Motor eléctrico.

Motor eléctrico (1) con un estator (2) y un rotor (4) excitado por imanes permanentes,

radialmente simétrico y previstopara la rotación con respecto al estator coaxial (2) alrededor de un eje de motor común (X), presentando el estator (2)un núcleo de hierro (6) simétrico radialmente con un determinado número (N) de dientes de estator (10) adyacentes endirección perimetral sobre ranuras de estator (8) y aberturas de ranura (8a ) respectivamente, y presentando el rotor (4)un determinado número (P) de imanes polares (14) distribuidos sobre el perímetro y adyacentes a través detransiciones polares (14a) y estando conformado radialmente un entrehierro (18) acorde al perímetro entre los imanespolares de rotor (14) y los dientes de estator (10), presentando cada diente de estator (10) en su superficie (20)orientada hacia el entrehierro (18) a partir de sus zonas laterales en dirección perimetral adyacentes a las aberturas deranura (8a) colindantes por ambos lados, un área topográfica (22) en relieve, acrecentando parcialmente de formaradial el entrehierro (18) respectivamente con al menos un rebaje cóncavo (24) y que tiene una trayectoria continuaondulada en dirección perimetral, libre de saltos y bordes, presentando cada área topografía ondulada (22) varios,sobre todo dos o tres rebajes (24) cóncavos que se fusionan continuamente unos en otros, uniéndose en direcciónperimetral entre sí y decreciendo sus profundidades medidas radialmente al aumentar la distancia angular (φ) del ejecentral de la ranura (26).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10159797.

Solicitante: EBM-PAPST MULFINGEN GMBH & CO.KG.

Inventor/es: KROTSCH,JENS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02K1/14 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 1/00 Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos para relés H01H 50/16). › Núcleos estatóricos de polos salientes.
  • H02K29/03 H02K […] › H02K 29/00 Motores o generadores con dispositivos de conmutación no mecánicos, p. ej. tubos de descarga o dispositivos semiconductores. › con un circuito magnético especialmente adaptado para evitar ondulaciones del par motor o problemas del encendido automático.

PDF original: ES-2444770_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Motor eléctrico El presente invento trata de un motor eléctrico con un estator y un rotor excitado por imanes permanentes, radialmente simétrico y previsto para la rotación con respecto al estator coaxial alrededor de un eje de motor común Por el documento EP 1 246 349 A2 se conoce un motor eléctrico con un estator y un rotor excitado por imanes permanentes, radialmente simétrico y previsto para la rotación con respecto al estator coaxial alrededor de un eje de 10 motor común, presentando el estator un núcleo de hierro simétrico radialmente con un determinado número de dientes de estator adyacentes en dirección perimetral sobre ranuras de estator y aberturas de ranura respectivamente. En este caso, el rotor presenta un determinado número de imanes polares distribuidos sobre el perímetro y adyacentes a través de transiciones polares, estando conformado radialmente un entrehierro acorde al perímetro entre los imanes polares de rotor y los dientes de estator, presentando cada diente de estator en su superficie orientada hacia el entrehierro en dirección perimetral a partir de sus zonas laterales adyacentes a las aberturas de ranura colindantes por ambos lados, un área topográfica en relieve acrecentando parcialmente de forma radial el entrehierro respectivamente, con un rebaje cóncavo, cuyos bordes están redondeados esquemáticamente.

Por del documento US 2005/0023919 A1 se conoce un motor eléctrico con un estator y un rotor exitado por imanes permanentes, radialmente simétrico y previsto para la rotación con respecto al estator coaxial alrededor de un eje de motor común, presentando cada diente de estator en su superficie orientada hacia el entrehierro, ranuras auxiliares con un contorno rectangular con limitaciones en forma de cuentas.

Los motores de imanes permanentes conocidos se caracterizan por su alta eficiencia y son aptos, particularmente en una ejecución como un motor de rotor exterior, especialmente en las unidades de accionamiento para ventiladores y sopladores. Debido a las fluctuaciones de conductancia magnética a lo largo del entrehierro, producido a través de las ranuras del núcleo de hierro del estator, generalmente del paquete de chapa del estator, se producen en estos motores durante el funcionamiento, fluctuaciones de par de giro, los así llamados pares de reluctancia, que desfavorablemente pueden llevar a la excitación de vibraciones y ruidos. Especialmente en ventiladores que se utilizan en la tecnología de refrigeración y climatización, se requiere un funcionamiento silencioso con una alta eficiencia.

En el estado anterior de la técnica, los rebajes se utilizan para reducir los pares de reluctancia.

El documento DE 101 47 310 B4 describe segmentos de imán tipo concha con lados que se extienden oblicuamente en dirección axial. Debido a las también transiciones polares oblicuas se reducen en este caso los pares de reluctancia. Al mismo tiempo, sin embargo, disminuye de este modo el enlace de flujo magnético permanente y por lo tanto la densidad de par de giro y el grado de eficiencia en comparación con un diseño de transiciones rectilíneas. Por otra parte, la fabricación de esos segmentos de imán está ligada a costes adicionales.

Los segmentos de imán con lados que se extienden oblicuamente en dirección axial están descritos también en otros documentos pertinentes DE 199 01 310 A1 , DE 295 10 938 U1, JP 561 53 961 A, así como también en los documentos EP 0 375 228 B2 o bien US 4 933 584.

Los documentos EP 0 375 228 B2 y US 4 933 584 describen rebajes cóncavos que se extienden de forma rectangular o semicircular en los dientes de estator. Los rebajes se superponen en dirección perimetral discontinuamente con saltos y bordes. Además, tanto los rebajes como las ranuras se extienden oblicuamente en dirección axial. Además, la magnetización de los imanes permanentes en dirección axial está diseñada para funcionar de forma oblicua. Esto reduce de una manera conocida, no sólo el par de reluctancia, sino también la 50 densidad de par de giro y el grado de eficiencia del motor. En particular, una ranura que se extiende oblicuamente está ligada también a mayores costes para la colocación del devanado. Además, en este caso la inclinación conduce a una reducción del enlace de flujo del imán permanente y por lo tanto del par de giro.

El documento JP 56 153 961 A describe rebajes en los dientes con el objetivo de reducir el par de reluctancia, pero 55 con división de ranura desigual (ancho de los dientes) . De este modo se producen los dientes principales y auxiliares. Los rebajes tienen la forma de semicírculos cóncavos y se superponen discontinuamente en dirección perimetral con saltos y bordes. En cuanto a los ejes centrales de ranura los rebajes en los dientes son asimétricos. Además, la magnetización de los imanes permanentes se extiende oblicuamente y/o con desplazamiento en dirección axial. Tal inclinación reduce de manera conocida el enlace de flujo del imán permanente y por lo tanto la 60 densidad de par de giro y el grado de eficiencia del motor.

En otros documentos DE 28 50 478 C3, EP 0 081 524 B1, EP 0 473 534 B1 y EP 0 545 060 B1 se describen respectivamente imanes permanentes con lados rectilíneos, pero con transiciones polares oblicuas en base a la magnetización correspondiente.

Esta configuración tiene también un impacto negativo sobre la densidad de par de giro y el grado de eficiencia. Además, una transición polar oblicua tiene otra desventaja adicional. El ángulo de inclinación adecuado en realidad para la reducción de los pares de reluctancia depende en cada caso, de la longitud axial del estator o del núcleo de hierro de estator (paquete de chapa de estator) , de modo que para diferentes longitudes se deben mantener en reserva dispositivos de magnetización separados respectivamente.

El documento DE 37 10 658 A1 trata de un motor de corriente continua con un rotor que presenta imanes permanentes de múltiples piezas individuales en dirección perimetral, estando las piezas individuales dispuestas desplazadas contrapuestas entre sí en dirección perimetral. Esta disposición conduce básicamente a una reducción del par de reluctancia, pero desfavorablemente a expensas de la densidad de par de giro y del grado de eficiencia, y asociada a un aumento de los gastos de producción para la fijación de los sub-imanes y su magnetización.

En el documento DE 37 23 099 C2 se describe una versión con un entrehierro que varía periódicamente en dirección perimetral a través de elevaciones conductoras magnéticamente que se extienden axialmente en forma de levas en los dientes de estator. En este caso, las levas se proyectan en el entrehierro. En consideración de las inexactitudes de fabricación, el entrehierro debe estar diseñado en general más grande, con el fin de garantizar un espacio suficiente en el área de la leva. Sin embargo, esto reduce la densidad de par de giro y el grado de eficiencia, y/o se requiere un mayor coste de fabricación para lograr una mayor exactitud.

En el documento DE 103 03 848 A1 se describe una disposición asimétrica de los imanes en el perímetro del rotor para reducir el par de reluctancia. Esta solución está ligada a un gasto de fabricación adicional para el posicionamiento exacto de los imanes. Además, la asimetría producida de este modo tendrá una influencia negativa en el par electromagnético producido en forma de pares de alternancia adicionales frente a una disposición simétrica.

El presente invento se basa en el objeto de proporcionar un motor eléctrico descrito inicialmente del tipo genérico que presenta tanto un bajo par de reluctancia, así como al mismo tiempo una alta eficiencia y un elevado aprovechamiento de material (densidad de par de giro) . En otras palabras, se debe reducir el par de reluctancia sin afectar negativamente a la eficiencia y a la densidad de par de giro. Además, se debe poder producir el motor

eléctrico con un bajo esfuerzo técnico de fabricación.

Según el invento, esto se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Las características favorables del invento se exponen en las reivindicaciones dependientes y en la descripción posterior.

Por consiguiente, cada diente de estator presenta según el invento en su superficie curvada en forma de arco orientada hacia el entrehierro, en realidad correspondientemente al entrehierro en dirección perimetral, a partir de sus zonas laterales adyacentes a las aberturas de ranura colindantes por ambos lados, un área topográfica en relieve, acrecentando parcialmente de forma radial el entrehierro respectivamente, con múltiples rebajes cóncavos y con una trayectoria continua en dirección perimetral libre de saltos y bordes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Motor eléctrico (1) con un estator (2) y un rotor (4) excitado por imanes permanentes, radialmente simétrico y previsto para la rotación con respecto al estator coaxial (2) alrededor de un eje de motor común (X) , presentando el estator (2) 5 un núcleo de hierro (6) simétrico radialmente con un determinado número (N) de dientes de estator (10) adyacentes en dirección perimetral sobre ranuras de estator (8) y aberturas de ranura (8a ) respectivamente, y presentando el rotor (4) un determinado número (P) de imanes polares (14) distribuidos sobre el perímetro y adyacentes a través de transiciones polares (14a) y estando conformado radialmente un entrehierro (18) acorde al perímetro entre los imanes polares de rotor (14) y los dientes de estator (10) , presentando cada diente de estator (10) en su superficie (20) 10 orientada hacia el entrehierro (18) a partir de sus zonas laterales en dirección perimetral adyacentes a las aberturas de ranura (8a) colindantes por ambos lados, un área topográfica (22) en relieve, acrecentando parcialmente de forma radial el entrehierro (18) respectivamente con al menos un rebaje cóncavo (24) y que tiene una trayectoria continua ondulada en dirección perimetral, libre de saltos y bordes, presentando cada área topografía ondulada (22) varios, sobre todo dos o tres rebajes (24) cóncavos que se fusionan continuamente unos en otros, uniéndose en dirección perimetral entre sí y decreciendo sus profundidades medidas radialmente al aumentar la distancia angular (<) del eje central de la ranura (26) .

2. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque los dientes de estator (10) en las áreas topográficas onduladas (22) y en la zona de las aberturas de ranura (8a) , visto en dirección axial se extienden de forma rectilínea o 20 bien paralelamente respecto al eje de motor (X) .

3. Motor eléctrico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las áreas topográficas onduladas (22) están conformadas simétricamente en dirección perimetral con respecto a ejes centrales de ranura radiales (26) .

4 Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada área topográfica ondulada (22) con respecto al eje central de la ranura (26) de la ranura de estator adyacente (8) se extiende sobre un ángulo perimetral (<) en dirección de un eje central de diente (28) radial, siendo el ángulo perimetral (<) como máximo igual al cociente de todo el perímetro de estator de 360° dividido entre el doble del número (2N) de los dientes de estator (10) .

5. Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las áreas topográficas onduladas (22) con sus rebajes cóncavos (24) definen un rango de profundidad radial (LR) que abarca hasta 3 % del radio total (RG) del estator (2) .

6. Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en cada una de las áreas topográficas onduladas (22) a partir del eje central de la ranura (26) está dispuesto un primer rebaje cóncavo (24) en un primer área angular (<1) de , por ejemplo 4° a 6°.

7. Motor eléctrico según la reivindicación 6, caracterizado porque en el primer rebaje (24) se anexa continuamente un segundo rebaje cóncavo (24) con una profundidad radial preferentemente menor, que después del primer área angular 40 (<1) se extiende sobre un segundo área angular (<2) de, por ejemplo, 4º a 8°.

Motor eléctrico según la reivindicación 7, caracterizado porque en el segundo rebaje (24) se anexa de forma continua un tercer rebaje cóncavo (24) con una profundidad radial preferentemente reducida nuevamente, que se extiende preferentemente en conexión con el segundo área angular (<2) a través de un tercer área angular (<3) , de por ejemplo,

hasta 5°.

9. Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las transiciones polares (14a) del rotor

(4) están conformadas por medio de separaciones entre los elementos magnéticos o, mediante el uso de un imán de anillo o una banda magnética dispuesta en forma anular, a través de pasos por cero de la magnetización del rotor en 50 áreas de transición entre polaridades magnéticas opuestas.

Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los imanes polares de rotor (14) están conformados de forma rectilínea axialmente o bien axialmente paralelos con las transiciones polares (14a) .

11 Motor eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por un modelo de fabricación como un motor de rotor externo, envolviendo coaxialmente el rotor (4) al estator (2) .


 

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