Motor.

Motor que comprende un núcleo de rotor (12) en el que están incorporados múltiples imanes permanentes cóncavos (13,

14) que forman polos magnéticos, en el que una sección de borde de cada imán permanente (13, 14) dirigida hacia la periferia se alarga radialmente desde una posición entre los polos magnéticos a las proximidades del rotor, caracterizado porque cada uno de los imanes permanentes (13, 14) está dividido en dos capas, es decir, una primera capa interna radialmente (13) y una segunda capa externa radialmente (14)

- dicha sección de borde está formada en cada lado circunferencial de cada una de dichas capas (13, 14) y está delimitada en dirección circunferencial por dos puntos de borde, un primer punto de borde que se encuentra más próximo al eje del polo magnético y un segundo punto de borde que se encuentra más próximo a un punto medio 10 entre dos polos magnéticos adyacentes,

- definiéndose un ángulo θ3, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha primera capa (13),

- definiéndose un ángulo θ4, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha segunda capa (14),

- estando determinados los ángulos θ3 y θ4 del modo siguiente:

0

Motor.

Sector técnico La presente invención se refiere a un motor que comprende un núcleo de rotor en el que están incorporados múltiples imanes permanentes. De modo más específico, la presente invención se refiere a un motor adecuado para su utilización cuando se precisa un funcionamiento silencioso.

Antecedentes de la técnica Desde siempre, el carácter silencioso en un motor es una característica apreciada. Existen muchas técnicas que están destinadas a conseguir funcionamiento silencioso al tener en cuenta la variación de fuerza de atracción de la dirección de rotación principalmente, tal como el par escalonado.

Por ejemplo, las patentes japonesas publicadas en el boletín números tokukaihei 10-201147, tokukaihei 11-98731 y tokukai 2000-69695 están destinadas a reducir el par escalonado.

La patente japonesa publicada en el boletín tokukaihei 10-201147 se refiere a un motor con baja vibración y bajo nivel de ruido al reducir el par escalonado, determinando una posición objetivo en dirección circunferencial de los imanes permanentes en dos capas en una relación específica que se adapta a una fórmula determinada, estando los imanes permanentes incorporados en el interior del núcleo del rotor, tal como se ha mostrado en la figura 1.

La patente japonesa publicada en el boletín tokukaihei 10-201147 se refiere al par escalonado, de manera que la fórmula difiere dependiendo del ciclo del par escalonado. Especialmente, el valor de θ en la figura 1 resulta mayor cuando se utiliza un arrollamiento concentrado, de manera que aparece la desventaja de que los imanes permanentes dispuestos en el lado periférico externo del rotor no se pueden hacer mayores.

Además, el ángulo de apertura de un polo magnético difiere para cada polo, de manera que se genera un desequilibrio en la fuerza de rotación. La forma de onda de voltaje de inducción resulta de forma asimétrica. Por lo tanto, se esperan diferentes inconvenientes, tales como aumento de ruido, afectación de la exactitud de detección de la posición y otros debidos a otras causas.

La patente japonesa publicada en el boletín tokukaihei 11-98731 está destinada a reducir el par escalonado al variar el ángulo de apertura de polo magnético para cada polo, tal como se ha mostrado en la figura 2.

Sin embargo, el ángulo de apertura de un polo magnético difiere para cada polo, de manera que se genera desequilibrio en la fuerza de rotación. La forma de onda de voltaje de inducción resulta de forma asimétrica. Por lo tanto, son de esperar varios defectos, tales como el incremento de ruido, afectación de la exactitud de detección de posición y similares debidos a otras causas.

La patente japonesa publicada en el boletín tokukai 2000-69695 determina los orificios de encaje para incorporar imanes permanentes que son iguales entre sí y varía la forma en sección alargada de cada uno prevista para establecer contacto con la cara del borde del imán permanente. Esto corresponde a aplicación de falsa oblicuidad y está destinada a un efecto de reducción del par escalonado. El acoplamiento de diferentes núcleos de rotor en dirección axial provoca una complicada disposición de los utillajes. La fuerza se genera en dirección axial, de manera que posiblemente se induce la vibración de empuje. El defecto no puede ser ignorado debido a la existencia de un polo que tiene un ángulo extremadamente estrecho de apertura en el polo magnético. Por ejemplo, los problemas se pueden indicar como ejemplo en el incremento de las pérdidas de hierro debido a excesiva concentración de flujo magnético puesto que un flujo magnético suficiente no puede llegar a la sección del borde del imán permanente durante la magnetización.

Todas estas técnicas tienen en cuenta el par escalonado. Cuando funciona un motor, más particularmente cuando la carga es grande, la afectación del par escalonado es pequeña y más bien la afectación de armónicos elevados de voltaje de inducción resulta mayor si el par escalonado es suprimido por debajo de un determinado valor. Más particularmente, cuando se utiliza un imán permanente que tiene una fuerza magnética más potente, tal como un imán de tierras raras, se comprende que el imán quedará muy afectado por los armónicos más elevados del voltaje de inducción.

La patente japonesa publicada en el boletín tokukai 2002-44888 puede resolver el problema de la existencia de ángulo de apertura extremadamente estrecho en el polo magnético entre los problemas anteriores. De manera específica, una sección alargada del orificio prevista para contacto con la cara de borde del imán permanente es dividida en dirección periférica, tal como se ha mostrado en la figura 4, de manera que se consigue un “nervio de refuerzo auxiliar”. La patente japonesa publicada en el boletín tokukai 2002-44888 intenta prevenir la deformación del rotor.

El flujo magnético pasa también a través del “nervio de refuerzo auxiliar”. Por lo tanto, la generación de sonidos se puede incrementar dependiendo de la posición del “nervio de refuerzo auxiliar”.

Tal como se ha descrito en lo anterior, las patentes japonesas publicadas en el boletín tokukaihei 10-201147, tokukaihei 11-98731, tokukai 2000-69695 y tokukai 2002-44888 no reducen satisfactoriamente el par escalonado manteniendo un flujo magnético suficiente del imán permanente y no se genera el defecto de sonido debido a vibración de desequilibrio y sonido debido a fuerzas de empuje. Asimismo, tampoco tienen en cuenta los armónicos específicos del voltaje de inducción, por ejemplo, armónicos de quinto y séptimo orden. En especial, no son la disposición para reducir el sonido suficientemente cuando el motor tiene una carga grande.

Además, se hace referencia al documento US 2002/171309 A1 que da a conocer las características de la primera parte de las reivindicaciones independientes.

La presente invención ha sido realizada teniendo en cuenta los anteriores problemas.

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un motor destinado a reducir órdenes específicos de forma de onda de distribución de flujo magnético, por ejemplo, quinto y séptimo orden y para prevenir la generación de fuerza radial innecesaria y fuerza de empuje mientras se mantiene un suficiente flujo magnético.

Características de la invención Un motor, de acuerdo con la invención, comprende las características de cualquiera de las reivindicaciones independientes 1, 3, 5 y 7.

En esta descripción, la expresión “polo” es utilizada para representar polos N o polos S, que están dispuestos según un ángulo con intervalo aproximadamente constante o ángulo constante. “Polo magnético” se utiliza para representar una extensión de la cual fluye principalmente flujo magnético del imán permanente.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una representación esquemática que muestra un ejemplo de un motor anterior; La figura 2 es una representación esquemática que muestra otro ejemplo de un motor anterior; La figura 3 es una representación esquemática que muestra otro ejemplo de un motor anterior; La figura 4 es una representación esquemática que muestra otro ejemplo de un motor anterior; La figura 5 es un diagrama que muestra la distribución de densidad de flujo magnético en dirección periférica sobre la superficie del rotor;

La figura 6 es una vista en sección que muestra un rotor de un motor de una primera realización de acuerdo con la presente invención; La figura 7 es una representación esquemática que muestra la relación entre la distribución de densidad de flujo magnético sobre la superficie del rotor y la capa no magnética;

La figura 8 es una representación esquemática que muestra características de armónicos de quinto orden y séptimo orden con respecto a θ 1 cuando θ 2 = 23º; La figura 9 es una representación esquemática que muestra características de armónicos de quinto orden y séptimo orden con respecto a θ 2 cuando θ 1 = 6º; La figura 10 es una representación esquemática que muestra un estator que tiene arrollamiento distribuido; La figura 11 es una representación esquemática que muestra un estator que tiene arrollamiento concentrado; La figura 12 es una representación esquemática que muestra un ejemplo modificado del rotor de la primera realización;

La figura 13 es una representación esquemática que muestra otro... [Seguir leyendo]

1. Motor que comprende un núcleo de rotor (12) en el que están incorporados múltiples imanes permanentes cóncavos (13, 14) que forman polos magnéticos, en el que una sección de borde de cada imán permanente (13, 14) dirigida hacia la periferia se alarga radialmente desde una posición entre los polos magnéticos a las proximidades del rotor, caracterizado porque cada uno de los imanes permanentes (13, 14) está dividido en dos capas, es decir, una primera capa interna radialmente (13) y una segunda capa externa radialmente (14)

- dicha sección de borde está formada en cada lado circunferencial de cada una de dichas capas (13, 14) y está delimitada en dirección circunferencial por dos puntos de borde, un primer punto de borde que se encuentra más próximo al eje del polo magnético y un segundo punto de borde que se encuentra más próximo a un punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes,

- definiéndose un ángulo θ3, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha primera capa (13) ,

- definiéndose un ángulo θ4, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha segunda capa (14) ,

- estando determinados los ángulos θ3 y θ4 del modo siguiente:

0<θ3<180/ (5 Pn)

y 180/ (5 Pn) < θ4 < 180 x 2/ (5 Pn)

ó

0<θ3<180/ (7 Pn)

y 180/ (7 Pn) θ4 180 x 2/ (7 Pn)

siendo Pn el número de pares de polos.

2. Motor, según la reivindicación 1, en el que los ángulos θ3 y θ4 satisfacen (i) ó (ii) que se indican a continuación:

(i) 0< θ3<180/ (5 Pn) y θ4 = 180/ (5 Pn)

(ii) 0< θ3<180/ (7 Pn) y θ4 = 180/ (7 Pn)

3. Motor que comprende un núcleo de rotor (42) en el que están incorporados múltiples imanes permanentes cóncavos (43, 44) que forman polos magnéticos, en el que una sección de borde de cada imán permanente (43, 44) dirigida hacia la periferia se alarga radialmente desde una posición entre los polos magnéticos a las proximidades de la periferia del rotor, caracterizado porque cada uno de los imanes permanentes (43, 44) está dividido en dos capas, es decir, una primera capa radialmente interna (43) y una segunda capa radialmente externa (44) ;

- estando formada dicha sección de borde en cada lado circunferencial de cada una de dichas capas (43, 44) y está delimitada en dirección circunferencial por dos puntos de borde, siendo un primer punto de borde más próximo a un eje del polo magnético y siendo un segundo punto de borde más próximo a un punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes,

- definiéndose un ángulo θ9, en un plano perpendicular al eje del rotor por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y desde el que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha sección de borde de dicha primera capa (43) ,

- definiéndose un ángulo θ10, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha sección de borde de dicha segunda capa (44)

- determinándose dichos ángulos θ9 y θ10 del modo siguiente 0<θ9<180/ (5Pn)

y 180/ (5Pn) <θ10<180 x 2/ (5Pn)

y la anchura (42b1, 42b2) de la sección de núcleo del rotor que está abrazada en sándwich radialmente por:

- dicha sección de borde de dicha primera capa (43) y dicha periferia del rotor y por

- dicha sección de borde de dicha segunda capa (44) y dicha periferia del rotor tiene puntos de inflexión, y se definen respectivos ángulos θ11 y θ12, en un plano perpendicular al eje del rotor, entre cada uno de los radios que pasan por cada uno de dichos puntos de inflexión y cortando el radio la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos

polos magnéticos adyacentes, determinándose dichos ángulos θ11 y θ12 del modo siguiente: 0<θ11<180/ (7 Pn) y 180/ (7 Pn) <θ12<180 x 2/ (7 Pn) siendo Pn el número de pares de polos, y la relación de los ángulos θ9, θ10, θ11 y θ12 se determina por θ11<θ9<θ12<θ10.

4. Motor, según la reivindicación 3, en el que el ángulo θ9 es 0< θ9<180/ (5·Pn) , el ángulo θ11 es 0< θ11<180/ (7·Pn) , el ángulo θ10 es 180/ (5·Pn) y el ángulo θ12 es 180/ (7 Pn) .

5. Motor que comprende un núcleo de rotor (22) en el que están incorporados múltiples imanes permanentes (23, 24) que forman polos magnéticos, en el que: una capa no magnética (25, 26) continua o adyacente a una sección de borde de cada imán permanente (23, 24) dirigida hacia la periferia se alarga radialmente desde una posición entre los polos magnéticos a las proximidades de la periferia del rotor, cada uno de los imanes permanentes (23, 24) está dividido en dos capas, es decir, una primera capa interna radialmente (23) y una segunda externa radialmente (24)

- estando formada dicha capa no magnética en cada lado circunferencial de cada una de dichas capas (23, 24) y está delimitada en dirección circunferencial por dos puntos de borde, un primer punto de borde más próximo a un eje del polo magnético y un segundo punto de borde más próximo a un punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes,

- definiéndose un ángulo θ3, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha capa no magnética (25) en el lado circunferencial en dicha primera capa (23) ,

- definiéndose un ángulo θ4, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha capa no magnética (26) en el lado circunferencial en dicha segunda capa (24) ,

- estando determinados los ángulos θ3 y θ4 del modo siguiente: 0<θ3<180/ (5 Pn)

y 180/ (5 Pn) < θ4 < 180 x 2/ (5 Pn)

ó

0<θ3<180/ (7 Pn)

y 180/ (7 Pn) θ4 180 x 2/ (7 Pn) siendo Pn el número de pares de polos.

6. Motor, según la reivindicación 5, en el que los ángulos θ3 y θ4 satisfacen (i) ó (ii) que se indican a continuación:

(i) 0< θ3<180/ (5 Pn) y θ4 = 180/ (5 Pn)

(ii) 0< θ3<180/ (7 Pn) y θ4 = 180/ (7 Pn)

7. Motor que comprende un núcleo de rotor (22) en el que están incorporados múltiples imanes permanentes (23, 24) que forman polos magnéticos, en el que:

- una capa no magnética (25, 26) continua o adyacente a una sección de borde de cada imán permanente (23, 24) dirigida hacia la periferia se alarga radialmente desde una posición entre los polos magnéticos a las proximidades de la periferia del rotor,

- cada uno de los imanes permanentes (23, 24) está dividido en dos capas, es decir, (23, 24) una primera capa interna radialmente (23) y una segunda capa externa radialmente (24)

- estando formada dicha capa no magnética en cada lado circunferencial de cada una de dichas capas (23, 24) y está delimitada en dirección circunferencial por dos puntos de borde, siendo un primer punto de borde más próximo a un eje del polo magnético y siendo un segundo punto de borde más próximo a un punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes,

- definiéndose un ángulo θ9, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y desde el que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha capa no magnética de dicha primera capa (23) ,

- definiéndose un ángulo θ10, en un plano perpendicular al eje del rotor, por un primer y un segundo radios que salen del eje del rotor y de los que el primer radio corta la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes y el segundo radio corta la periferia después de pasar por dicho primer punto de borde de dicha capa no magnética de dicha segunda capa (24) ,

- determinándose dichos ángulos θ9 y θ10 del modo siguiente 0<θ9<180/ (5 Pn) y 180/ (5 Pn) <θ10<180 x 2/ (5 Pn) y la anchura de la sección de núcleo del rotor que está abrazada radialmente en sándwich por:

- dicha capa no magnética continua o adyacente a dicha sección de borde de dicha primera capa (23) y dicha periferia del rotor y por

- dicha capa no magnética continua o adyacente a dicha sección de borde de dicha la segunda capa (24) y dicha periferia del rotor,

tiene puntos de inflexión, y definiéndose respectivos ángulos θ11 y θ12 en un plano perpendicular al eje del rotor, entre cada uno de los radios que pasan por cada uno de dichos puntos de inflexión y cortando el radio la periferia del rotor en dicho punto medio entre dos polos magnéticos adyacentes, determinándose dichos ángulos θ11 y θ12 del modo siguiente: 0<θ11<180/ (7 Pn) y 180/ (7 Pn) <θ12<180 x 2/ (7 Pn) siendo Pn el número de pares de polos, y la relación de los ángulos θ9, θ10, θ11 y θ12 se determina por θ11<θ9<θ12<θ10.

8. Motor, según la reivindicación 7, en el que el ángulo θ9 es 0< θ9<180/ (5·Pn) , el ángulo θ11 es 0< θ11<180/ (7·Pn) , el ángulo θ10 es 180/ (5·Pn) y el ángulo θ12 es 180/ (7 Pn) .