SISTEMA DE FIJACION DE IMANES PERMANENTES.

Un servomotor síncrono de corriente alterna, que tiene un rotor (1) en forma de disco,

el cual está situado entre dos mitades del estator (2, 3), en donde cada una está provista con un rodamiento (6, 15) para un eje (9) que soporta el rotor y cada mitad del estator (2, 3) que comprende una pieza (28) de hierro del imán, que tiene una pluralidad de ranuras radiales (29) y una bobina eléctrica (30) que tiene conductores insertados en las ranuras radiales; en donde el mencionado rotor (1) comprende un numero par de piezas (45) de imanes permanentes, que tienen las líneas del campo del imán extendiéndose paralelamente al eje (9); formando las mencionadas piezas (45) del imán permanente una serie anular que incluye intersticios (35) de un material magnéticamente no conductor que se extiende alrededor de un cubo (48) soportado sobre el eje, y en donde las piezas del imán permanente mencionadas tiene lados planos que actúan como superficies de polos magnéticos (N, S), que se extienden en planos paralelos sobre los que el eje (9) se extiende perpendicularmente, y en donde las mencionadas piezas (45) del imán permanente se alternan en serie con los polos norte y sur, y por lo que los intersticios (35) entre las piezas (45) del imán permanente adyacentes divergen radialmente hacia el exterior; comprendiendo la periferia exterior del cubo (48) unas piezas interiores axiales y unas piezas cilíndricas exteriores con unas superficies planas periféricas (47), en donde los mencionados planos periféricos (47) están en la zona central de las mencionadas piezas interiores mencionadas y las piezas cilíndricas exteriores, en donde los mencionados planos periféricos (47) se extienden además a lo largo de los lados de un polígono regular y en los bordes situados en medio; y teniendo las mencionadas piezas (45) del imán permanente unas superficies limitantes situadas radialmente hacia dentro, perfiladas como segmentos cilíndricos y canales rectos (46) que están provistos en medio entre las mencionadas superficies limitantes, creando así superficies limitantes interiores y exteriores axiales, en donde cada superficie limitante interior axial está soportada sobre una mencionada parte cilíndrica interior axial, y en donde cada superficie limitante exterior axial está soportada sobre una mencionada parte cilíndrica exterior axial, y en donde los canales rectos (46) están soportados sobre las plataformas planas (47) del cubo (48); el mencionado rotor comprende además una banda colocada alrededor del rotor (1), en donde las plataformas planas periféricas (47) del cubo (48) forman un polígono regular sobre la periferia exterior del cubo cooperando con los mencionados canales rectos (46) de los imanes (45) para la fijación de las mencionadas piezas de los imanes (45) sobre el mencionado cubo (48) y reteniendo los imanes (45) en la dirección axial mediante el acoplamiento de las mencionadas plataformas planas periféricas (47) y los mencionados canales rectos (46)

Sistema de fijación de imanes permanentes.

La presente invención está relacionada con los servomotores síncronos de corriente alterna del tipo en donde un rotor en forma de disco se encuentra situado entre dos mitades del estator, en donde cada una está provista con un rodamiento para soporta el eje del rotor, y en donde cada una comprende una pieza de imán de hierro, que tiene una pluralidad de ranuras radiales y una bobina eléctrica que tiene los cables insertados en las ranuras radiales, cuyo rotor comprende un numero par de piezas de imanes permanentes planos, que tienen las líneas del campo del imán extendiéndose en forma paralela al eje, cuyas piezas del imán permanente forman unas series anulares similares: Incluyendo unos intersticios que se extienden alrededor de un cubo soportado sobre el eje, y de un material magnéticamente no conductor, y que tienen lados que actúan como superficies de polos magnéticos, los cuales se extienden en planos paralelos al eje, extendiéndose perpendicularmente, y que representa polos norte y sur alternadamente en serie, por lo que los intersticios entre las piezas de los imanes permanentes adyacentes divergen radialmente hacia el exterior.

Es conocido un motor con un rotor del diseño descrito, por ejemplo, a partir de una solicitud de patente japonesa de acuerdo con la publicación JP-A-53-116410 (1978). Sin embargo, incluye obviamente un motor que tiene una potencia de salida relativamente baja, por ejemplo, para el accionamiento del eje del cabrestante de un aparato grabador de cinta de casette portátil.

El documento JP 02119545 incluye un rotor de imanes permanentes alargados, en donde los imanes están montados sobre el cubo mediante la cooperación de piezas en forma de cola de milano del cubo, y las ranuras correspondientes de los imanes que se extienden axialmente.

El documento JP 2001078376 expone una máquina eléctrica de tipo dinamo con un rotor de imanes. Las ranuras en cola de milano del cubo cooperan con las nervaduras de la cola de milano correspondientes de los imanes.

El documento US 3953752 expone un rotor de imanes permanentes. El imán anular es transportado por la ranura periférica formada por dos secciones del cubo que están unidas conjuntamente.

El documento JP 06054472 expone una estructura de fijación para imanes de ferrita en un rotor mediante el uso de tornillos o pernos o similares.

Otro ejemplo típico de dicho motor es el descrito en la patente de los EE.UU. número 4629920, en donde el principio del diseño y del funcionamiento de dicho motor corresponde a la técnica anterior más cercana con respecto a la presente solicitud.

El documento US 4629290 expone un servomotor síncrono de corriente alterna que tiene un rotor en forma de disco, el cual está situado entre dos mitades del estator, en donde cada una está provista con un rodamiento para el eje que soporta él rotor y en donde cada mitad del estator comprende una parte del imán de hierro, que tiene una pluralidad de ranuras radiales y una bobina eléctrica que tiene cables insertados en las ranuras radiales; en donde el mencionado rotor comprende un numero par de piezas de imanes permanentes planos, que tienen las líneas del campo del imán extendiéndose en forma paralela al eje; las mencionadas piezas del imán permanente forman un anillo en serie incluyendo los intersticios de un material magnéticamente no conductor que se extiende alrededor de un cubo soportado sobre el eje, y en donde las mencionadas piezas del imán permanente tiene lados planos que actúan como superficies polares magnéticas, las cuales se extienden en planos paralelos con respecto a los cuales se extiende el eje perpendicularmente, y en donde las mencionadas piezas del imán permanente son los polos norte y sur en forma alternativa en serie, y por lo que los intersticios entre las piezas del imán permanente adyacente divergen radialmente hacia el exterior; la periferia exterior del cubo comprende planos periféricos planos, en donde los mencionados planos horizontales se extienden a lo largo de los lados de un polígono regular y con los bordes situados entre los mismos; y en donde las mencionadas piezas de los imanes permanentes tienen unas superficies limitantes situadas radialmente hacia dentro; el mencionado rotor comprende además una banda colocada alrededor del rotor; y en donde las superficies planas periféricas del cubo forman un polígono regular sobre la periferia exterior del cubo.

En los motores planos o de disco en donde los imanes permanentes están fijados al rotor, tal como en el documento US 4629920, es difícil fijar los imanes debido a la superficie de contacto de los imanes, y debido también a que el rotor es muy pequeño debido a la geometría del disco. Esto no es problema si la velocidad del motor es relativamente baja, o si la inercia (volumen) de los imanes es relativamente baja, puesto que en estos casos la fuerza centrífuga de los imanes puede compensarse mediante resinas de epoxia en el adhesivo del imán. No obstante, en los casos en que se precisen altas velocidades, surge el problema de asegurar que el imán no pueda desplazarse por la fuerza centrífuga creada por la rotación del rotor.

Para asegurar que no ocurra lo anterior, se utiliza una solución de las propuestas de la técnica anterior, con una banda que tenga el mismo diámetro que el imán. Claramente, esta banda tiene que hacerse con un material relativamente elástico, de forma que pueda soportar la expansión y la contracción de los imanes en las condiciones de trabajo sin tener que utilizar tensiones mecánicas que podrían dañar los imanes. Al mismo tiempo, la banda no puede ceder ante la fuerza centrífuga radial de los imanes, puesto que esta fuerza es integral con el papel que representan los imanes en el motor.

No obstante, parece que cuando la fuerza centrifuga se incrementa (debido a la velocidad del motor, o al desplazamiento del imán hacia un diámetro de trabajo mayor o debido a los incrementos en el volumen) la banda puede ensancharse hasta el punto de una rotura, dejado libres los imanes en su fijación en el fondo del rotor. Puesto que la fuerza centrífuga continuará en tanto que continúe su rotación, los imanes (que habrán perdido una parte de su fijación) se separarán del rotor. Puesto que la banda bloqueará una salida radial, los imanes usualmente se saldrán axialmente, en otras palabras, los imanes pivotarán hacia arriba desde la banda. Esta situación está representada esquemáticamente en la figura 1.

Para evitar este desplazamiento axial, existen varias soluciones, tales como los discos de fibra de vidrio delgados con resinas de epoxia. Estas soluciones pueden ser efectivas, pero incrementan también el espacio libre de aire entre el imán y la hoja metálica. Esto significa que la fuerza magnética del imán se habrá reducido, y en consecuencia habrá disminuido el par motor obtenido por el motor. Para compensar esta reducción se hará necesario un imán mayor, lo cual incrementará también su inercia y la fuerza centrífuga, y por tanto su fuerza axial. Así pues, se inicia un ciclo vicioso que al final da lugar a una solución de compromiso que incluye todas estas variables.

Un objetivo de la presente invención es mejorar los sistemas conocidos.

Más específicamente, es un objeto dé la presente invención el proporcionar un motor con unas características mejoradas.

Otro objeto de la presente invención reside en la eficiencia óptima de estos tipos de motores en cuanto a su reducción de volumen, y en la cantidad de material en bruto necesario para un par motor determinado.

En consecuencia, la presente invención está dirigida a un sistema para la fijación de imanes permanentes en el rotor en motores eléctricos planos sin escobillas (flujo axial), aunque el principio de la invención sea tan bien extensible a los motores de flujo radial.

El servomotor síncrono de corriente alterna de acuerdo con la presente invención está definido por la reivindicación 1.

La invención se comprenderá mejor con la descripción de una realización y algunos ejemplos y con los dibujos adjuntos, en donde:

la figura 1 ilustra una sección axial a través de un servomotor de la técnica anterior tal como se expone en el documento de los Estados Unidos número 4629920;

la figura 2 muestra una parte de rotor del servomotor, de acuerdo con la figura 1, vista en la dirección del eje, por lo que la placa de la tapa enfrentada al observador está parcialmente fragmentada y retirada;

la figura 3 muestra esquemáticamente...

1. Un servomotor síncrono de corriente alterna, que tiene un rotor (1) en forma de disco, el cual está situado entre dos mitades del estator (2, 3), en donde cada una está provista con un rodamiento (6, 15) para un eje (9) que soporta el rotor y cada mitad del estator (2, 3) que comprende una pieza (28) de hierro del imán, que tiene una pluralidad de ranuras radiales (29) y una bobina eléctrica (30) que tiene conductores insertados en las ranuras radiales; en donde el mencionado rotor (1) comprende un numero par de piezas (45) de imanes permanentes, que tienen las líneas del campo del imán extendiéndose paralelamente al eje (9); formando las mencionadas piezas (45) del imán permanente una serie anular que incluye intersticios (35) de un material magnéticamente no conductor que se extiende alrededor de un cubo (48) soportado sobre el eje, y en donde las piezas del imán permanente mencionadas tiene lados planos que actúan como superficies de polos magnéticos (N, S), que se extienden en planos paralelos sobre los que el eje (9) se extiende perpendicularmente, y en donde las mencionadas piezas (45) del imán permanente se alternan en serie con los polos norte y sur, y por lo que los intersticios (35) entre las piezas (45) del imán permanente adyacentes divergen radialmente hacia el exterior; comprendiendo la periferia exterior del cubo (48) unas piezas interiores axiales y unas piezas cilíndricas exteriores con unas superficies planas periféricas (47), en donde los mencionados planos periféricos (47) están en la zona central de las mencionadas piezas interiores mencionadas y las piezas cilíndricas exteriores, en donde los mencionados planos periféricos (47) se extienden además a lo largo de los lados de un polígono regular y en los bordes situados en medio; y teniendo las mencionadas piezas (45) del imán permanente unas superficies limitantes situadas radialmente hacia dentro, perfiladas como segmentos cilíndricos y canales rectos (46) que están provistos en medio entre las mencionadas superficies limitantes, creando así superficies limitantes interiores y exteriores axiales, en donde cada superficie limitante interior axial está soportada sobre una mencionada parte cilíndrica interior axial, y en donde cada superficie limitante exterior axial está soportada sobre una mencionada parte cilíndrica exterior axial, y en donde los canales rectos (46) están soportados sobre las plataformas planas (47) del cubo (48); el mencionado rotor comprende además una banda colocada alrededor del rotor (1), en donde las plataformas planas periféricas (47) del cubo (48) forman un polígono regular sobre la periferia exterior del cubo cooperando con los mencionados canales rectos (46) de los imanes (45) para la fijación de las mencionadas piezas de los imanes (45) sobre el mencionado cubo (48) y reteniendo los imanes (45) en la dirección axial mediante el acoplamiento de las mencionadas plataformas planas periféricas (47) y los mencionados canales rectos (46).