Arrollamiento de estator para un motor eléctrico.

Estator para un motor eléctrico de conmutación electrónica con una envuelta o carcasa de estator (20a) de forma de cilindro,

y con varios polos (P) de material ferromagnético orientados hacia dentro hacia el eje (2) del motor, en donde los polos (P) encierran un espacio hueco de forma de cilindro destinado a alojar un rotor (1), estando cada polo (P) provisto con en cada caso un arrollamiento (L) con varias espiras de cable eléctricamente conductor, para configurar un ancla magnética, y estando las espiras de los arrollamientos (L) dispuestas sin discontinuidad consecutivamente entre sí arrolladas alrededor de los polos (P), y presentando el estator (20) por lo menos tres grupos de polos (n), cada uno de ellos con la misma cantidad de polos (P) con en cada caso un mínimo de 3 polos (P), y estando los mismos dispuestos distribuidos circularmente de manera consecutiva entre sí en el perímetro del estator (20), estando los arrollamientos (L)

sacados hacia fuera en el lado frontal en cada caso por lo menos al inicio y al final de un grupo de polos, están recortados allí por lo menos parcialmente y están puestos en contacto de manera tal los correspondientes arrollamientos (L) para cada uno de los grupos de polos, que en cada caso forma una fase, contienen un par de conexiones propio, (U-U' V-V' W-W', y porque de cada uno de estos pares de conexión aquella conexión (U' V' W' dispuesta en el lado frontal del estator (20), está conectada a un punto neutro (Y), caracterizado porque los arrollamientos (L) en los polos (P) están arrollados consecutivamente entre sí con un sentido de arrollamiento (WR) alternado, en donde un polo individual (P) correspondiente a una transición única entre dos grupos de polos (n) lleva un arrollamiento (L) con el mismo sentido de arrollamiento que el último arrollamiento precedente (L) del grupo de polos antecedente (n), siendo la cantidad total de polos impar además de corresponder a un múltiplo de la cantidad de fases.

Arrollamiento de estator para un motor eléctrico La invención se refiere a un estator para un motor eléctrico de conmutación electrónica, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El objeto de la invención trata de la fabricación de arrollamientos de anclaje para un motor eléctrico de conmutación electrónica, que permiten realizar de manera muy económica una modalidad constructiva en vista a obtener un elevado rendimiento.

En el caso de las direcciones servoasistidas de vehículos automotores y en especial para el accionamiento mediante motor, se plantean exigencias especialmente elevadas. A causa de las formas constructivas requeridas, muy compactas, y debido a las elevadas exigencias en cuanto a potencia de accionamiento, se requiere que los motores eléctricos presenten rendimientos correspondientemente elevados. Por otra parte, para el caso de los productos masivos de este tipo en la industria automotriz los costos de producción han de ser correspondientemente bajos, lo que requiere que la producción de un accionamiento de este tipo sea especialmente económica. Por ello, para tales tipos de accionamientos se utilizan con frecuencia creciente motores eléctricos de conmutación electrónica, como se expone por ejemplo en el documento EP 1 499 003A1. Los arrollamientos estatóricos multifásicos, allí revelados, se arrollan consecutivamente por fase sobre los polos del estator, y después del arrollamiento de cada disposición de fase, sus cables (eléctricamente conductores) son empalmados entre sí fuera del estator de manera de formar un sistema trifásico. Cada una de las tres fases contiene tres polos de estator con los correspondientes arrollamientos, cada uno de los cuales forma un grupo de polos por fase. Dentro de cada grupo de polos la dirección del arrollamiento está dispuesta de manera alternada de un polo hacia el siguiente, y está prevista en el mismo sentido o bien idéntico para la totalidad de los tres grupos de polos. Se trata de un modo de proceder muy usual en el estado de la técnica para arrollar grupos de polos de tres fases, y para de esta manera obtener un arrollamiento con una disposición de simetría rotacional destinada a generar un campo giratorio para un motor eléctrico.

El arrollado de los estatores compactos es muy complicado, y en especial el empalme de varios cables fuera del estator es causa de costos adicionales, y de campos de dispersión indeseables, lo que hace que la disposición sea menos interesante desde el punto de vista económico.

En el documento WO 2007/012207 se describe una disposición que en este aspecto presenta una mejora. En dicha disposición los polos de estator reciben, todos ellos, arrollamientos consecutivamente con un cable, sin discontinuidad. La subdivisión en los grupos de polos de las fases se lleva a cabo sacando hacia fuera y reintroduciendo en los lugares deseados los cables en la cara frontal del estator por intermedio de una especie de lazo o bucle, de manera tal que allí sea posible poner en contacto el paquete de cables y recortar y contactar el mismo donde sea necesario, ello de manera tal que en la región frontal del estator sea posible cablear los grupos de polos deseados de manera de obtener los arrollamientos con la disposición multifásica prevista. En este caso, el arrollamiento de la totalidad de los polos tiene lugar mediante un sólo cable desde un polo hacia el otro, sin embargo en cada caso siempre con un sentido de arrollamiento alternado. Si bien de esta manera se simplifica el arrollado, en este caso el cableado en cara frontal para obtener arrollamientos con una disposición multifásica tiene lugar sobre la totalidad de la región perimetral del estator. Esto hace que sea necesaria una cantidad relativamente elevada de puntos de conexión, y los campos de dispersión allí originados se distribuyen también sobre el perímetro; además, es difícil instalar allí, en la región de la cara frontal, sensores para controlar el motor con una eficiencia óptima.

El objetivo de la presente invención consiste en subsanar las desventajas del estado, anteriormente mencionado, de la técnica. En especial, la invención tiene el objetivo de crear un estator para un motor eléctrico de conmutación electrónica con arrollamientos de anclaje en los polos del estator, de diseño sumamente compacto, que permita obtener un elevado rendimiento, con pocas pérdidas de dispersión en el campo estatórico, y cuya fabricación sea muy conveniente desde el punto de vista económico.

Se logra el objetivo de acuerdo con la invención configurando un estator de acuerdo con la reivindicación 1, así como mediante el procedimiento para la operación de un motor eléctrico provisto de un estator de este tipo, de acuerdo con la reivindicación 6. Las reivindicaciones secundarias definen otras formas de realización ventajosas.

Por lo tanto, se logra el objetivo por el hecho de que el estator para un motor eléctrico de conmutación electrónica presenta una envuelta o carcasa de estator con forma de cilindro, provista de varios polos de material ferromagnético orientados hacia dentro hacia el eje del motor, en donde los polos encierran un espacio hueco de forma de cilindro destinado a alojar un rotor, estando cada polo provisto en cada caso con un arrollamiento de varias espiras de cable, de manera de configurar un ancla magnética, y estando las espiras de los arrollamientos dispuestas sin discontinuidad consecutivamente entre sí arrolladas alrededor de los polos. El estator presenta por lo menos tres grupos de polos, cada uno de ellos con la misma cantidad de polos, con en cada caso un mínimo de 3 polos. Los mismos están dispuestos distribuidos circularmente de manera consecutiva entre sí en el perímetro del estator, estando los arrollamientos sacados hacia fuera en la cara frontal por lo menos al inicio y al final de un grupo de polos, allí se los ha recortado por lo menos parcialmente y allí se los pone en contacto, de manera tal los correspondientes arrollamientos hacia cada uno de los grupos de polos forma en cada caso un arrollamiento. Los arrollamientos de cada grupo de polos contienen un par

de conexiones propio, estando de cada uno de estos pares de conexión aquella conexión dispuesta en el lado frontal del estator, conectada a un punto neutro. Los arrollamientos en los polos están arrollados consecutivamente entre sí con un sentido de arrollamiento alternado, y un polo individual correspondiente a una transición única entre dos grupos de polos lleva un arrollamiento con el mismo sentido de arrollamiento que el último arrollamiento precedente del grupo de polos antecedente.

Durante el arrollado se arrolla sobre los polos en un sentido de arrollado predefinido con cable conductor. Con ello se forma una secuencia repetitiva de la dirección del sentido del arrollado alrededor de los polos. Cada fase del campo eléctrico alterno, mediante el que se controla el motor, se asocia a un grupo de polos formado por polos dispuestos circularmente de manera inmediatamente sucesiva. Con ello la cantidad de polos con los cuales se forma el grupo de polos, es igual al resultado de dividir la cantidad total de polos por la cantidad de fases del campo alterno. Si la secuencia reiterativa de la dirección coincide con el sentido del arrollamiento, resulta un patrón del sentido del arrollado, el patrón de arrollamiento, para cada grupo de polos individual consistente en una cantidad correspondiente de polos.

Es posible una disposición muy ventajosa desde el punto de vista económico para un motor eléctrico conmutado o bien controlado y/o regulado electrónicamente, provisto de un rotor de imanes permanentes, para lo cual se configura un motor con una disposición de tres fases, en el que el estator presenta 9 polos y cada polo está configurado como un grupo de polos consistente en tres polos provistos de arrollamientos consecutivos con sentidos de arrollamiento alternados. Los arrollamientos de los polos de dos de estos grupos de polos están realizados en una dirección de arrollamiento idéntica, y los arrollamientos del tercer grupo de polos lo están en el sentido de arrollamiento inverso. En la transición de un grupo de polos hacia el otro, las direcciones de los arrollamientos de dos polos adyacentes correspondientes a dos transiciones de grupos de polos están dispuestas en sentidos opuestos, y en una transición están dispuestas en igual sentido.

Esta configuración permite el cableado de la disposición de arrollado trifásica, de manera muy eficiente, en el lado frontal, y a tal efecto sólo son necesarios unos pocos cortes y lugares para la puesta en contacto. La inversión de... [Seguir leyendo]

1. Estator para un motor eléctrico de conmutación electrónica con una envuelta o carcasa de estator (20a) de forma de cilindro, y con varios polos (P) de material ferromagnético orientados hacia dentro hacia el eje (2) del motor, en donde los polos (P) encierran un espacio hueco de forma de cilindro destinado a alojar un rotor (1) , estando cada polo (P) 5 provisto con en cada caso un arrollamiento (L) con varias espiras de cable eléctricamente conductor, para configurar un ancla magnética, y estando las espiras de los arrollamientos (L) dispuestas sin discontinuidad consecutivamente entre sí arrolladas alrededor de los polos (P) , y presentando el estator (20) por lo menos tres grupos de polos (n) , cada uno de ellos con la misma cantidad de polos (P) con en cada caso un mínimo de 3 polos (P) , y estando los mismos dispuestos distribuidos circularmente de manera consecutiva entre sí en el perímetro del estator (20) , estando los arrollamientos (L)

sacados hacia fuera en el lado frontal en cada caso por lo menos al inicio y al final de un grupo de polos, están recortados allí por lo menos parcialmente y están puestos en contacto de manera tal los correspondientes arrollamientos (L) para cada uno de los grupos de polos, que en cada caso forma una fase, contienen un par de conexiones propio, (U-U´, V-V´, W-W´) , y porque de cada uno de estos pares de conexión aquella conexión (U´, V´, W´) dispuesta en el lado frontal del estator (20) , está conectada a un punto neutro (Y) , caracterizado porque los arrollamientos (L) en los polos (P) están arrollados consecutivamente entre sí con un sentido de arrollamiento (WR) alternado, en donde un polo individual (P) correspondiente a una transición única entre dos grupos de polos (n) lleva un arrollamiento (L) con el mismo sentido de arrollamiento que el último arrollamiento precedente (L) del grupo de polos antecedente (n) , siendo la cantidad total de polos impar además de corresponder a un múltiplo de la cantidad de fases.

2. Estator de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque exactamente uno de los grupos de polos presenta un20 patrón de arrollamientos en el sentido opuesto al de todos los otros grupos de polos.

3. Estator de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el estator (20) está configurado con nueve polos con tres grupos de polos (n) , y cada grupo de polos (n) presenta tres polos (P) .

4. Estator de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las conexiones (U, V, W) de

los pares de conexiones de los grupos de polos (n) , que forman la salida de fase en la cara frontal del estator (20) , están25 dispuestas situadas dentro de la mitad del perímetro circular del estator (20) .

5. Estator de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque en la región de la cara frontal de la otra mitad del perímetro circular del estator (20) , alejado con respecto a las salidas de fase (U, V, W) y de la conexión de punto neutro (Y) , se hallan dispuestos sensores, preferentemente sensores de campo magnético.