MOTOR GENERADOR ELECTRICO DEL TIPO DE ALABES.

Motor generador eléctrico comprendiendo:

- una armadura exterior (1);

- un rotor de imán permanente (2);

- un par de estátores de devanados de cable (3, 4), dispuestos en lados opuestos del rotor (2) e integrales con la armadura (1);

- un sistema de control;

en el que el rotor (2) comprende una pluralidad de álabes móviles (8), dirigidos en una dirección sustancialmente radial desde el rotor hacia la armadura (1) y deslizantes en una dirección radial con respecto a dicho rotor (2); la armadura (1) tiene por lo menos un par de orificios de admisión y salida del fluido (12, 13), caracterizado porque la armadura (1) tiene una pluralidad de perfiles de soporte respectivos (9) para dichos álabes móviles (8), dispuestos para definir un número igual de cámaras de compresión o expansión (11), con un volumen variable, dispuestas en el espacio entre el rotor (2) y la armadura (1); en el que cada cámara (11) comprende una parte (11a) de altura constante y una parte (11b) en la cual la altura disminuye gradualmente en la dirección de giro (R) del rotor (2) y en el que cada cámara (11) tiene un primer orificio (12) y un segundo orificio (13) para la admisión y la salida del fluido; el primer orificio (12) comunica con dicha parte (11b) de altura constante de la cámara (11); el segundo orificio (13) comunica con dicha parte (11b) de altura variable

Motor generador eléctrico del tipo de álabes.

La invención se refiere al campo de los motores eléctricos. Más específicamente, el propósito de la invención es un nuevo tipo de motor eléctrico reversible, adecuado para funcionar también como una máquina hidráulica y especialmente como una bomba (o compresor) o una máquina motriz.

En la técnica anterior, los motores eléctricos y los generadores se utilizan en una gama de diferentes campos y en todas clases de potencia. Algunos motores eléctricos (por ejemplo los motores de corriente continua y los motores de imán permanente) son también conocidos como reversibles, es decir también pueden funcionar como generadores de corriente eléctrica.

Una aplicación muy común de los motores eléctricos consiste en máquinas motrices tales como ventiladores, bombas y compresores: un ejemplo se proporciona mediante las bombas accionadas por motor comunes. En el mismo campo, los motores eléctricos reversibles también están acoplados a máquinas hidráulicas reversibles, como por ejemplo turbinas hidráulicas que pueden invertir su dirección de giro y también funcionar como bombas. Un conjunto de este tipo puede funcionar tanto como un motor bomba o como una turbina generador.

Otro campo particular de utilización de la invención es aquél de la tracción eléctrica de vehículos y coches. En los últimos años, los coches accionados eléctricamente han despertado un interés extraordinario y esto se considera una de las soluciones más interesantes para los desarrollos futuros en la industria del automóvil. Los motores eléctricos no producen humos de escape ni polución local, son silenciosos y permiten una simplificación considerable del vehículo (no requieren embrague, una caja de cambio de velocidades, etc.). Un coche eléctrico se considera un vehículo de cero emisiones y pueden acceder a los centros de los pueblos y las ciudades que están cerrados al tráfico, superando de ese modo un problema que está afectando actualmente a los conductores en gran medida.

El motor de imán permanente de corriente continua, en particular, tiene una serie de características que lo hacen especialmente adecuado para la tracción de vehículos: distribuye un momento de torsión elevado a bajas velocidades de giro, útil para el arranque y el frenado; es compacto, también puede funcionar como un freno o un generador y por lo tanto permite recuperar una cierta cantidad de energía durante la desaceleración.

En este campo, sin embargo, existen límites sustancialmente debidos al peso y a las dimensiones globales de las baterías, forzando a la utilización de motores de no más de unas pocas docenas de kilovatios. Esta potencia ha demostrado ser insuficiente en vehículos medios y grandes y, generalmente hablando, conduce a la necesidad de una energía adicional para la aceleración, el adelantamiento y las maniobras de emergencia. También se tiene que considerar que un coche moderno está cargado de un gran número de accesorios, incluyendo el sistema de aire acondicionado, el cual solicita una gran cantidad de energía.

Actualmente un límite de este tipo está superado por los vehículos híbridos, esto es, por vehículos provistos de un motor de combustión interna que puede funcionar junto con el motor eléctrico, con la desventaja, sin embargo, de un vehículo más complicado y caro provisto realmente de dos motores.

Con respecto, más específicamente, a los aspectos relativos a la fabricación de los motores de corriente continua con un rotor de imán permanente, el documento de la técnica anterior US 6.049.149 describe un motor de corriente continua sin escobillas con un rotor de imán permanente y un par de estátores de cable devanado, dispuestos en lados opuestos del rotor, provistos de un control por sensor de efecto Hall. El documento US-A- 9 577 116 se refiere a un motor generador eléctrico que puede funcionar con únicamente un fluido individual.

La adopción de los dos estátores a los lados del rotor permite doblar el número de polos y obtener un momento de torsión y una potencia mayores, siendo iguales las dimensiones. Sin embargo, las desventajas resumidas anteriormente se mantienen.

El propósito de la invención es superar el estado conocido de la técnica y sus limitaciones, por medio de un motor generador novedosamente concebido sustancialmente adecuado para:

- funcionar directamente como una máquina motriz hidráulica (bomba o compresor) sin estar acoplada a una máquina exterior;

- funcionar de un modo reversible, tanto como un motor eléctrico o como un generador;

- proporcionar, cuando se utiliza como un motor, una mayor disponibilidad de potencia, comparada con la potencia eléctrica nominal, útil por ejemplo en la industria de la tracción.

Propósitos adicionales de la invención son fabricar un motor que sea fácil de construir y con una salida de potencia elevada con relación a su peso y tamaño.

Los propósitos se consiguen con el motor generador eléctrico de la reivindicación 1. Formas de realización preferidas adicionales de la invención se caracterizan en las reivindicaciones restantes.

Preferiblemente, el rotor consiste en una pluralidad de imanes, cada uno extendiéndose sobre un sector redondo determinado; los álabes están ajustados con deslizamiento en los espacios entre un imán y el otro.

También preferiblemente, los álabes están sustancialmente fabricados con una serie de imanes deslizantes, separados de los imanes reales del rotor por medio de separadores no magnéticos, por ejemplo fabricados de teflón o de un material cerámico.

El motor puede estar fabricado con una estructura modular, con cámaras separadas de compresión o expansión, con admisiones y salidas dedicadas. De este modo el motor es capaz de procesar también diferentes clases de fluidos.

El motor generador según la invención consigue los propósitos anteriores. En particular ofrece las ventajas descritas más adelante en este documento.

Una primera ventaja es que el motor puede funcionar directamente, esto es sin estar conectado a otra máquina, tal como por ejemplo una bomba o un compresor de un gas o de un líquido, ya que el propio rotor, gracias a los álabes móviles, representa el impulsor.

Otra ventaja consiste en la posible utilización como una máquina motriz, con un líquido o un gas fluido bajo presión siendo suministrado al motor. Este modo de funcionamiento es también posible junto con el accionamiento eléctrico, para suministrar una energía mecánica complementaria, con respecto a la potencia nominal del funcionamiento "únicamente eléctrico".

El motor es también completamente reversible y también puede funcionar como un generador eléctrico, recibiendo de ese modo energía mecánica del árbol y produciendo electricidad.

Las ventajas son particularmente útiles en la industria del automóvil, pero no están limitadas a ella, para un vehículo puramente eléctrico o híbrido. Puesto que puede funcionar como una bomba o un compresor, incluso con diferentes fluidos, el motor puede sustituir a una serie de elementos auxiliares tales como el compresor del sistema del aire acondicionado, la bomba de aceite, la bomba de agua, etcétera. La capacidad de utilizar un fluido bajo presión como un fluido motor puede ser explotada para tener una potencia adicional durante cortos períodos de tiempo, por ejemplo para el adelantamiento; además, el motor puede funcionar como un freno o actuar como un generador y recuperar energía cuando el vehículo está frenando.

La invención se describirá ahora con mayor detalle con la ayuda de las ilustraciones, en las cuales:

la figura 1 representa esquemáticamente una sección longitudinal de un motor generador según la invención y muestra las piezas componentes principales;

la figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal, según un plano perpendicular al eje del motor de la figura 1.

Con referencia a las figuras, se representa un motor generador según la invención, el cual esencialmente comprende una armadura 1, un rotor de imán permanente 2 y dos estátores de cable devanado 3 y 4, dispuestos en lados opuestos del rotor 2.

Los estátores 3 y 4 tienen un número adecuado de devanados 5, los cuales pueden ser accionados mediante corriente continua (CC) mediante un circuito específico, no representado. El control se confía a un sistema electrónico el cual, preferiblemente, es del tipo descrito...

1. Motor generador eléctrico comprendiendo:

- una armadura exterior (1);

- un rotor de imán permanente (2);

- un par de estátores de devanados de cable (3, 4), dispuestos en lados opuestos del rotor (2) e integrales con la armadura (1);

- un sistema de control;

en el que el rotor (2) comprende una pluralidad de álabes móviles (8), dirigidos en una dirección sustancialmente radial desde el rotor hacia la armadura (1) y deslizantes en una dirección radial con respecto a dicho rotor (2); la armadura (1) tiene por lo menos un par de orificios de admisión y salida del fluido (12, 13), caracterizado porque la armadura (1) tiene una pluralidad de perfiles de soporte respectivos (9) para dichos álabes móviles (8), dispuestos para definir un número igual de cámaras de compresión o expansión (11), con un volumen variable, dispuestas en el espacio entre el rotor (2) y la armadura (1); en el que cada cámara (11) comprende una parte (11a) de altura constante y una parte (11b) en la cual la altura disminuye gradualmente en la dirección de giro (R) del rotor (2) y en el que cada cámara (11) tiene un primer orificio (12) y un segundo orificio (13) para la admisión y la salida del fluido; el primer orificio (12) comunica con dicha parte (11b) de altura constante de la cámara (11); el segundo orificio (13) comunica con dicha parte (11b) de altura variable.

2. Motor según la reivindicación 1 en el que el segundo orificio (12) está colocado cerca del extremo de dicha parte (11b) de la cámara (11), en el que la altura (h) de dicha cámara (11) es mínima o cerca del valor mínimo.

3. Motor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el rotor (2) comprende una pluralidad de imanes permanentes (14) los cuales se extienden sustancialmente sobre un sector angular y entre los cuales están ajustados un número igual de álabes móviles (8) insertados deslizantes en canales (15) entre un imán y el otro.

4. Motor según la reivindicación 3 en el que los álabes (8) están separados de los imanes (14) del rotor (2) por medio de separadores no magnéticos (16).

5. Motor según las reivindicaciones 3 o 4 en el que los álabes móviles (8) son presionados contra los perfiles de soporte (9) por resortes de empuje ajustados en dichos canales (15).

6. Motor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los álabes (8) están fabricados de imanes y el perfil de soporte (9) está fabricado de material ferromagnético.

7. Vehículo eléctrico o híbrido, comprendiendo un motor generador eléctrico según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores.