Dispositivo de limitación de la temperatura del bobinado inductor del rotor de una máquina eléctrica rotativa y dispositivo de carga de una batería provisto de un dispositivo de control de este tipo.

Dispositivo de control de la temperatura del bobinado inductor del rotor de una máquina eléctrica rotativa como unalternador,

en particular para vehículo automóvil, del tipo que comprende unos medios indicadores de la temperaturadel rotor y unos medios de regulación de la corriente de excitación del rotor en función de la temperatura indicada,caracterizado porque los medios indicadores de la temperatura del rotor están formados por la resistencia deldevanado inductor (FD) del rotor, porque comprende unos medios de establecimiento del valor de la resistencia deldevanado inductor a partir de al menos tres parámetros, esto es la relación cíclica de la señal de excitación, el valorde la corriente de excitación y el valor de la tensión regulada de la fuente de alimentación de energía eléctrica,porque comprende unos medios para calcular el valor medio de la corriente de excitación, y porque el valor medio dela corriente de excitación se establece a partir de los valores de cresta positiva y cresta negativa de la corriente deexcitación, medidas justo después del cierre del conmutador de excitación de paso de la corriente de excitación yjusto antes de la apertura del conmutador.

Dispositivo de limitación de la temperatura del bobinado inductor del rotor de una máquina eléctrica rotativa y dispositivo de carga de una batería provisto de un dispositivo de control de este tipo 5

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo de control de la temperatura del bobinado inductor del rotor de una máquina eléctrica rotativa como un alternador, en particular para vehículo automóvil, del tipo que comprende unos medios indicadores de la temperatura del rotor y unos medios de regulación de la corriente de excitación del rotor en función de la temperatura indicada.

La invención también se refiere a un dispositivo de carga de una batería de vehículo automóvil, que comprende un alternador.

Estado de la técnica En los dispositivos que se conocen de este tipo, para reducir la corriente de excitación y el caudal del alternador en caso de sobrecalentamiento, se utilizan unos limitadores térmicos internos al regulador, para proteger este último. En el documento US 6 081 103, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, se recurre a un sensor de temperatura integrado en el regulador de tensión para regular la corriente de excitación del rotor. Esta solución recurre a un elemento adicional. En efecto, la diferencia de temperatura entre el rotor y el regulador puede variar enormemente. Una solución más precisa consiste en utilizar unas sondas térmicas dispuestas en el exterior del regulador. Pero esta solución precisa unas conexiones entre la sonda y el regulador y es, por lo tanto, más cara que los limitadores térmicos internos al regulador. Además, resulta difícil colocar estas sondas térmicas en el conjunto rotativo que es el rotor de un alternador.

Objeto de la invención La presente invención tiene como objetivo ofrecer una solución satisfactoria al problema que se acaba de exponer.

Este objetivo se consigue mediante la reivindicación 1.

De acuerdo con una característica de la invención, el regulador comprende unos medios de reducción de la corriente 35 de excitación cuando el valor de la resistencia es igual o superior a un valor predeterminado.

De acuerdo con otra característica de la invención, el dispositivo de control de la temperatura comprende un dispositivo de medición de la corriente de excitación.

De acuerdo con otra característica más de la invención, el sistema de acuerdo con la invención comprende unos medios para calcular el valor medio de la corriente de excitación.

De acuerdo con otra característica más de la invención, el regulador comprende unos medios de medición del valor de cresta negativa de la corriente de excitación justo después del cierre del conmutador de excitación y el valor de 45 cresta positiva de esta corriente justo antes de la apertura de este conmutador y el medio de cálculo está adaptado para calcular el valor medio de los valores de crestas negativas y crestas positivas.

De acuerdo con otra característica más de la invención, el valor medio se establece en varios periodos de la señal de excitación.

El dispositivo de carga de la batería, en particular de vehículo automóvil, se caracteriza porque comprende un dispositivo de control de acuerdo con la invención.

Breve descripción de los dibujos 55 La invención se entenderá mejor y se mostrarán de manera más clara otros objetivos, características, detalles y ventajas de esta en la descripción explicativa que viene a continuación, que se hace en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos dados únicamente a título de ejemplo que ilustra un modo de realización de la invención y en los que:

- la figura 1 ilustra la forma de una señal de control de excitación y de la corriente de excitación que atraviesa el bobinado de excitación del rotor de un alternador, para mostrar el procedimiento de establecimiento del valor medio de la corriente de excitación, de acuerdo con la invención;

- la figura 3 ilustra las formas de una señal de control de la excitación, de la corriente de excitación, de la corriente que atraviesa el conmutador de control de la excitación, así como dos de las tensiones que intervienen en el circuito de la figura 2.

- la figura 2 muestra el esquema de un circuito regulador que permite la medición de la corriente de excitación que atraviesa el bobinado de excitación del rotor de alternador; y

Ejemplos de realización de la invención El sistema de control de acuerdo con la invención se describirá a continuación en una aplicación en un alternador de alta velocidad que forma parte de un dispositivo de carga de la batería, por ejemplo de un vehículo automóvil, y está equipado con un regulador de la tensión de la batería.

Como se sabe, un alternador polifásico para vehículo automóvil comprende una polea destinada a conectarse al motor de combustión interna del vehículo y a solidarizarse con el extremo delantero de un árbol de rotor, un palier delantero que lleva en el centro un rodamiento de bolas delantero, un palier trasero que lleva en el centro un rodamiento de bolas trasero, un estator que comprende un cuerpo de estator ranurado que lleva un bobinado de estator, un rotor solidario del árbol de rotor cuyos extremos axiales están montados en los rodamientos de bolas respectivamente delantero y trasero, un dispositivo de rectificación para transformar la corriente alternativa producida por el bobinado del estator en una corriente continua, un porta-escobillas y un regulador de tensión conectado a las escobillas del porta-escobillas.

Asimismo están previstos unos medios de refrigeración del alternador.

En una forma de realización, los medios de refrigeración comprenden al menos un ventilador interno solidario con uno de los extremos axiales del rotor. Este ventilador genera una circulación de aire. Para ello, el palier adyacente está perforado.

La mayoría de las veces se prevén dos ventiladores en cada extremo axial del rotor. Los ventiladores se instalan por debajo de los extremos del bobinado del estator formando unos rodetes a ambos lados del cuerpo del estator. Este bobinado comprende varios devanados, esto es al menos uno por fase que comprende el estator polifásico.

De manera alternativa, los palieres delantero y trasero están conformados para formar una cámara para la circulación de un fluido de refrigeración, como el fluido de refrigeración del motor térmico del vehículo.

De manera conocida, el rotor comprende dos ruedas polares entre las cuales está montado un núcleo que lleva un devanado inductor cuyos extremos están conectados a unos anillos colectores en contacto con los cuales se frotan las escobillas del porta-escobillas que lleva el palier trasero. Para una mayor precisión se remitirá por ejemplo al documento WO 01/69762, en particular a la figura 3; siendo las ruedas polares unas ruedas polares de garras con unos dientes de orientación axial imbricadas. Así pues, cuando el devanado inductor del rotor está activo, este está, de manera conocida, formado por unos polos magnéticos Norte-Sur. El regulador permite limitar la tensión en la salida del dispositivo de rectificación conectado a la red de a bordo y a la batería del vehículo.

El núcleo del rotor puede ser independiente de las ruedas polares o estar constituido por dos medios núcleos.

En un modo de realización, el palier trasero lleva el dispositivo de rectificación y el regulador.

De manera alternativa, tal y como se describe en el documento WO01/69762 el regulador y el dispositivo de rectificación están montados en el exterior del alternador.

El circuito de un regulador de este tipo se ilustra en la figura 2. Es necesario proteger el alternador y su rotor en particular para evitar su sobrecalentamiento.

El sistema de acuerdo con la invención se basa en el descubrimiento de que la resistencia del devanado inductor, también denominado bobinado de excitación o bobinado rotórico, del rotor se puede utilizar como criterio indicador de la temperatura del devanado inductor y, por lo tanto, desempeñar la función de una sonda térmica, con la ventaja 55 de que esta sonda no es un elemento adicional que se debe añadir y colocar en las partes calientes del alternador como el puente rectificador, el estator o en el regulador, como se conoce del estado de la técnica.

En efecto, el devanado inductor del rotor de los alternadores se fabrica por lo general de cobre, cuya resistencia varía enormemente con la temperatura, que podría ser del orden de un 70 % entre las temperaturas de 25º C y 200 ºC. Cuando el valor de esta resistencia se vuelve demasiado alto, se deduce que el rotor está demasiado caliente y que es necesario reducir... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de control de la temperatura del bobinado inductor del rotor de una máquina eléctrica rotativa como un alternador, en particular para vehículo automóvil, del tipo que comprende unos medios indicadores de la temperatura 5 del rotor y unos medios de regulación de la corriente de excitación del rotor en función de la temperatura indicada, caracterizado porque los medios indicadores de la temperatura del rotor están formados por la resistencia del devanado inductor (FD) del rotor, porque comprende unos medios de establecimiento del valor de la resistencia del devanado inductor a partir de al menos tres parámetros, esto es la relación cíclica de la señal de excitación, el valor de la corriente de excitación y el valor de la tensión regulada de la fuente de alimentación de energía eléctrica,

porque comprende unos medios para calcular el valor medio de la corriente de excitación, y porque el valor medio de la corriente de excitación se establece a partir de los valores de cresta positiva y cresta negativa de la corriente de excitación, medidas justo después del cierre del conmutador de excitación de paso de la corriente de excitación y justo antes de la apertura del conmutador.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende unos medios de reducción de la corriente de excitación (Iexc) cuando el valor de la resistencia es igual o superior a un valor predeterminado.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque comprende un dispositivo de medición de la corriente de excitación. 20

4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor medio de la corriente de excitación se establece en varios periodos de la señal de excitación.

5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un

dispositivo de medición de la corriente de excitación (1) , un circuito de memorización del valor medido (2) y un circuito de salida (3) adaptado para emitir unas señales representativas del nivel de corriente de excitación (Iexc) .

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el circuito de medición de la corriente de excitación comprende un transistor (Tm) montado como un espejo de corriente con un transistor de potencia (Tex)

conectado en serie con el devanado inductor (FD) , y porque el transistor de potencia (Tex) recibe una señal de control de excitación constituida por una señal con modulación de ancho de amplitud.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el circuito de memorización (2)

comprende un circuito contador/descontador (CD) . 35

8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el circuito de salida (3) comprende un generador de corriente, un selector (Com) y un circuito de espejo de corriente.

9. Dispositivo de carga de la batería para vehículo automóvil que comprende un alternador, caracterizado porque 40 comprende un dispositivo de control de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.