Máquina eléctrica con un rotor de polos de garra.

Máquina eléctrica con un rotor de polos de garra, particularmente una máquina de polos de garra (10) para vehículos a motor,

excitada eléctricamente, al menos, con doce polos, con un estator (16) cuyo bobinado (18) está conformado por una pluralidad de fases de bobinado, y se conecta con sus conexiones de fases de bobinado (80 a 84) con un sistema rectificador o un sistema ondulador pulsado (69), caracterizada porque el núcleo laminado del estator (17) se conforma de manera que la proporción del diámetro interior (Di) entre las superficies frontales de las cabezas de dientes (32) de los dientes del estator (31) enfrentados diametralmente, en relación con el diámetro exterior (Da) del yugo del estator (19), se encuentre, al menos, en el centro de la ranura en el rango de 0, 70 a 0, 77, y la proporción del ancho de la ranura (Bn2) en la abertura de la ranura (37) en la zona de transición hacia la cabeza del diente (32), en relación con el ancho de la ranura (Bn1) en la base de la ranura (36), se encuentre en el rango de 0, 69 a 0, 81.

Máquina eléctrica con un rotor de polos de garra

Estado del arte

La presente invención hace referencia a una máquina eléctrica con un rotor de polos de garra, particularmente una máquina de polos de garra excitada eléctricamente para vehículos a motor, tal como se describe, por ejemplo, en la patente DE 10 2006 052 111 A1. La máquina eléctrica revelada en dicha patente, se conforma como un generador de corriente alterna con un bobinado del estator con cinco fases de bobinado, que se conforma opcionalmente como un bobinado ondulado simple o distribuido, y además presenta opcionalmente conexiones concentradas en una zona reducida de la periferia de la cabeza del bobinado, o distribuidas en su periferia. Las conexiones de las cinco fases de bobinado se encuentran conectadas en forma de una estrella de cinco puntas (pentágono con cinco cruzamientos, pentagrama) con un sistema rectificador, en donde preferentemente todas las conexiones de fases de bobinado a conectar, se encuentran dispuestas en ranuras adyacentes.

Revelación de la presente invención

La máquina eléctrica conforme a la presente invención, con las características de la reivindicación independiente, resulta apropiada particularmente para utilizar como un generador accionado por correa o como un generador de arranque para vehículos a motor. Dicha máquina, en comparación con el estado del arte, presenta la ventaja que consiste en que mediante la conformación especial, por una parte, se puede incrementar considerablemente la superficie de la ranura del estator, y se puede reducir la pérdida por dispersión de la ranura y, por otra parte, el bobinado del estator se puede fabricar de manera económica como un bobinado de atracción con un factor de llenado de ranuras elevado, y sin que exista el riesgo de dañar el aislamiento del bobinado. Además, se puede mejorar la geometría del núcleo del estator y, de esta manera, se pueden reducir los ruidos del flujo y los ruidos magnéticos.

Resulta particularmente económico cuando el núcleo laminado del estator se fabrica con bandas de chapa previamente estampadas, como un paquete bobinado de canto. El bobinado introducido en las ranuras del estator, se conforma, preferentemente, como un bobinado ondulado, particularmente como un bobinado ondulado con cinco fases de bobinado, que se conforma convenientemente como un bobinado ondulado distribuido. De esta manera, se pueden incrementar el factor de llenado de las ranuras y el diámetro de hilo del conductor, dado que la fuerza de atracción para el bobinado y la fricción en los flancos del diente resulta reducida en comparación con la ejecución con un bobinado ondulado simple. Mediante una distribución preferentemente simétrica de las conexiones del bobinado en la periferia de la cabeza del bobinado de la máquina, se logra adicionalmente la simplificación de su conexión con elementos del rectificador dispuestos en la carcasa del estator, también distribuidos en el sentido periférico.

El rotor de la máquina conforme a la presente invención, se conforma preferentemente como un rotor de polos de garra con dieciséis polos, dado que de esta manera se puede reducir la altura del yugo del estator y, por consiguiente, se puede incrementar la profundidad de las ranuras con el mismo diámetro exterior. Otras particularidades y acondicionamientos ventajosos de la presente invención, se obtienen de las reivindicaciones y de la descripción de los ejemplos de ejecución.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos se representan ejemplos de ejecución de la presente invención y se explican en detalle en la siguiente descripción.

Se muestran:

Fig. 1 un corte longitudinal a través de un generador de corriente alterna para vehículos a motor, con un rotor de polos de garra,

Fig. 2 un esquema de conexiones de un generador de corriente alterna con cinco fases de bobinado, con un rectificador dispuesto a continuación,

Fig. 3 una vista de una lámina del estator de la máquina,

Fig. 4 un recorte de una lámina del estator, cuyos dientes presentan un ancho de diente constante,

Fig. 5 un recorte de una lámina del estator, cuyo ancho de diente en el yugo es considerablemente mayor que en el entrehierro, y

Fig. 6 una representación normalizada de las corrientes que se pueden alcanzar con un generador de corriente alterna que presenta la forma constructiva conforme a la presente invención.

Formas de ejecución de la presente invención

En la figura 1 se representa un corte a través de un generador de corriente alterna 10 para vehículos a motor. Dicho generador presenta, entre otros, una carcasa 13 conformada por dos piezas, compuesta por una primera placa de cojinete 13.1 y una segunda placa de cojinete 13.2. La placa de cojinete 13.1 y la placa de cojinete 13.2 alojan entre sí un estator 16 con un núcleo laminado 17 que presenta forma de anillo circular, en cuyas ranuras 15 abiertas hacia el interior, que se extienden axialmente, se dispone un bobinado del estator 18. Dicho estator de forma anular 16 rodea con su superficie, orientada radialmente hacia el interior, un rotor 20 excitado de manera electromagnética, que se conforma como un rotor de polos de garra con dieciséis polos. El rotor 20 está compuesto, entre otros, por dos platinas de polos de garra 22 y 23, en cuya periferia exterior se encuentran dispuestos respectivamente ocho dedos de polos de garra 24 y 25 que se extienden en el sentido axial. Ambas platinas de polos de garra 22 y 23 se encuentran dispuestas en el rotor 20, de manera que sus dedos de polos de garra 24, 25 que se extienden en el sentido axial, se alternen entre sí en la periferia del rotor 20 como polos N y S. De esta manera, se obtienen espacios intermedios de los polos de garra requeridos por razones magnéticas, entre los dedos de polos de garra 24 y 25 magnetizados en sentidos opuestos, que se extienden de manera levemente inclinada en relación con el eje de la máquina, debido a que los dedos de polos de garra se estrechan en dirección hacia sus extremos libres. Para la descripción a continuación de la presente invención, dicho desarrollo se indica de manera simplificada como axial.

El rotor 20 se encuentra alojado de manera que pueda rotar en las respectivas placas de cojinete 13.1 ó 13.2, mediante un eje 27 y mediante un cojinete de rodamiento 28 dispuesto a cada lado del rotor respectivamente. Dicho rotor presenta dos superficies frontales axiales en las que se fija respectivamente un ventilador 30. Dicho ventilador 30 está compuesto esencialmente por una sección en forma de placa, o bien en forma de disco, desde la cual se originan paletas del ventilador de una manera conocida. Dicho ventilador 30 se utiliza para permitir un intercambio de aire a través de orificios 40 en las placas de cojinete 13.1 y 13.2, entre el lado exterior y el espacio interior de la máquina eléctrica 10. Además, los orificios 40 se proporcionan en los extremos axiales de la placa de cojinete 13.1 y 13.2, a través de los cuales el ventilador 30 aspira aire de refrigeración hacia el espacio interior de la máquina eléctrica 10. Dicho aire de refrigeración se acelera radialmente hacia el exterior mediante la rotación del ventilador 30, de manera tal que dicho aire pueda ingresar a través de las cabezas del bobinado permeables al aire de refrigeración, 45 al sector de accionamiento y 46 al sector de la electrónica. Mediante dicho efecto se enfrían las cabezas del bobinado. Después del ingreso a través de las cabezas del bobinado, o bien después de la circulación por dichas cabezas del bobinado, el aire de refrigeración adopta un recorrido radial hacia el exterior, a través de orificios no representados.

En la figura 1 del lado derecho se encuentra una tapa protectora 47 que protege la pluralidad de componentes ante las influencias del entorno. De esta manera, dicha tapa protectora 47 cubre, por ejemplo, un grupo constructivo de anillos colectores 49 que se utilizan para alimentar un bobinado de excitación 29 con corriente de excitación. Alrededor de dicho grupo constructivo de anillos colectores 49 se encuentra dispuesto un disipador de calor 53 que, en este caso, actúa como un disipador de calor positivo. La placa de cojinete 13.2 actúa como el denominado disipador de calor negativo. Entre la placa de cojinete 13.2 y el disipador de calor 53, se dispone una placa de conexión 56 que se utiliza para conectar entre sí en el disipador de calor 53, mediante una... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica con un rotor de polos de garra, particularmente una máquina de polos de garra (10) para vehículos a motor, excitada eléctricamente, al menos, con doce polos, con un estator (16) cuyo bobinado (18) está conformado por una pluralidad de fases de bobinado, y se conecta con sus conexiones de fases de bobinado (80 a 84) con un sistema rectificador o un sistema ondulador pulsado (69) , caracterizada porque el núcleo laminado del estator (17) se conforma de manera que la proporción del diámetro interior (Di) entre las superficies frontales de las cabezas de dientes (32) de los dientes del estator (31) enfrentados diametralmente, en relación con el diámetro exterior (Da) del yugo del estator (19) , se encuentre, al menos, en el centro de la ranura en el rango de 0, 70 a 0, 77, y la proporción del ancho de la ranura (Bn2) en la abertura de la ranura (37) en la zona de transición hacia la cabeza del diente (32) , en relación con el ancho de la ranura (Bn1) en la base de la ranura (36) , se encuentre en el rango de 0, 69 a 0, 81.

2. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción del diámetro interior (Di) en relación con el diámetro exterior (Da) del núcleo laminado del estator (17) se encuentra, al menos, en el centro de la ranura, en el rango de 0, 73 a 0, 75, y la proporción del ancho de la ranura (Bn2) en la abertura de la ranura (37) en relación con el ancho de la ranura (Bn1) en la base de la ranura (36) , se encuentra en el rango de 0, 73 a 0, 78.

3. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el yugo del estator (19) presenta cavidades (34) alineadas radialmente en la periferia exterior, esencialmente de manera centrada sobre, al menos, tres dientes del estator (31) .

4. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque las cavidades (34) en el yugo del estator (19) presentan esencialmente una forma de segmento circular.

5. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque la proporción de la profundidad

(T) de las cavidades (34) en relación con la altura (H) del yugo del estator (19) , se encuentra en el rango de 0, 45 a 0, 85, preferentemente en el rango de 0, 55 a 0, 65.

6. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el núcleo laminado del estator (17) se conforma de manera que la proporción del ancho medio del diente (Bz) en relación con la altura del yugo (H) , se encuentra en el rango de 0, 6 a 0, 8.

7. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la proporción del ancho medio del diente (Bz) en relación con la división de las ranuras (TN) , se encuentra en el rango de 0, 4 a 0, 5, preferentemente en el rango de 0, 45 a 0, 5.

8. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la proporción del grosor del yugo (S) entre una esquina en la base de la ranura (36) y una cavidad (34) , en relación con la altura del yugo (H) , se encuentra en el rango de 0, 5 a 0, 8, preferentemente en el rango de 0, 5 a 0, 65.

9. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la proporción del ancho (B) de una cavidad (34) en el yugo del estator (19) , en relación con el ancho medio del diente (Bz) , se encuentra en el rango de 0, 4 a 0, 65, preferentemente en el rango de 0, 5 a 0, 6.

10. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la periferia del yugo del estator (19) , se conforman dientes exteriores (38) .

11. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque la proporción de la altura (Z) del diente exterior (38) en relación con la altura (H) del yugo del estator (19) , se encuentra en el rango de 0, 15 a 0, 35.

12. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el núcleo laminado del estator (17) está conformado por una banda de chapa previamente estampada, como un paquete bobinado de canto.

13. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el rotor de polos de garra (20) está conformado por dieciséis polos.

14. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el bobinado del estator (18) está conformado como un bobinado ondulado.

15. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque el bobinado del estator (18) está conformado como un bobinado ondulado con cinco fases de bobinado.

16. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque el bobinado del estator (18) está conformado como un bobinado ondulado distribuido.

17. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las conexiones (80 a 84) de las fases de bobinado del estator (70 a 74) , se conducen hacia el exterior hacia el sistema rectificador (69) de una manera distribuida en la periferia del estator (16) .

18. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el bobinado del estator (18) está conformado como un bobinado de atracción.

19. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fases de bobinado (70 a 74) del bobinado del estator (18) , se encuentran dispuestas en capas en las cabezas del bobinado (45, 46) radialmente unas sobre otras.