Componente de estátor en polvo de metal magnético.

Un conjunto de estátor para su uso en una máquina eléctrica,

comprendiendo el conjunto (10) de estátor un componente (24) de soporte interior que tiene una configuracióngeneralmente rectangular,

y que tiene una superficie interior (28) arqueada hacia dentro que es generalmente cóncava según se mira a lolargo del eje longitudinal del componente (24) de soporte interior,

y que tiene una superficie exterior (30) arqueada hacia fuera que es generalmente convexa según se mira a lo largodel eje longitudinal del componente (24) de soporte interior,

y que tiene al menos una guía (26) de devanado que sobresale desde la superficie exterior convexa (30),un conjunto (20) de devanado de una configuración generalmente oval ajustado alrededor de las guías (26) dedevanado, y

al menos una pieza trasera (14, 16);

caracterizado por:

la al menos una pieza trasera (14, 16) que tiene una superficie exterior (21, 23) generalmente convexa según semira a lo largo del eje longitudinal del conjunto (10) de estátor,

y una superficie interior que tiene dos secciones (36) de muesca arqueadas, cada una de ellas adaptada para serajustada sobre una porción del conjunto (20) de devanado,

y dos piezas (12, 18) de tapón extremo,

teniendo cada una de las piezas (12, 18) de tapón extremo una superficie exterior (13, 19) arqueada hacia fueraque es generalmente convexa según se mira a lo largo del eje longitudinal del conjunto (10) de estátor,y una superficie interior que tiene una sección (34) de muesca adaptada para ser ajustada sobre una porciónextrema del conjunto (10) de devanado.

Componente de estátor en polvo de metal magnético

Antecedes de la invención La presente invención se refiere a componentes de núcleo para su uso en máquinas eléctricas y, más en particular, 5 a un conjunto de estátor para su uso en una máquina eléctrica, generalmente un motor eléctrico.

Las máquinas eléctricas tales como los motores y los generadores tienen un elemento estacionario, normalmente denominado estátor, y unos elementos móviles o giratorios, normalmente denominados rotor. La interacción entre el estátor y el rotor se produce mediante la interacción de un campo magnético generado ya sea por el estátor o por el rotor. Dicho campo magnético está generado o inducido normalmente por corrientes eléctricas en un devanado, situado ya sea en el estátor o en el rotor. Dicho devanado comprende normalmente una pluralidad de bobinas enrolladas alrededor de un soporte para devanado. El soporte para devanado está compuesto normalmente por un material magnético blando que tradicionalmente está fabricado con láminas de materiales de acero selectos. Las láminas están aisladas entre sí para reducir las corrientes parásitas.

Un problema del diseño de tales máquinas eléctricas es la necesidad o el deseo de reducir el espacio libre mejorando el factor de relleno de los devanados. Resulta deseable que los devanados llenen tanto espacio abierto como sea posible para mejorar la interacción del campo magnético entre el estátor y el rotor. Esto produce un motor o generador más eficiente. Tal terminología se conoce como densidad de potencia del motor.

Es conocida la opción de reemplazar los materiales de acero laminados de los núcleos del estátor o del rotor con partículas de polvo ferromagnético, que se compactan en una operación metalúrgica de polvo para formar el 20 soporte para devanado. Las propias partículas de polvo ferromagnético están aisladas entre sí, por lo que el producto compactado resultante presenta una baja pérdida por corrientes parásitas de manera similar al uso de paquetes de materiales de acero laminados. En las Patentes Estadounidenses N.os 6.956.307, 6.300.702 y

6.441.530 se da a conocer el mencionado uso de metal en polvo compactado, compuesto por partículas de polvo ferromagnético para núcleos de máquinas eléctricas. El documento del IEEE “Transactions on Industr y

Applications”, Vol. 36, Nº 4, págs. 1077-1084, Julio de 2000, de Jack y otros, también da a conocer un servomotor de hierro en polvo.

Por consiguiente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un conjunto de estátor mejorado para su uso en una máquina eléctrica en el cual se reduzca el factor de llenado de los devanados y, por lo tanto, se mejore la densidad de potencia del propio motor.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un conjunto de estátor mejorado para su uso en máquinas eléctricas en el cual el conjunto de estátor utilice componentes compuestos de polvo ferromagnético compactado.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un conjunto de estátor mejorado para una máquina eléctrica y, más específicamente, un conjunto de estátor mejorado para su uso en un motor o generador eléctrico. De acuerdo con la presente invención se proporciona un conjunto de estátor según se define en la reivindicación 1.

El conjunto de estátor mejorado comprende una pluralidad de componentes. Cada conjunto de estátor forma una sección arqueada del propio estátor, que se entiende como una estructura generalmente cilíndrica. Cada conjunto de estátor comprende un soporte interior, un conjunto de devanado, una pieza trasera, y dos tapones extremos. Cada conjunto de estátor es adyacente a otro conjunto de estátor similar a lo largo de un plano circunferencial del

propio estátor.

Adicionalmente, cada componente de soporte interior, la pieza trasera, y los tapones extremos están formados por partículas de polvo ferromagnético. Tales partículas de polvo ferromagnético están mutuamente aisladas. Las partículas de polvo metálico ferromagnético se forman por presión en una operación en la que se le da al metal en polvo una forma sólida.

Una característica de la presente invención es que tal conjunto de estátor mejorado, compuesto por una pluralidad de secciones formadas por partículas metálicas de polvo ferromagnético, proporciona un rendimiento mejorado debido a la reducción en las pérdidas de corrientes parásitas de la máquina eléctrica. Tal rendimiento mejorado se debe principalmente a la eliminación de espacios abiertos al mejorar el factor de llenado de los devanados dentro del conjunto de estátor. Dicho llenado mejorado de espacios abiertos dentro del conjunto de estátor también 50 mejora la densidad de potencia del motor.

Breve descripción de los dibujos En los dibujos,

La Fig. 1 es una vista en perspectiva, mostrándose los componentes individuales separados, de un conjunto de estátor de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un conjunto de estátor de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Fig. 3 es una vista en perspectiva de un conjunto de estátor con un agente adhesivo que encapsula los componentes del conjunto de estátor, y

La Fig. 4 es una vista en sección transversal de un estátor compuesto por una pluralidad de conjuntos de estátor 10 de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferentes Con referencia a la Fig. 1 de los dibujos, se muestra en general un conjunto de estátor con el número 10. Puede observarse que el conjunto 10 de estátor está compuesto en general por un componente 24 de soporte interior, con una forma generalmente rectangular, que tiene una superficie interior 28 arqueada hacia dentro y una superficie 15 exterior 30 arqueada hacia fuera. Otra forma de ver el componente 24 de soporte interior es decir que la superficie interior 28 es cóncava a lo largo del eje longitudinal del componente interior 24, y que la superficie exterior 30 es convexa a lo largo del eje longitudinal del componente 24 de soporte interior. Pueden observarse unas guías 26 de devanado que están elevadas y se extienden desde la superficie exterior 30 del componente 24 de soporte interior. Cada guía 26 de devanado se muestra con una superficie exterior de sección arqueada o circular y una superficie interior generalmente recta.

Puede observarse que el devanado 20 tiene una forma generalmente oval, y está compuesto por numerosos devanados de cable eléctrico aislado. Un conductor 22 de devanado se extiende hacia fuera desde el devanado 20 para permitir una conexión eléctrica apropiada en la configuración final del conjunto 10 de estátor. Puede observarse que el devanado 20 ajusta alrededor de las guías 26 para permitir la separación estrecha del

componente 24 de soporte interior adyacente al devanado 20.

Puede observarse que los tapones extremos 12 y 18 son idénticos, con una superficie exterior 13 para el tapón extremo 12 y una superficie 19 para el tapón extremo 18, que son arqueadas hacia fuera, o generalmente convexas a lo largo de un eje longitudinal del conjunto 10 de estátor. Adicionalmente, puede observarse que el tapón extremo 18 tiene una muesca 34 que está formada para encajar en un extremo del devanado 20. Por consiguiente, puede observarse que el tapón extremo 18 proporciona un ajuste sin huelgo, al igual que el tapón extremo 12, con los extremos del devanado 20. Adicionalmente, puede observarse que los tapones extremos 12 y 18 están muy próximos a la superficie exterior 30 del componente 24 de soporte interior.

Las piezas traseras 14 y 16 son idénticas, y puede observarse que son adyacentes entre sí y están situadas hacia dentro y adyacentes a los tapones extremos 12 y 18. Puede observarse que cada pieza trasera 14 y 16 tiene una 35 superficie exterior 21 arqueada hacia fuera para la pieza trasera 14 y una superficie 23 arqueada hacia fuera para la pieza trasera 16. Adicionalmente, la pieza trasera 16 se muestra con una sección 36 de muesca situada cerca de un borde lateral de la pieza trasera 16, y otra sección de muesca adyacente al otro borde lateral de la pieza trasera 16. La pieza trasera 14 tiene unas secciones de muesca similares. La sección 36 de muesca y la sección de muesca similar adyacente al otro borde lateral de la pieza trasera 16 tienen una forma preferentemente arqueada para adaptarse lo más posible a la superficie superior del devanado 20. Sin embargo, si por cualquier razón el devanado 20 tuviera que tener una forma que no fuera arqueada, entonces los orificios 36 de muesca y el otro orificio de muesca... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de estátor para su uso en una máquina eléctrica, comprendiendo el conjunto (10) de estátor un componente (24) de soporte interior que tiene una configuración generalmente rectangular,

y que tiene una superficie interior (28) arqueada hacia dentro que es generalmente cóncava según se mira a lo largo del eje longitudinal del componente (24) de soporte interior, y que tiene una superficie exterior (30) arqueada hacia fuera que es generalmente convexa según se mira a lo largo del eje longitudinal del componente (24) de soporte interior, y que tiene al menos una guía (26) de devanado que sobresale desde la superficie exterior convexa (30) ,

un conjunto (20) de devanado de una configuración generalmente oval ajustado alrededor de las guías (26) de devanado, y al menos una pieza trasera (14, 16) ; caracterizado por: la al menos una pieza trasera (14, 16) que tiene una superficie exterior (21, 23) generalmente convexa según se mira a lo largo del eje longitudinal del conjunto (10) de estátor,

y una superficie interior que tiene dos secciones (36) de muesca arqueadas, cada una de ellas adaptada para ser ajustada sobre una porción del conjunto (20) de devanado, y dos piezas (12, 18) de tapón extremo, teniendo cada una de las piezas (12, 18) de tapón extremo una superficie exterior (13, 19) arqueada hacia fuera

que es generalmente convexa según se mira a lo largo del eje longitudinal del conjunto (10) de estátor,

y una superficie interior que tiene una sección (34) de muesca adaptada para ser ajustada sobre una porción extrema del conjunto (10) de devanado. 2. El conjunto de estátor de la reivindicación 1, en el que dos guías (26) de devanado sobresalen desde la superficie exterior convexa (30) del componente (24) de

soporte interior, para proporcionar soportes para el conjunto (20) de devanado.

3. El conjunto de estátor de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que cada pieza trasera (14, 16) incluye una sección (38) de soporte interior que sobresale desde la superficie interior, formando la sección (38) de soporte interior una porción de cada una de las secciones (36) de muesca arqueadas.

4. El conjunto de estátor de cualquier reivindicación precedente, en el que el componente (24) de soporte interior está compuesto por partículas de polvo ferromagnético formadas para conformar el componente de soporte interior.

5. El conjunto de estátor de cualquier reivindicación precedente, en el que cada pieza trasera (14, 16) está compuesta por partículas de polvo metálico ferromagnético formadas

para conformar la pieza trasera.

6. El conjunto de estátor de cualquier reivindicación precedente, en el que cada pieza (12, 18) de tapón extremo está compuesta por partículas de polvo metálico ferromagnético formadas para conformar las piezas de tapón extremo. 7. El conjunto de estátor de cualquier reivindicación precedente,

en el que cada pieza trasera (14, 16) incluye una superficie de borde, y cada pieza de tapón extremo adyacente incluye una superficie (52) de acoplamiento complementaria.

8. El conjunto de estátor de la reivindicación 7,

en el que se utiliza un agente adhesivo (56) para sujetar la pieza trasera (14, 16) a una pieza trasera (12, 18) adyacente.

9. El conjunto de estátor de las reivindicaciones 1, 2 ó 3,

en el que el componente (24) de soporte interior, la al menos una pieza trasera (14, 16) y las piezas (12, 18) de tapón extremo están compuestos por partículas de polvo metálico ferromagnético formadas para conformar el componente (24) de soporte interior, la al menos una pieza trasera (14, 16) y las piezas (12, 18) de tapón extremo.