MÁQUINA ELÉCTRICA.

El presente invento trata de una máquina eléctrica, particularmente un motor de corriente continua sin escobillas, con un estátor provisto de bobinas conductoras de corriente y un rotor magnetizable al menos parcialmente, que en sentido perimetral está equipado con un gran número de imanes permanentes que están incrustados respectivamente en un receptáculo de imanes entre la superficie perimetral y el árbol del rotor, de tal modo que los imanes permanentes están abrazados completamente en sentido radial por la superficie del rotor. Una máquina de este tipo trabaja de modo que los bobinados son cargados con tensión en un patrón de tiempo predeterminado, de tal modo que los flujos producidos por ello en los bobinados, generan un campo magnético rotatorio, en el que el rotor intenta orientarse, impulsando así el árbol o induciendo flujos oscilantes en los bobinados del estátor mediante el rotor, impulsado por el árbol desde fuera a través del campo magnético de los imanes permanentes rotatorios. A fin de que los imanes permanentes no se desprendan del rotor trabajando a un elevado número de revoluciones, éstos están incrustados en el rotor y abrazados completamente por el hierro del rotor en sentido radial. De este modo se produce un circuito magnético cerrado entre los polos de los imanes permanentes sobre el hierro del rotor, reduciéndose de este modo el flujo magnético entre el rotor y el estátor, decreciendo con ello el rendimiento de la máquina eléctrica. Por el documento US 2002/0145352 A1 se conoce una máquina eléctrica de este tipo con momento de reposo reducido. El objetivo del invento consiste en presentar una máquina eléctrica económica con elevado rendimiento, diseñada para trabajar en una gama alta de revoluciones. Este objetivo se logra mediante una máquina eléctrica con los atributos de la reivindicación 1. La máquina eléctrica, particularmente el motor de corriente continua sin escobillas, presenta un rotor y un estátor equipado con bobinados conductores de corriente. El rotor está equipado en sentido perimetral con un gran número de imanes permanentes, que están incrustados respectivamente en un receptáculo de imanes entre la superficie perimetral y el árbol del rotor, de tal modo que los imanes permanentes están abrazados completamente por la superficie perimetral del rotor. En el receptáculo de imanes, se extienden axialmente en sentido perimetral del rotor lateralmente respecto a los imanes permanentes, escotaduras de material dentro del rotor. De este modo se conduce el flujo magnético en el hierro del rotor en torno a las escotaduras de material. Esto tiene la ventaja de que el flujo magnético entre el rotor y el estátor se incrementa, pudiéndose de este modo lograr un mayor rendimiento durante el funcionamiento de la máquina eléctrica. Particularmente se extienden escotaduras de material por ambos lados del receptáculo de imanes. De este modo durante la rotación del rotor, tanto en la aproximación de un imán permanente a un diente de estátor, como también en el alejamiento de un imán permanente del diente de estátor, se puede lograr una distribución simétrica del flujo magnético. Además, de esta forma se reducen las diferencias de la densidad de flujo magnético entre el rotor y el estátor que se presentan sobre el perímetro del rotor. Esto conduce a un par de giro con ondulación reducida, un momento de reposo corto y con ello un desarrollo de ruido bajo, incluso en caso de un elevado número de revoluciones del rotor. Según un modelo de fabricación preferente, las escotaduras de material se extienden anexas a la superficie perimetral del rotor. Esto tiene la ventaja de que el espesor de pared permaneciente, es colmada rápidamente por el flujo magnético, particularmente cuando el espesor de pared ha sido minimizado de tal modo que éste resiste fuerzas centrífugas de los imanes permanentes en el caso de un número de revoluciones del rotor lo mayor posible. De acuerdo al invento, el imán permanente encastrado en el receptáculo de imanes, se proyecta al menos con sus bordes axiales colindantes con la superficie perimetral del rotor, dentro de las escotaduras de material. De este de modo, el flujo magnético en el hierro del rotor entre imán permanente y superficie perimetral del rotor, la así llamada zapata polar se incrementa, ya que el imán permanente en sentido perimetral es más ancho que el cuello de zapata polar y de este modo un segmento esencial de las líneas de campo magnéticas, que parten del segmento del imán permanente que se proyecta en la escotadura de material, recorren su trayecto a través de los imanes permanentes hasta la zapata polar, antes de que éstas salgan de los imanes permanentes y entren en el hierro del rotor. Preferentemente, las escotaduras de material desembocan verticalmente sobre una superficie exterior del imán permanente colindante con la superficie perimetral del rotor. De este modo, el flujo magnético colindante con la escotadura de material puede salir verticalmente de la superficie exterior del imán permanente y entrar en la zapata polar, maximizándose de este modo la densidad de flujo magnética en la zapata polar, ya que el flujo magnético en el cuello de la zapata polar es primeramente concentrado y luego nuevamente distribuido en el cabezal de la zapata polar. 2 ES 2 366 031 T3 Favorablemente, las escotaduras de material presentan una transición redondeada desde un recorrido paralelo a la superficie perimetral del rotor hacia un recorrido vertical respecto a la superficie exterior del imán permanente. De este modo, el flujo magnético permaneciente en el espesor de pared entre la escotadura de material y la superficie perimetral del rotor, puede ser conducido de tal modo que el flujo magnético entre rotor y estátor sea máximo y el momento de reposo mínimo. Según el invento, el imán permanente se apoya en sentido perimetral con un ancho parcial de su superficie exterior, en una zapata polar del rotor, en donde especialmente el ancho parcial de un ancho de zapata de diente, corresponde al menos aproximadamente a un diente de estátor en sentido perimetral. Esto tiene la ventaja de que se puede producir el flujo magnético máximo entre rotor y estátor cuando el imán permanente se encuentre exactamente enfrente del diente de estátor, de modo que se puede lograr un alto rendimiento. Preferentemente a través de las escotaduras de material están conformados salientes extendidos axialmente en el receptáculo de imanes para sujetar el imán permanente. De esta forma se pueden sujetar fácilmente los imanes permanentes en el receptáculo de imanes. La renuncia a la curvatura de la superficie exterior de los imanes, permite su fabricación considerablemente más económica que imanes convencionales con superficies exteriores en forma de segmentos circunferenciales. De manera ideal, los imanes de la máquina según el invento tiene la forma de paralelepípedo, teniendo dispuestos sus lados estrechos en sentido perimetral. Según un modelo de fabricación preferente, el estátor presenta un gran número de dientes de estátor, cuyas superficies extremas de su zapata dentada orientadas hacia el rotor están dispuestas de forma plana y tangencial respecto a la superficie perimetral del rotor. Esto tiene la ventaja de que durante el funcionamiento de la máquina eléctrica se puede lograr un par de giro con una ondulación especialmente leve. Debido al momento de reposo asociado particularmente reducido de la máquina eléctrica, el desarrollo de ruidos es bajo, incluso con pares de giro del rotor elevados y el rendimiento es optimizado. Preferentemente cada diente de estátor presenta bobinados de una bobina individual. De este modo, la máquina eléctrica es particularmente efectiva respecto a la utilización de material particularmente económica, presentándose sólo ínfimas pérdidas de dispersión. Para conseguir una máquina con una marcha sincronizada y bajo desarrollo de ruido se encuentra frente a los ocho imanes permanentes del rotor, preferentemente doce dientes de estátor y con ello doce bobinas individuales del estátor. Estas están conectadas alternativamente de manera periódica con tres fases diferentes respectivamente. También son posibles otras cantidades de imanes permanentes y dientes de estátor, preferentemente en relación cantidad de imanes permanentes frente a cantidad de dientes de estátor de dos a tres, de cuatro a tres, de cinco a seis o de siete a ocho. Los imanes permanentes están magnetizados especialmente en paralelo a sus superficies laterales, orientadas hacia las escotaduras de material, por lo que son particularmente económicos. Imanes permanentes con elevada coercitividad o bien remanencia son preferentes, conteniendo los imanes permanentes preferentemente ferrita y/o NdFeB y/o tierras raras. Especialmente imanes permanentes en base a NdFeB... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica, particularmente un motor de corriente continua sin escobillas, con un estátor (3) provisto de bobinas conductoras de corriente y un rotor (2) magnetizable al menos parcialmente, que en sentido perimetral está equipado con un gran número de imanes permanentes (7) que están incrustados respectivamente en un receptáculo de imanes (6) entre la superficie perimetral y el árbol (4), del rotor de tal modo que los imanes permanentes (7) están abrazados completamente en sentido radial por la superficie del rotor (2), estando los imanes permanentes (7) en forma de paralelepípedo y con su lado estrecho dispuestos en sentido perimetral, presentando el estátor (3) un gran número de dientes de estátor (10), cuyas superficies extremas (15) de su zapata dentada (11) orientadas hacia el rotor (2), están dispuestas de forma plana y tangencial respecto a la superficie perimetral del rotor (2), caracterizada porque en el receptáculo de imanes (6) lateralmente en sentido perimetral del rotor (2) se extienden axialmente escotaduras de material (8) dentro del rotor (2) de tal modo que el imán permanente (7), al menos con sus bordes (12) axiales colindantes con la superficie perimetral del rotor (2) se proyectan dentro de las escotaduras de material (8), de modo que el imán permanente (7) en sentido perimetral es más ancho que su correspondiente cuello de zapata polar (14) del rotor (2), apoyándose con un ancho parcial (BS) de su superficie exterior (13) en la zapata polar (14) del rotor (2) y porque el ancho parcial (BS) corresponde a un ancho de zapata dentada (BZ) de un diente de estátor (10) en sentido perimetral. 2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque las escotaduras de material (8) colindantes con la superficie perimetral del rotor (2) se extienden en paralelo con un espesor de pared (W) minimizado de tal modo, que el espesor de pared (W) resiste fuerzas centrífugas de los imanes permanentes (7) con el mayor número de revoluciones posible del rotor (2). 3. Máquina según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las escotaduras de material (8) desembocan verticalmente sobre una superficie exterior (13) del imán permanente (7) colindante con la superficie perimetral del rotor (2), con la cual se apoya el imán permanente (7) en la zapata polar (14) del rotor (2). 4. Máquina según la reivindicación 3, caracterizada porque las escotaduras de material (8) presentan una transición redondeada desde un recorrido paralelo a la superficie perimetral del rotor (2) hacia un recorrido vertical respecto a la superficie exterior (13) del imán permanente (7). 5. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en los receptáculos de imanes (6) para sujetar los imanes permanentes (7), están conformados salientes (9) que se extienden axialmente a través de las escotaduras de material (8). 6. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada diente de estátor (10) porta espiras de una bobina individual. 7. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la máquina eléctrica (1) está conformada por ocho imanes permanentes (7) y doce dientes de estátor (10). 8. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los imanes permanentes (7) están magnetizados paralelamente a sus superficies laterales orientadas hacia las escotaduras de material (8). 9. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los imanes permanentes (7) contiene ferritas y/o NdFeB y/o tierras raras. 10. Máquina según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los imanes permanentes (7) en sentido axial, tienen la misma longitud o son más largos que el rotor (2, 5). ES 2 366 031 T3 6