MÁQUINA ELÉCTRICA CON CONMUTACIÓN DE FLUJO Y DE DOBLE EXCITACIÓN.

Máquina eléctrica con conmutación de flujo y de doble excitación. La presente invención se refiere de manera general a las máquinas eléctricas giratorias, tales como los alternadores para vehículos automóviles. En particular, la presente invención se refiere a unas máquinas giratorias con conmutación de flujo. Es conocido que este tipo de máquina presenta numerosas ventajas como, por ejemplo, la de poder librarse de una utilización clásica de escobillas que incrementan el precio de coste así como de los fallos de funcionamiento generados en particular por su desgaste. De manera general, las máquinas giratorias con conmutación de flujo comprenden un rotor y un estator. Todos los medios eléctrica y magnéticamente activos de la máquina están situados únicamente en el estator. Este último es en particular el único que comprende unos bobinados de inducido y unos imanes permanentes. Así, estando el rotor provisto de estos medios activos, está generalmente constituido, por lo menos parcialmente, por un conjunto de chapas ferromagnéticas. Dicho rotor ofrece en particular la ventaja de permitir unas velocidades de rotación muy importantes puesto que, en comparación con unos rotores del tipo que comprenden unos medios activos, es en particular de aspecto uniforme. Por otro lado, se conocen unas máquinas de este tipo que ofrecen la posibilidad de regular su excitación. Dicha regulación hace que estas máquinas estén más adaptadas en particular a una utilización como alternador para vehículos, puesto que la velocidad de rotación en estos últimos puede ser extremadamente variable. A este respecto, el documento FR 2 769 422 propone una máquina giratoria con conmutación de flujo en la que la regulación de la excitación resulta posible combinando en el estator por lo menos un imán permanente apto para establecer un flujo magnético que se cierra en bucle sobre sí mismo en una dirección circunferencial del estator y por lo menos un bobinado de excitación apto para establecer localmente un flujo magnético regulable en una dirección circunferencial inversa a la del flujo producido por el o los imanes. Más precisamente, tal como se ha representado en la figura 1, el estator 1 comprende una sucesión de células elementales C destinadas cada una a interactuar con un diente 3 al mismo tiempo del rotor 2 y que comprende cada una o bien un imán A, o bien una muesca E que recibe una parte de un bobinado de excitación, o bien una muesca I que recibe una parte de un bobinado del inducido, o bien una muesca vacía V. Los imanes A están dispuestos de manera que los campos B que se reinan en los mismos estén polarizados en el mismo sentido. En este caso, en la figura 1 estos campos están todos polarizados en una dirección circunferencial en el sentido de las aguas de un reloj. Dicha máquina giratoria permite hacer variar la amplitud de los flujos magnéticos generados en el estator, jugando con el valor de una corriente que circula en los bobinados de excitación. A pesar de haber dado numerosos servicios, dichas máquinas adolecen sin embargo de ciertos inconvenientes. En particular, un inconveniente de dicha disposición de los elementos activos en el estator es que genera, en particular por la presencia de las hebras, un volumen demasiado importante. Por otra parte, la construcción del estator es relativamente compleja debido a los cruces necesarios entre unas hebras de diferentes bobinados, lo cual penaliza en particular el proceso de industrialización. Además, según las orientaciones de los campos B seleccionados en esta máquina, el arrastre en rotación del rotor necesita que la corriente de excitación en los bobinados de excitación sea superior a cero, lo cual penaliza el rendimiento de la máquina. Un objetivo de la invención es proponer una máquina giratoria con conmutación de flujo de doble excitación que evita los inconvenientes del estado de la técnica. En particular, un objetivo de la invención es proporcionar una máquina giratoria con conmutación de flujo de doble 2 excitación cuya construcción esté simplificada. ES 2 366 055 T3 Otro objetivo de la invención es proporcionar una máquina de este tipo con unos rendimientos mejorados, en particular en términos de par. Otro objetivo de la invención es proporcionar una máquina de doble excitación con una compensación local del flujo y por lo tanto unas inducciones que limitan así las pérdidas de hierro. Este resultado es particularmente beneficioso a altas velocidades. Con este fin, se propone según la invención una máquina eléctrica con conmutación de flujo que comprende un estator y un rotor, comprendiendo el estator unos imanes permanentes, unos bobinados de inducido y de excitación, y estando el rotor desprovisto de bobinado y de imanes permanentes y que comprende una pluralidad de dientes de conmutación de flujo, caracterizada porque el estator está formado generalmente por una sucesión de células elementales, destinadas cada una a interactuar con un solo diente a la vez del rotor, y que comprenden cada una: - uno de los imanes permanentes, y - una primera muesca para alojar por lo menos en parte uno de los bobinados de excitación, - unas segundas muescas para alojar uno de los bobinados de inducido. Unos aspectos preferidos pero no limitativos de esta máquina son los siguientes: - en cada una, el imán permanente y la primera muesca están alineados según una dirección radial; - para cada célula elemental, los bobinados de excitación y el imán permanente están dispuestos en la misma primera muesca; - en cada célula, las segundas muescas están a una distancia radial sustancialmente igual, con respecto a un eje de rotación del rotor; - las segundas muescas se extienden por ambos lados del imán permanente; - cada célula elemental comprende además un primer material que forma una porción de circuito magnético localizado en la periferia del estator y que está previsto para contener por lo menos parcialmente un flujo generado por los bobinados de excitación y/o por los imanes permanentes; - el primer material que forma una porción de circuito magnético presenta un grosor e, tal que la fuerza magnética del o de los bobinados de excitación es superior o igual a un valor umbral predeterminado; - cada célula comprende además por lo menos un segundo material ferromagnético que separa el imán permanente del bobinado del inducido; - los primer y segundo materiales están realizados de una sola pieza y forman sustancialmente una U girada hacia el eje de rotación del rotor; - en cada célula, el imán permanente y la primera muesca forman generalmente una T, vista a partir del eje de rotación del rotor; - los bobinados de excitación están subdivididos en las primeras muescas de dos células elementales adyacentes. Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente de la invención, realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que: - la figura 1 ya comentada, muestra esquemáticamente una máquina giratoria con conmutación de flujo de doble excitación del estado de la técnica, - la figura 2 ilustra esquemáticamente una máquina giratoria según la invención con sus células elementales repartidas alrededor del rotor según un perímetro del estator, - la figura 3 muestra esquemáticamente en planta y vistas según una dirección paralela al eje de rotación del rotor, dos células dispuestas según un modo preferido de la invención, - la figura 4 muestra en perspectiva el estator según el modo de realización preferido de la invención, - la figura 5 muestra una vista ampliada del estator de la figura 4, - la figura 6 muestra esquemáticamente en vista en planta, y según la dirección del eje de rotación del rotor, la 3 máquina según el modo de realización preferido de la invención, - la figura 7 ilustra los flujos magnéticos implicados en unas células cuando la corriente de excitación es sustancialmente nula, - la figura 8 ilustra los flujos magnéticos implicados en estas células cuando la corriente de excitación es positiva, - la figura 9 ilustra los flujos magnéticos implicados en estas células cuando la corriente de excitación es negativa, - la figura 10 muestra gráficamente, a título de ejemplo no limitativo, la amplitud del flujo de la máquina según la invención con y sin imán permanente en el estator, en función de una corriente de excitación suministrada en los bobinados de excitación, y - la figura 11 muestra gráficamente, a título de ejemplo no limitativo, el par de la máquina en función de un ángulo eléctrico, en las condiciones en las que el estator comprende los bobinados de excitación sólo, los imanes permanentes sólo o la combinación de los bobinados y de los imanes citados anteriormente. Haciendo referencia a la figura 2, se ha representado... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica con conmutación de flujo, que comprende un estator (400) y un rotor (300), comprendiendo el estator unos imanes permanentes (600a, 600b), unos bobinados de inducido (900a, 900b) y de excitación (501, 502), y estando el rotor desprovisto de bobinado y de imán permanente y comprendiendo una pluralidad de dientes de conmutación de flujo (301a, 301b), caracterizada porque el estator está formado generalmente por una sucesión de células elementales (400a, 400b), destinadas cada una (400a) a interactuar con un solo diente a la vez del rotor, y que comprenden cada una: - uno de los imanes permanentes (600a), ES 2 366 055 T3 - una primera muesca (500a) para alojar por lo menos en parte uno (501a) de los bobinados de excitación (501) por lo menos, y - unas segundas muescas (802a, 803a) para alojar uno (900a) de los bobinados de inducido. 2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque, en cada célula (400a), el imán permanente (600a) y la primera muesca (500a) están alineados según una dirección radial. 3. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, en cada célula, los bobinados de excitación y el imán permanente están dispuestos en la misma primera muesca (500a). 4. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, en cada célula (400a), las segundas muescas (802a, 803a) están a una distancia radial sustancialmente igual, con respecto a un eje de rotación del rotor (300). 5. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las segundas muescas (802a, 803a) se extienden por ambos lados del imán permanente (600a). 6. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada célula elemental comprende además un primer material que forma una porción de circuito magnético (700a), localizado en la periferia del estator, y previsto para contener por lo menos parcialmente un flujo (B1) generado por los bobinados de excitación y/o por los imanes permanentes. 7. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada porque el primer material que forma una porción de circuito magnético (700a) presenta un grosor e tal que la fuerza magnética del o de los bobinados de excitación (501a, 502a) es superior o igual a un valor umbral predeterminado. 8. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada célula (400a) comprende además por lo menos un segundo material ferromagnético (800a, 801a) que separa el imán permanente (600a) del bobinado del inducido (900a). 9. Máquina según una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizada porque el primer (700a) y el segundo (800a, 801a) materiales están realizados de una sola pieza y forman sustancialmente una U girada hacia el eje de rotación del rotor (300). 10. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, en cada célula (400a), el imán permanente (600a) y la primera muesca (500a) forman generalmente una T, vista a partir del eje de rotación del rotor (300). 11. Máquina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los bobinados de excitación están subdivididos en las primeras muescas de dos células elementales adyacentes. ES 2 366 055 T3 11 ES 2 366 055 T3 12 ES 2 366 055 T3 13 ES 2 366 055 T3 14 ES 2 366 055 T3 ES 2 366 055 T3 16