. Sin embargo, esta operación de enfriamiento forzado puede fallar mientras el vehículo en el que está dispuesta la máquina sigue funcionando y la máquina todavía produce pérdidas en vacío como consecuencia de la presencia de imanes permanentes girando en el rotor.

[0029] Es fundamental que la temperatura de los ¡manes permanentes nunca alcance un nivel en el cual una se iniciará una desmagnetización irreversible de los imanes. Tal nivel de temperatura crítica es normalmente de alrededor de 200°C, y es en tal caso un objetivo asegurar que la temperatura de los imanes permanentes nunca pueda exceder 180°C con independencia de fallo de dicho sistema de refrigeración forzada en cualquier condición de operación, tales como temperatura del ambiente o la velocidad real de rotación del rotor, al producirse un fallo de este tipo.

[0030] La Fíg. 4 ilustra el aspecto de una dicha placa anular 26 utilizada para formar un cuerpo de rotor al ser apilada axialmente sobre otras placas tales o similarmente diseñadas. Se muestra cómo se proporciona la placa con ranuras 8', 9' para recibir imanes permanentes y por ello definiendo ocho polos de rotor 27 distribuidos uniformemente alrededor de la circunferencia del rotor. La placa 26 está provista de un agujero pasante 28 en cada porción 29 que separa las ranuras para polos de rotor adyacentes. Dos de estos 8 orificios pasantes 28' y 28" están conectados a una hendidura 30 que se extiende a la periferia de la placa

[0031] Al apilar dichas placas igualmente diseñadas mientras se giran ocasionalmente n x 45°, donde n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, entre sí, se obtendrá un rotor que tiene primeros canales 31 que se extienden axialmente respecto a dicho eje de rotación del rotor y segundos canales 32 conectando el respectivo primer canal a un dicho espacio 22 circunferencial que rodea el rotor por apertura en la periferia del cuerpo del rotor. Tal apilamiento se lleva a cabo preferiblemente de manera que los primeros canales se proporcionan con sustancialmente el mismo número de segundos canales y los segundos canales están distribuidos uniformemente a lo largo de la extensión longitudinal del respectivo primer canal y por ello del rotor. Los primeros canales tienen cada uno preferiblemente una abertura 33 al exterior del cuerpo del rotor en una superficie de extremo del cuerpo del rotor en ambos extremos axiales del cuerpo del rotor. Las dimensiones típicas de un rotor formado por dichas placas 26 y mostrado en las figuras 5 y 6 son... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una máquina eléctrica que comprende:

un estator (1) que tiene un cuerpo de estator (2) con un bobinado de estator bobinado a su alrededor y configurado para crear eléctricamente una pluralidad de polos de estator dispuestos alrededor de la periferia interna del cuerpo de estator,

medios (15) configurados para conectar dicho bobinado de estator a una fuente o receptor de CA (16),

un rotor (4) dispuesto de forma giratoria dentro de dicho estator y teniendo un cuerpo de rotor (5) que comprende un conjunto laminado que comprende placas anulares mutuamente aisladas eléctricamente (26, 26) apiladas axialmente respecto a un eje de rotación del rotor, dicho cuerpo de rotor teniendo una pluralidad de imanes permanentes (10) recibidos en el mismo,

medios (21) que sellan el rotor y un espacio (22) que rodea circunferencialmente el rotor y separando el rotor y el estator para evitar que el flujo de aire desde los alrededores de la máquina alcance el rotor y dicho espacio,

caracterizada porque dichas placas de cuerpo de rotor (26, 26) están apiladas de manera que forman:

al menos dos primeros canales (31, 31 ') que se extienden en el interior del cuerpo del rotor (5) desde un extremo axial del cuerpo del rotor a un extremo axial opuesto del mismo y que tienen una abertura (33) hacia el exterior del cuerpo del rotor en un superficie de extremo (34) de este último en al menos uno de estos extremos axiales, y

al menos un segundo canal separado (32) asociado con cada primer canal (31, 31') y conectando el respectivo primer canal a dicho espacio (22) que rodea circunferencialmente el rotor por abertura en la periferia del cuerpo del rotor de manera que con el giro del rotor se expulse aire hacia fuera desde dicho segundo canal a dicho espacio mientras se crea un flujo de aire a través del cuerpo del rotor desde dicha abertura del primer canal (31, 31') y a dicha abertura (35) del segundo canal (32) adentro de dicho espacio mientras se refrigera el cuerpo del rotor,

porque dicho cuerpo del rotor (5) está formado por dichas placas igualmente diseñadas (26, 26') que tienen al menos un orificio pasante (28, 28') para un dicho primer canal (31) y al menos una hendidura (30) que se extiende desde una ubicación a la misma distancia que dicho agujero pasante desde el centro de la placa y a la periferia de la misma, y porque dichas placas (26, 26 ') se apilan mientras son giradas entre sí

alrededor del centro de las mismas de forma que determinan la ubicación, el número y la sección de dichos segundos canales (32).

2. Una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dichos segundos canales (32) se extienden sustancialmente de forma radial con respecto a dicho eje de rotación del rotor (4) desde el respectivo primer canal (31, 31) a la abertura en la periferia del cuerpo del rotor.

3. Una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el rotor comprende una pluralidad de segundos canales (32) por primer canal (31, 31') que tienen conexiones a ellos distribuidas a lo largo de la extensión del primer canal.

4. Una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque dichas conexiones de dichos segundos canales (32) están sustancialmente distribuidas de manera uniforme sobre la extensión del respectivo primer canal (31, 31').

5. Una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos primeros canales (31, 31') se extienden sustancialmente axialmente a través del cuerpo del rotor (5) con respecto a dicho eje de rotación del rotor.

6. Una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor tiene una pluralidad de polos (27) definidos por dichos imanes permanentes (10) y dispuestos en el cuerpo del rotor (5) alrededor de dicho eje de rotación, y porque dichos primeros canales (31, 31') se extienden con respecto a una sección transversal del cuerpo del rotor a través de porciones del cuerpo de rotor (29) que separa dos polos de rotor adyacentes.

7. Una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el cuerpo del rotor (5) tiene un dicho primer canal (31, 31') en cada dicha porción (29) que separa polos de rotor adyacentes (27).

8. Una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el cuerpo del rotor (5) tiene el mismo número de dichos primeros canales (31, 31') que el número de polos del rotor (27).

9. Una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos primeros canales (31, 31') están sustancialmente distribuidos de manera uniforme alrededor de dicho eje de rotación del rotor (4).

10. Una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos uno de dichos primeros canales (31, 31') tiene una abertura (33) al exterior del cuerpo del rotor en una superficie de extremo del cuerpo del rotor en ambos extremos axiales del cuerpo del rotor.

11. Una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una pluralidad de proyecciones (36), tales como aletas, están dispuestas en dicha superficie de extremo del cuerpo de rotor (34) y configuradas para agitar aire entre dichos primeros canales con la rotación del rotor.

12. Un rotor para una máquina eléctrica de vehículo ferroviario, caracterizado porque tiene las características de un rotor (4) en la máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

13. Una máquina eléctrica de vehículo ferroviario caracterizada porque es una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

14. Una disposición de accionamiento para un vehículo ferroviario, caracterizada porque comprende una máquina eléctrica según la reivindicación 13.

15. Uso de una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11 en una disposición de accionamiento para generar una fuerza de tracción de un vehículo ferroviario.

16. Un vehículo ferroviario que tiene una disposición de accionamiento para generar una fuerza de tracción del vehículo que incluye al menos una máquina eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11.