Conjunto de rotor para máquinas de reluctancia síncrona.

Conjunto de rotor (51) para una máquina de reluctancia síncrona que comprende:

- una pluralidad de discos de rotor alineados radialmente (52), comprendiendo cada disco de rotor (52) un borde circunferencial (55) y una abertura central (57) formada para acoplar un árbol de rotor,

- comprendiendo cada disco de rotor (52) uno o más segmentos magnéticamente permeables (53a)-e)) y barreras magnéticamente aislantes (54a)-e)) colocadas de forma adyacente,

- una pluralidad de elementos de fijación que unen entre sí la pluralidad de discos de rotor radialmente alineados, caracterizado por que los elementos de fijación comprenden al menos un elemento de ajuste a presión (55a)-d)) dispuesto sobre una superficie plana de cada disco de rotor (52) y comprenden una deformación de una parte magnéticamente permeable del disco de rotor (52),

en el que la deformación en cada disco de rotor está dispuesta para aumentar la reluctancia magnética del disco de rotor (52) en un eje de cuadratura del disco de rotor.

Conjunto de rotor para máquinas de reluctancia síncrona La presente invención se refiere a conjuntos de rotor de máquinas de reluctancia síncrona y a un método de fabricación de los conjuntos de rotor, en particular, se refiere a conjuntos de rotor con elementos de fijación que proporcionan una unión mejorada de laminaciones de rotor.

Antecedentes de la invención Generalmente, las máquinas de reluctancia síncrona comprenden un estator con devanados polifásicos que forman una pluralidad de polos de una manera semejante a la del estator de un motor de inducción. El conjunto de rotor de la máquina de reluctancia síncrona no suele incluir devanados eléctricos, sino que tiene una serie de polos en forma de segmentos magnéticamente permeables. El conjunto de rotor está formado como una estructura anisotrópica en la que cada polo de la máquina de reluctancia tiene una dirección de reluctancia mínima, un denominado eje directo o eje d, y una dirección de máxima reluctancia, un denominado eje de cuadratura o eje q. Cuando se aplican corrientes sinusoidales a los devanados polifásicos en el estator, se produce una forma de onda de flujo magnético aproximadamente sinusoidal en un espacio de aire formado entre los polos del estator y el contorno exterior del conjunto de rotor. El rotor intentará alinear su dirección más magnéticamente permeable, el eje d, con la dirección del flujo pico mediante el desplazamiento de su eje d de reluctancia mínima hasta que se obtenga la alineación de los campos magnéticos en los polos del estator y los polos del rotor. El proceso de alineación da como resultado un movimiento giratorio del conjunto de rotor a la misma velocidad que el campo magnético de estator giratorio, es decir, a la velocidad síncrona. El movimiento de rotación del rotor genera un par que puede ser transmitido al exterior de la máquina de reluctancia, por ejemplo mediante un árbol de rotor unido al conjunto de rotor y que se extiende a través de su eje central.

El conjunto de rotor puede comprender una pila de laminaciones de estator orientadas axialmente o de laminaciones de estator orientadas transversalmente. En ambos casos, la pila de laminaciones comprende capas alternas de capas magnéticamente permeables y magnéticamente no permeables y / o eléctricamente aislantes, tales como barniz, para evitar la generación de un flujo orientado axialmente de corrientes parásitas entre laminaciones cercanas que reduciría la eficiencia de la máquina de reluctancia síncrona.

El conjunto de rotor debe mostrar preferiblemente una alta resistencia estructural para permitir la rotación a alta velocidad y soportar temperaturas de funcionamiento elevadas durante períodos prolongados de tiempo. Al mismo tiempo, el conjunto de rotor debe mostrar una baja fuga de flujo magnético para mejorar la eficiencia energética y el factor de potencia de la máquina de reluctancia síncrona. El conjunto de rotor, además, debe estar diseñado para procesos de fabricación rentables y flexibles.

Técnica anterior El documento US 6675460 da a conocer un método de fabricación de discos de metal en polvo compuesto para un conjunto de rotor de una máquina de reluctancia síncrona. Los discos de metal en polvo se alinean axialmente a lo largo de un árbol central y se fijan al árbol central mediante acoplamiento de estructuras de chaveta y de keyways. Un chavetero está dispuesto en una superficie interior de cada disco de metal en polvo y el chavetero se presiona contra la estructura de chaveta en el árbol central para bloquear entre sí el disco de metal y el árbol central.

El documento US 5296773 da a conocer un conjunto de rotor con una pluralidad de laminaciones de estator que se extienden axialmente y se unen entre sí y a un núcleo en forma de estrella mediante un epoxi curado a alta temperatura. Unas tapas extremas metálicas se fijan a las laminaciones de estator que se extienden axialmente para aumentar la fuerza centrífuga del rotor.

El documento WO 2006/121225 da a conocer un conjunto de rotor de un motor de reluctancia síncrona. El conjunto de rotor incluye una pluralidad de hojas o laminaciones de acero de silicio orientadas transversalmente dispuestas entre medias de las placas extremas superior e inferior. Cada laminación de rotor incluye agujeros para pasador de guía y agujeros de remache. Una pluralidad de pasadores de guía se insertan a través de laminaciones de acero de silicio y de ranuras de fijación de pasador de guía formadas sobre superficies orientadas hacia el interior de las placas extremas superior e inferior. Los remaches se extienden a través de agujeros de remache en las hojas de acero de silicio y las placas extremas superior e inferior para acoplar entre sí el núcleo laminado y las placas extremas.

En la técnica existe una necesidad continua de proporcionar métodos alternativos y / o mejorados para unir laminaciones de rotor en conjuntos de rotor. Agentes adhesivos tales como resinas epoxi son a menudo muy tóxicos y requieren amplias medidas cautelares en el proceso de fabricación para proteger a los trabajadores y el medio ambiente. Estos factores hacen que aumente el tiempo de fabricación y los costes. Por otra parte, las laminaciones de rotor unidas con adhesivo pueden tener dificultades para soportar altos niveles de temperatura y grandes esfuerzos mecánicos, por ejemplo, impartidos por las fuerzas centrífugas durante el funcionamiento a alta velocidad

y / o a alta potencia. La fabricación y el montaje de estructuras mecánicas adicionales y complejas, tales como núcleos, pasadores de guía y remaches, tapas extremas, etc., para unir entre sí láminas de rotor tienden a aumentar el tiempo de fabricación y los costes. Desde este punto de vista, una ventaja de la presente invención es la provisión de un conjunto de rotor que comprende una pluralidad de discos de rotor unidos entre sí mediante una pluralidad de elementos de ajuste a presión para crear un cuerpo de rotor coherente, incluso en ausencia de árboles de rotor, pernos, pasadores de guía o estructuras de soporte similares. Además, ya que los elementos de fijación pueden comprender, o estar completamente formados por, material de disco de rotor, tal como un material de uno o más segmentos magnéticamente permeables de una laminación o disco de rotor, se pueden evitar elementos o estructuras de soporte costosos y que consuman mucho tiempo durante el proceso de fabricación. Esto simplifica el proceso de fabricación del conjunto de rotor y hace que sea considerablemente más flexible.

El documento EP 1111755 da a conocer un conjunto de rotor en el que una pluralidad de discos de rotor están unidos entre sí mediante un adhesivo.

El documento WO 03/041889 da a conocer una pila de laminaciones metálicas en la que las laminaciones se fijan entre sí con elementos de ajuste a presión.

Resumen de la invención De acuerdo con la invención, se proporciona un conjunto de rotor para una máquina de reluctancia síncrona de acuerdo con la reivindicación 1.

El uno o más segmentos magnéticamente permeables comprenden preferiblemente material altamente permeable desde el punto de vista magnético tal como una aleación ferromagnética o metal ferromagnético, por ejemplo acero de motor de hierro de silicio. La barrera o barreras magnéticamente aislantes pueden comprender una variedad de diferentes materiales que son magnéticamente no permeables tales como materiales diamagnéticos y paramagnéticos. Las barreras magnéticamente aislantes se forman preferiblemente como aberturas o cortes en el material de disco de rotor que permite formar un patrón de segmentos magnéticamente permeables y de barreras magnéticamente aislantes en cada disco de rotor mediante operaciones de troquelado o de estampado sobre un soporte metálico que comprende el material magnéticamente permeable. De acuerdo con una realización ventajosa, cada disco de rotor está formado como un único elemento unitario fabricado mediante el troquelado o estampado de un soporte metálico. El soporte metálico puede comprender una tira de material ferromagnético o una aleación con una permeabilidad relativa, Îr, mayor de 550, o preferiblemente mayor de 2.000, o incluso más preferiblemente mayor de 5.000, tal como de aproximadamente 7.000.

Según la invención, cada disco de rotor comprende un elemento de ajuste a presión que está configurado para acoplarse con un elemento de ajuste a presión correspondiente dispuesto en uno o más de los discos de rotor cercanos. El elemento de ajuste a presión puede comprender dos formas de acoplamiento colocadas en lugares alineados en superficies planas opuestas o enfrentadas del disco de rotor. Esta configuración de elemento de ajuste a presión permite que los discos... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de rotor (51) para una máquina de reluctancia síncrona que comprende:

- una pluralidad de discos de rotor alineados radialmente (52) , comprendiendo cada disco de rotor (52) un borde circunferencial (55) y una abertura central (57) formada para acoplar un árbol de rotor, -comprendiendo cada disco de rotor (52) uno o más segmentos magnéticamente permeables (53a) -e) ) y barreras magnéticamente aislantes (54a) -e) ) colocadas de forma adyacente, -una pluralidad de elementos de fijación que unen entre sí la pluralidad de discos de rotor radialmente alineados, caracterizado por que los elementos de fijación comprenden al menos un elemento de ajuste a presión (55a) -d) ) dispuesto sobre una superficie plana de cada disco de rotor (52) y comprenden una deformación de una parte 10 magnéticamente permeable del disco de rotor (52) , en el que la deformación en cada disco de rotor está dispuesta para aumentar la reluctancia magnética del disco de rotor (52) en un eje de cuadratura del disco de rotor.

2. Conjunto de rotor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada disco de rotor (52) comprende:

- unos segmentos magnéticamente permeables primero y segundo separados por una barrera magnéticamente 15 aislante dispuesta de manera intermitente; y -unos segmentos de puente (56a) magnéticamente permeables que se extienden radialmente y / o circunferencialmente que interconectan los segmentos magnéticamente permeables primero y segundo.

3. Conjunto de rotor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la pluralidad de elementos de fijación comprenden material de disco de rotor tal como un material de los uno o más segmentos magnéticamente 20 permeables.

4. Conjunto de rotor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la deformación comprende un saliente y una muesca situada opuestamente tal como una marca de punzón (55a) -d) ) .

5. Conjunto de rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada disco de rotor

(52) está formado como un único elemento unitario fabricado mediante troquelado o estampación de un soporte 25 metálico.