MÁQUINA ELÉCTRICA ROTATIVA QUE COMPRENDE PIEZAS POLARES E IMANES PERMANENTES.

Máquina eléctrica rotativa que comprende: - al menos un estator (10),

- al menos un rotor (20), definiendo el rotor al menos un entrehierro (40) con el estator (10) y presentando un eje de rotación (X), comprendiendo el rotor (20) unos imanes permanentes (21, 23, 25, 27) y unas piezas polares (22) entre los imanes, estando al menos una pieza polar (22) asociada a uno o varios imanes permanentes para concentrar el flujo magnético de este o estos imanes, definiendo este o estos imanes (21, 23, 25, 27) al menos tres direcciones de imantación diferentes, no siendo el flujo resultante en la pieza polar (22) en dirección del estator (10) coplanar con al menos dos direcciones de imantación.

Máquina eléctrica rotativa que comprende piezas polares e imanes permanentes.

La presente invención se refiere a los rotores de imanes permanentes y a las máquinas eléctricas rotativas que comprenden dichos rotores.

Se conocen a partir de la patente US nº 6.833.647 y a partir de la solicitud US 2005/0179337 unas máquinas discoides y a partir de la solicitud EP 1 152 516 unas máquinas eléctricas radiales, comprendiendo estas máquinas discoides o radiales unos imanes permanentes, no estando dirigida la dirección de imantación de los imanes hacia el estator. En estas máquinas, el flujo de los imanes se concentra mediante piezas polares dispuestas entre los imanes.

En la patente US nº 6.833.647, los imanes asociados a una pieza polar sólo definen dos direcciones de imantación, coplanares.

Existe una necesidad de mejorar aún más las máquinas de imanes permanentes con el fin por ejemplo de aumentar su rendimiento o su par y/o disminuir el volumen ocupado. La invención tiene por tanto por objeto una máquina eléctrica rotativa, que comprende:

- al menos un estator, -al menos un rotor,

definiendo el rotor al menos un entrehierro con el estator y que presenta un eje de rotación, comprendiendo el rotor unos imanes permanentes y piezas polares entre los imanes, estando al menos una pieza polar asociada a uno o varios imanes permanentes para concentrar el flujo magnético de este o estos imanes, definiendo este o estos imanes al menos tres direcciones de imantación diferentes, no siendo el flujo resultante en la pieza polar en dirección del estator coplanar con al menos dos de las direcciones de imantación.

Dos direcciones de imantación diferentes de uno o varios imanes permanentes asociados a una misma pieza polar pueden formar un ángulo de más de 20º entre sí.

Al menos una de las direcciones de imantación puede no estar dirigida hacia el entrehierro.

Cuando al menos tres direcciones de imantación están asociadas a una misma pieza polar, dos de esas direcciones pueden ser paralelas a un plano perpendicular al eje de rotación y la tercera es por ejemplo paralela al eje de rotación, en dirección del estator.

La presencia de las piezas polares puede permitir reducir la dimensión de los imanes.

Al menos una pieza polar, incluso todas las piezas polares, puede presentar al menos tres caras dispuestas enfrente de imanes permanentes. Estas caras pueden presentar normales respectivas no coplanares.

Al menos una pieza polar puede ser hexaédrica. Al menos una pieza polar puede presentar cinco caras dispuestas enfrente de imanes permanentes y una sexta cara desprovista de imán. Esta cara desprovista de imán puede estar enfrentada al entrehierro y al estator.

Los imanes que rodean la pieza polar pueden permitir aumentar el flujo magnético en la pieza polar y también evitar los flujos de fuga en las caras de la pieza polar enfrente de esos imanes, en particular las caras que estaban en las máquinas conocidas desprovistas de imanes.

Así, la concentración del flujo en las piezas polares se mejora, permitiendo disminuir las fugas magnéticas.

Las piezas polares pueden comprender caras que pueden ser planas, cóncavas o convexas. Las piezas polares pueden comprender seis caras de las cuales una está dirigida hacia el entrehierro, otra está opuesta al entrehierro, otras dos están enfrente de las piezas polares adyacentes en el sentido circunferencial y finalmente dos caras laterales que conectan las otras cuatro caras.

Las piezas polares pueden presentar caras dirigidas hacia el entrehierro dispuestas enfrente de imanes permanentes. Como variante, pueden disponerse imanes permanentes en alojamientos de las piezas polares bajo la superficie de estas últimas que están enfrente del entrehierro.

Las piezas polares pueden presentar caras opuestas al entrehierro dispuestas enfrente de imanes permanentes.

Al menos un imán permanente puede estar dispuesto enfrente de una cara lateral de una pieza polar.

Al menos un imán permanente puede estar dispuesto enfrente de una cara de una pieza polar situada en la periferia exterior del rotor.

Al menos un imán permanente puede estar dispuesto en una cara de una pieza polar enfrente del eje de rotación del rotor.

El flujo de un imán dispuesto en una cara de una pieza polar que está enfrentada a una pieza polar adyacente puede circular entre la pieza polar en cuestión y la pieza polar adyacente.

En el caso por ejemplo en el que las piezas polares comprenden imanes dispuestos en sus caras laterales o que están enfrentadas al entrehierro u opuestas al entrehierro, el rotor puede comprender al menos un circuito magnético que permite al flujo magnético circular entre dos imanes permanentes circunferencialmente consecutivos. El flujo magnético de un imán circula por tanto entre una pieza polar y el circuito magnético.

Como variante, los imanes que están enfrentados al entrehierro pueden no estar asociados a una pieza magnética.

El circuito magnético mencionado anteriormente puede comprender por ejemplo un anillo dispuesto contra los imanes según el eje de la máquina. El circuito magnético puede comprender por ejemplo dos anillos dispuestos en cada uno de los extremos axiales del rotor. El circuito magnético puede comprender además una envolvente tubular que rodea el rotor en su periferia. El circuito magnético puede comprender un manguito que rodea un árbol del rotor.

El árbol puede estar realizado en un material amagnético o por el contrario estar realizado en un material magnético.

Unos imanes permanentes pueden estar dispuestos en al menos una cara de una pieza polar dirigida hacia una pieza polar adyacente.

Al menos una pieza polar puede estar asociada a un imán de forma anular.

Los imanes permanentes pueden rodear completamente a la pieza polar o rodearla sólo parcialmente. Al menos una pieza polar puede estar asociada por ejemplo a un imán permanente de forma anular, montado alrededor de la pieza polar.

Debe entenderse la expresión “forma anular” de manera amplia, a saber que el imán forma una curva cerrada, por ejemplo circular, oblonga o de otra forma.

Al menos una pieza polar puede estar asociada, en un ejemplo de puesta en práctica de la invención, a un imán permanente que presenta una forma hueca, por ejemplo de casquete esférico. La pieza polar puede extenderse en el hueco del imán. Una configuración de este tipo puede permitir disminuir el volumen de imán necesario para alcanzar el flujo magnético buscado. El imán permanente que presenta una forma hueca puede definir al menos tres direcciones de imantación no coplanares.

Las piezas polares pueden no estar magnéticamente conectadas entre sí. En una variante, las piezas polares pueden estar conectadas magnéticamente entre sí, en particular mediante puentes magnéticos, por ejemplo por motivos mecánicos.

El estator puede comprender núcleos magnéticos sobre los que están dispuestas bobinas, comprendiendo los núcleos magnéticos por ejemplo una banda de chapa enrollada sobre sí misma. Esta banda de chapa puede no comprender muescas formadas mediante recorte de la chapa.

Al menos una de las piezas polares del rotor, de los núcleos magnéticos del estator y/o del circuito magnético del rotor puede comprender una banda de chapa enrollada sobre sí misma, después prensada en forma si es necesario, por ejemplo de forma oblonga o de sector.

La chapa utilizada puede ser por ejemplo relativamente fina. Las piezas polares pueden presentar una forma circular, elíptica o de sector. La forma de sector puede permitir un reparto del flujo en el entrehierro relativamente bueno.

En particular en el caso de una máquina discoide, la chapa puede estar orientada de tal manera que el flujo magnético atraviesa la chapa en el sentido de su menor espesor, de manera que se disminuyen las pérdidas magnéticas.

El flujo magnético resultante en al menos una pieza polar puede presentar una dirección paralela al eje de rotación.

El rotor puede estar enfrentado al estator según el eje de rotación, o en una variante la máquina puede comprender dos rotores dispuestos a ambos lados del estator según el eje de rotación. La máquina puede comprender, en aún... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica rotativa que comprende:

- al menos un estator (10) , -al menos un rotor (20) , definiendo el rotor al menos un entrehierro (40) con el estator (10) y presentando un eje de rotación (X) , comprendiendo el rotor (20) unos imanes permanentes (21, 23, 25, 27) y unas piezas polares (22) entre los imanes, estando al menos una pieza polar (22) asociada a uno o varios imanes permanentes para concentrar el flujo magnético de este o estos imanes, definiendo este o estos imanes (21, 23, 25, 27) al menos tres direcciones de imantación diferentes, no siendo el flujo resultante en la pieza polar (22) en dirección del estator (10) coplanar con al menos dos direcciones de imantación.

2. Máquina según la reivindicación 1, en la que el o los imanes (21, 23, 25, 27) definen al menos tres direcciones de imantación no coplanares con el flujo resultante en la pieza polar (22) .

3. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dos de las tres direcciones de imantación son paralelas a un plano perpendicular al eje de rotación (X) del rotor, y en la que la tercera dirección de imantación es paralela al eje de rotación (X) .

4. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando al menos dos direcciones de imantación diferentes de uno o varios imanes (21, 23, 25, 27) asociados a una misma pieza polar (22) separadas angularmente más de 20º.

5. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pieza polar (22) presenta al menos tres caras dispuestas enfrente de imanes permanentes (21, 23, 25, 27) .

6. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando al menos un imán permanente (21, 23, 25, 27) dispuesto enfrente de una cara de una pieza polar (22) situada en la periferia exterior del rotor (20) .

7. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un circuito magnético que permite que el flujo magnético circule entre dos imanes circunferenciales consecutivos.

8. Máquina según la reivindicación 7, en la que el circuito magnético comprende dos anillos (28) dispuestos en cada uno de los extremos axiales del rotor.

9. Máquina según una de las reivindicaciones 7 y 8, en la que el circuito magnético comprende una envolvente tubular (24, 26, 31) que rodea al rotor en su periferia.

10. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una pieza polar (22) está asociada a un imán (21, 23, 25, 27) de forma anular.

11. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una pieza polar (22) está asociada a un imán permanente cuya forma es hueca, en particular en forma de casquete.

12. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el flujo resultante en al menos una pieza polar (22) presenta una dirección paralela al eje de rotación (X) .

13. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el flujo resultante en al menos una pieza polar (22) presenta una dirección perpendicular al eje de rotación (X) .

14. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el estator (10) presenta un bobinado concentrado.

15. Máquina según la reivindicación 1, presentando las piezas polares (22) cada una una forma hexaédrica.