Disposición para acoplar un imán a un rotor, y un rotor.

Una disposición para acoplar un imán permanente a un rotor (1) de una máquina eléctrica en la que el rotor (1) comprende al menos dos polos magnéticos (2),

y entre dos polos magnéticos (2) hay un entrehierro polar (13), los imanes permanentes (4) pueden ser instalados en la superficie del núcleo magnético (3), y una pieza polar (5) puede ser instalada en el lado del imán permanente (4) enfrente del entrehierro (6), caracterizada por que unos medios de fijación (9a-b) están en los lados (8) de la pieza polar (5) enfrente del entrehierro polar (13) para acoplar la pieza polar (5) al rotor (1) mediante unas piezas de bloqueo (10a-g), y porque los medios de fijación (9a-b) están conectados a la pieza polar (5) mediante una junta articulada.

Disposición para acoplar un imán a un rotor, y un rotor

Alcance de la invención.

La invención se refiere a una disposición para acoplar un imán permanente a un rotor de acuerdo con el Preámbulo en la Reivindicación 1, y un rotor de acuerdo con la parte de preámbulo de la Reivindicación 13.

Técnica anterior.

En una máquina síncrona de imán permanente se genera un campo magnético mediante unos imanes permanentes instalados en el rotor de la máquina. Los imanes permanentes están encajados en la superficie del rotor enfrente del entrehierro, o bien los imanes permanentes están embutidos en el núcleo magnético del rotor. La mayoría de las veces el núcleo magnético está hecho de unas láminas de hierro ferromagnético dispuestas en un núcleo de láminas que se extienden en la dirección de la longitud del rotor. El criterio de diseño para dimensionar los imanes permanentes y el núcleo de láminas es la potencia de excitación requerida por la máquina eléctrica. La estructura mecánica y la fijación de los diferentes componentes están afectadas por factores tales como las fuerzas que actúan sobre ellos y por el tamaño de la máquina eléctrica.

Un imán permanente es un componente fabricado a partir de un material magnéticamente duro y que es capaz de conservar su magnetismo permanentemente después de la magnetización. Los imanes permanentes se fabrican, por ejemplo, a partir de una mezcla de AlNiCo que incluye aluminio, níquel, cobalto y acero, o a partir de materiales cerámicos o de metales de tierras raras.

Puesto que los imanes permanentes están embutidos en el núcleo magnético de un rotor formado a partir de unas láminas uniformes de una forma característica, se generarán unos cuellos delgados a ambos lados del imán permanente que soportan la pieza polar. Cuando el rotor gira a una velocidad no normal o a una velocidad variable los cuellos delgados resisten la carga ocasionada por las fuerzas centrífugas generadas por el polo y los imanes, y se dirige una carga alternativa a los cuellos delgados. La carga alternativa causa fatiga, y los esfuerzos de fatiga permitidos son significativamente menores que los esfuerzos estáticos permitidos. Además, parte del flujo generado por los imanes se pierde debido al flujo de dispersión cortocircuitado por los cuellos delgados.

Las fuerzas centrífugas tienden también a causar transiciones en el polo. Con el fin de impedir cualesquiera transiciones los cuellos tienen que ser capaces de mantener una compresión fuerte.

Un método caracterizado de acoplamiento de imanes permanentes a la superficie del rotor enfrente del entrehierro es pegar los imanes permanentes a la superficie del rotor e instalar una ligadura de soporte hecha de fibra de carbono alrededor del rotor. Una desventaja de la realización es una reducción en el entrehierro mecánico entre el estator y el rotor, que puede causar problemas en la instalación o daños en la banda de ligadura durante la instalación o cuando gira el rotor.

El documento de la publicación japonesa JP 2003143786 describe un rotor para una máquina eléctrica en el que cada imán permanente está cubierto por un dispositivo de retención. Dicho dispositivo de retención está solapado con el dispositivo de retención contiguo y los dispositivos de retención de los polos contiguos están fijados entre sí por pasadores. La estructura del dispositivo de retención está anclada a la horquilla de articulación del rotor con vigas en I.

Descripción de la invención.

El fin de la presente invención es crear una disposición para acoplar un imán a un rotor y crear un rotor en el que el flujo de dispersión sea lo menor posible, reducir el desgaste en el material magnético, y en el que la capacidad de resistir la carga originada por las fuerzas centrífugas del polo y los imanes esté en un buen nivel sin aumentar el entrehierro entre el estator y el rotor.

Con el fin de conseguir esto, la invención está caracterizada por las características especificadas en la sección de características de las Reivindicaciones 1 y 13. Algunas otras realizaciones preferidas de la invención tienen las características especificadas en las reivindicaciones dependientes.

En una disposición de acuerdo con la invención para acoplar un imán permanente a un rotor de una máquina eléctrica, el rotor comprende al menos dos polos magnéticos. Hay un entrehierro polar entre dos polos magnéticos. Los imanes permanentes pueden instalarse en la superficie del núcleo magnético, y una pieza polar puede instalarse en el lado del imán permanente enfrente del entrehierro. Los lados de la pieza polar enfrente del entrehierro polar comprenden unos medios de fijación para acoplar la pieza polar al rotor mediante las piezas de bloqueo. Los medios de fijación están conectados a la pieza polar mediante una junta articulada.

En una máquina eléctrica de acuerdo con la invención el rotor comprende al menos dos polos magnéticos. Existe un entrehierro polar entre dos polos magnéticos. Los imanes permanentes están instalados en la superficie del núcleo magnético, y una pieza polar está instalada en el lado del imán permanente enfrente del entrehierro. Los lados de la pieza polar enfrente del entrehierro polar comprenden unos medios de fijación para acoplar la pieza polar al rotor mediante las piezas de bloqueo. Los medios de fijación están conectados a la pieza polar mediante una junta articulada.

Para acoplar el imán permanente la invención utiliza una pieza polar desmontable que está acoplada al rotor por unos medios de fijación independientes y unas piezas de bloqueo. De este modo la carga originada por las fuerzas centrífugas se divide igualmente entre la pieza polar y los medios de fijación. Debido a la fuerza centrífuga originada por el polo y los imanes permanentes es resistida por unas piezas independientes, su material y forma pueden ser mantenidos independientes del dimensionamiento de la máquina eléctrica. Esta realización produce una buena capacidad para soportar la carga debida a las fuerzas centrífugas generadas por el polo y los imanes permanentes.

Los lados de la pieza polar enfrente del entrehierro comprenden unos medios de fijación que están conectados a la pieza polar mediante una junta articulada. Debido a la junta articulada el acoplamiento a la pieza polar puede realizarse de modo que no produzca un momento de flexión en la pieza polar y en los medios de fijación durante la carga y el pretensionado. El momento de flexión produce un esfuerzo de flexión en la estructura, por ejemplo en las conexiones con pernos o en los cuellos de láminas eléctricas uniformes, que debilita la estructura.

La junta articulada puede estar formada entre los medios de fijación y la pieza polar mediante un pasador que atraviesa los medios de fijación y la pieza polar.

La junta articulada puede también estar formada entre las piezas de bloqueo de los medios de fijación. En este caso los medios de fijación están soportados en ambos extremos mediante una junta articulada, y solamente resiste tensiones. Toda el área de la sección recta de los medios de fijación puede ser utilizada cuando los medios de fijación solamente soportan un esfuerzo unidireccional, y esfuerzos de tracción o de compresión. Además, es más fácil dimensionar las piezas debido a que solamente necesitan resistir esfuerzos de tracción. Esto también aumenta la fiabilidad de la estructura.

En la realización de acuerdo con la invención las piezas que resisten fuerzas centrífugas pueden ser pretensionadas cuando se acopla el imán permanente, en cuyo caso pueden minimizarse las transiciones causadas por las fuerzas centrífugas en el polo. La eliminación de transformaciones asegura que no habrá fluctuación de los esfuerzos en la estructura, lo que de este modo evita la fatiga estructural. La fuerte compresión de la cara polar contra el imán permanente producida mediante piezas de fijación y de bloqueo se hace uniforme a medida que el rotor gira cuando las fuerzas centrífugas tienden a empujar el imán permanente hacia el entrehierro en una dirección radial.

La realización de acuerdo con la invención no reduce el entrehierro entre el rotor y el estator debido a que las piezas de fijación y de bloqueo no se extienden fuera de la superficie exterior de la cara polar enfrente del entrehierro.

De acuerdo con una realización de la invención, se generan unas acanaladuras en los lados de la pieza polar en donde pueden ser encajados los medios de fijación.

De acuerdo con otra realización de la invención, la pieza polar está hecha de láminas de formas diferentes que están unidas conjuntamente de modo que en los lados de la... [Seguir leyendo]

1. Una disposición para acoplar un imán permanente a un rotor (1) de una máquina eléctrica en la que el rotor (1) comprende al menos dos polos magnéticos (2) , y entre dos polos magnéticos (2) hay un entrehierro polar (13) , los imanes permanentes (4) pueden ser instalados en la superficie del núcleo magnético (3) , y una pieza polar (5) puede ser instalada en el lado del imán permanente (4) enfrente del entrehierro (6) , caracterizada por que unos medios de fijación (9a-b) están en los lados (8) de la pieza polar (5) enfrente del entrehierro polar (13) para acoplar la pieza polar (5) al rotor (1) mediante unas piezas de bloqueo (10a-g) , y porque los medios de fijación (9a-b) están conectados a la pieza polar (5) mediante una junta articulada.

2. Una disposición de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizada por que unas acanaladuras (12) están generadas en los lados (8) de la pieza polar (5) en donde los medios de fijación (9a-b) pueden ser encajados en las acanaladuras (12) .

3. Una disposición de acuerdo con la Reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que la pieza polar (5) está formada por láminas (11) de formas diferentes.

4. Una disposición de acuerdo con la Reivindicación 3, caracterizada por que las láminas (11) están acopladas conjuntamente de modo que unas acanaladuras paralelas (12) están formadas en los lados (8) de la pieza polar (5) .

5. Una disposición de acuerdo con la Reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que la pieza polar (5) está hecha de hierro macizo.

6. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que la fuerza de compresión radial (r) de la pieza polar (5) hacia el imán permanente (4) puede ajustarse mediante unas piezas de bloqueo (10a-g) .

7. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que los medios de fijación (9a-b) están hechos de un material no magnético.

8. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las 1. 6 ó 7, caracterizada por que la pieza de bloqueo (10a-g) está acoplada al entrehierro (13) .

9. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las 1. 6 ó 7, caracterizada por que la pieza de bloqueo (10a-g) está acoplada a la lámina intermedia (15) acoplada al extremo del paquete de láminas (14) de un rotor formado por láminas.

10. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que un pasador (18) atraviesa los medios de fijación (9a-b) y la pieza polar (5) , que forman una junta.

11. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que los medios de fijación (9a-b) están conectados a las piezas de bloqueo (10a-g) mediante una junta articulada.

12. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que los medios de fijación (9a-b) comprenden una tira alargada con un agujero (19) para el pasador (18) al menos en un extremo.

13. Un rotor (1) de una máquina eléctrica que comprende una disposición de acuerdo con la Reivindicación 1.

14. Un rotor de acuerdo con la Reivindicación 13, caracterizado por que unas acanaladuras (12) están generadas en los lados (8) de la pieza polar (5) en donde los medios de fijación (9a-b) pueden ajustarse en las acanaladuras (12) .

15. Un rotor de acuerdo con la Reivindicación 13 ó 14, caracterizado por que la pieza polar (5) está formada por unas láminas (11) de formas diferentes.

16. Un rotor de acuerdo con la Reivindicación 15, caracterizado por que las láminas (11) están unidas conjuntamente de modo que se forman unas acanaladuras paralelas (12) en los lados (8) de la pieza polar (5) .

17. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las 1. a 16, caracterizado por que la fuerza de compresión radial (r) de la pieza polar (5) hacia el imán permanente (4) puede ajustarse mediante las piezas de bloqueo (10a-g) .

18. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las 1. ó 17, caracterizado por que la pieza de bloqueo (10a-g) está acoplada al entrehierro (13) .