ES2168235T3 - Motor/generador electrico multipolar con flujo magnetico axial. - Google Patents
Motor/generador electrico multipolar con flujo magnetico axial.Info
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Abstract
Máquina eléctrica que comprende: un rotor fijado a un árbol con un eje de giro, uno o más imanes o medios para producir un campo magnético, un estator con entrehierro(s) conformados entre el rotor y el estator, y uno o más arrollamientos o bobinas devanadas sobre y alrededor de columnas magnéticas o núcleos magnéticos, proporcionando dichas columnas magnéticas o dichos núcleos magnéticos parte(s) de uno o más caminos de flujo magnético.
Description
Motor/generador eléctrico multipolar con flujo
magnético axial.
La presente invención se refiere a una máquina
eléctrica, y más particularmente a una máquina síncrona. La máquina
eléctrica puede funcionar como motor o como generador, tal como se
describirá a continuación, y que se denominará en lo sucesivo
generador.
Los generadores eléctricos pueden utilizarse en
muchos campos de aplicación diferentes. Cuando un generador se
utiliza, por ejemplo en una turbina eólica, uno de los parámetros
económicos más importantes, respecto a las dimensiones de la turbina
eólica, es el tamaño de la carcasa. Por lo tanto, es de gran
importancia poder minimizar el diámetro de la turbina eólica. Para
minimizar la carcasa debe minimizarse la caja de engranajes/rueda
de engranaje que conecta el aspa y el generador. Esto puede
conseguirse disponiendo un generador que presente un efectividad
por revolución relativamente grande.
Un modo para conseguirlo es disponer de un
generador que presente la menor extensión radial posible, ya que el
generador ocupa una cantidad de espacio relativamente grande en la
carcasa de la turbina eólica.
Otro aspecto que debe tomarse en consideración al
implementar generadores en turbinas eólicas es que el generador
debe ser efectivo tanto con un número de revoluciones bajo como con
un número de revoluciones alto.
Lo que se utiliza con mayor frecuencia es una
máquina eléctrica basada en un generador de flujo radial normal
(ver figura 1).
Un problema importante que aparece con los
generadores de esta clase en algunas situaciones es que el diámetro
para una salida de potencia determinada es relativamente grande,
debido a la construcción radial del estator.
Otra desventaja es que el estator rodea/envuelve
el rotor, sumándose al diámetro del generador.
Otra desventaja es la relativamente baja
inducción en el entrehierro causada por la disposición individual
del material entre el núcleo magnético (7) y la propia cavidad (2),
ya que únicamente el material (7) transporta el flujo y sólo cubre
aproximadamente el 50% del espacio libre frente al entrehierro.
Otra desventaja es el uso de material de bobina
que sólo sirve para conectar las bobinas devanadas (3) ubicadas en
las cavidades (2).
Otra desventaja es el complicado procedimiento
realizado en relación con la inserción de las bobinas (3) a través
de las estrechas aberturas de las cavidades (2).
Existen muchos generadores de clase similar que
se han optimizado de uno u otro modo, pero presentan un flujo
radial, lo cual implica el mismo problema, es decir, un diámetro
relativamente grande, al igual que el descrito anteriormente.
La patente US nº 5.436.518 A da a conocer un
motor eléctrico que comprende un rotor fijado a un árbol con un eje
de giro, comprendiendo el rotor dos imanes permanentes y un estator
separado del rotor por entrehierros, comprendiendo el estator un
número de núcleos magnéticos individuales, cada uno de los cuales
presenta una bobina individual correspondiente devanada sobre y
alrededor del núcleo magnético. Cada núcleo magnético forma parte
de más de un circuito magnético. Por lo menos una parte de cada
núcleo magnético del estator está dispuesta para extenderse
paralelamente al eje de giro.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona una máquina eléctrica, que comprende:
un rotor fijado a un árbol con un eje de giro,
comprendiendo dicho rotor una pluralidad de imanes o medios para
producir un campo magnético,
un estator con entrehierros formados entre el
rotor y el estator, comprendiendo dicho estator una pluralidad de
núcleos magnéticos individuales que presentan bobinas individuales
correspondientes o conjuntos de arrollamientos devanados sobre y
alrededor de dichos núcleos magnéticos, estando dispuestos dichos
núcleos magnéticos de modo que por lo menos una parte de uno o más
de los núcleos magnéticos está dispuesta en un ángulo respecto al
eje de giro, siendo dicho ángulo igual o superior a 0 grados e
inferior a 90 grados, y alimentando dichos núcleos magnéticos
parte(s) de uno o más caminos de flujo,
en la que un camino de flujo magnético comprende
dos y únicamente dos núcleos magnéticos, y dos y únicamente dos
entrehierros.
Preferiblemente, cada núcleo magnético individual
presenta una bobina o conjunto de arrollamientos individuales
correspondientes.
Según un segundo aspecto de la presenta
invención, la máquina eléctrica comprende:
un rotor fijado a un árbol con un eje de giro,
comprendiendo dicho rotor una pluralidad de imanes o medios para
producir un campo magnético,
un estator con entrehierros formados entre el
rotor y el estator, comprendiendo dicho estator una pluralidad de
núcleos magnéticos individuales que presentan bobinas individuales
correspondientes o conjuntos de arrollamientos devanados sobre y
alrededor de dichos núcleos magnéticos, estando dispuestos dichos
núcleos magnéticos de modo que por lo menos una parte de uno o más
de los núcleos magnéticos está dispuesta en un ángulo respecto al
eje de giro, siendo dicho ángulo igual o superior a 0 grados e
inferior a 90 grados, y alimentando dichos núcleos magnéticos
parte(s) de uno o más caminos de flujo,
en la que la pluralidad de imanes o medios para
producir un campo magnético están dispuestos en pares que presentan
los polos de polaridad similar enfrentados entre sí.
Por lo tanto, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un generador/motor o máquina eléctrica en
la cual se dispone un camino de flujo magnético a través de una o
más columnas magnéticas o núcleos magnéticos rodeados por la
correspondiente bobina individual. Cuando un núcleo magnético
individual es rodeado por la bobina individual correspondiente,
puede pasar una alta densidad de flujo magnético a través de la
columna magnética o núcleo magnético, dando como resultado un bajo
consumo de material para las columnas magnéticas o núcleos
magnéticos en comparación con las máquinas de la técnica anterior,
en las cuales, por ejemplo, puede resultar necesario un diámetro de
estator grande para conducir un flujo magnético elevado.
Con las bobinas devanadas sobre y/o alrededor de
una columna magnética o un núcleo magnético, el núcleo magnético o
una parte del núcleo magnético pueden disponerse en cualquier
dirección conveniente, incluyendo una dirección substancialmente
axial. Por consiguiente, la presente invención proporciona un
generador/motor que puede presentar un diámetro relativamente
pequeño. Debe entenderse que el primer aspecto de la presente
invención comprende diversas formas de realización. Según la
invención, los imanes o medios para producir el campo magnético
están dispuestos en el rotor, y las columnas magnéticas o núcleos
magnéticos están dispuestos en el estator.
Al disponer los núcleos magnéticos, se disponen
de modo que por lo menos una parte de uno o más de los núcleos
magnéticos esté en posición paralela al eje de giro o en ángulo con
el mismo, siendo el ángulo igual o mayor de 0 grados y menor de 90
grados. Aquí, el ángulo puede ser inferior a 45 grados o inferior a
30 grados.
No obstante es preferible que por lo menos una
parte o uno o más de los núcleos magnéticos sea substancialmente
paralela al eje de giro, permitiendo así un diseño de un diámetro
reducido. Las bobinas están devanadas alrededor de los núcleos
magnéticos, de modo que uno o más arrollamientos o bobinas pueden
tener sus ejes substancialmente paralelos a los ejes de giro.
Los núcleos magnéticos también pueden disponerse
de modo que una parte del núcleo magnético sea substancialmente
perpendicular al eje de giro del árbol. Una bobina o arrollamiento
puede devanarse en la parte del núcleo magnético en una dirección
substancialmente perpendicular al eje de giro, pero la bobina
también puede devanarse en otra parte del núcleo magnético,
presentando dicha otra parte una dirección diferente. Por lo tanto,
uno o más arrollamientos o bobinas pueden presentar sus ejes
substancialmente perpendiculares al eje de rotación.
El rotor puede disponerse de modo que por lo
menos una parte del rotor sea substancialmente perpendicular al eje
de giro. También se prefiere que el rotor sea circular.
Cuando se disponen los imanes o medios para
producir campos magnéticos y los núcleos magnéticos según la
primera forma de realización de la invención, se disponen de modo
que un camino de flujo magnético incluya líneas de flujo a través de
dos núcleos magnéticos. No obstante, la segunda forma de
realización de la presente invención también comprende una forma de
realización en la cual un camino de flujo magnético incluye una
línea de flujo a través de un núcleo magnético y el árbol del
rotor. En este caso pueden utilizarse dos rotores, estando
dispuestos dichos rotores substancialmente enfrentados a dicho
árbol.
Según la presente invención, se forman
entrehierros entre el rotor y el estator, donde los núcleos
magnéticos forman parte del estator. En este caso, se prefiere que
para un núcleo magnético individual o una columna magnética
individual exista un solo entrehierro correspondiente. Según la
primera forma de realización, para cada núcleo magnético individual
existe un y sólo un entrehierro entre el estator y el rotor. Por lo
tanto, en el caso de un camino de flujo magnético que comprenda dos
y sólo dos núcleos magnéticos, el camino de flujo magnético
comprenderá dos y sólo dos entrehierros.
En el caso de formas de realización de la
invención que presentan un rotor, se prefiere que el estator
comprenda además una placa extrema magnética conductora conectada a
las columnas o núcleos magnéticos. La placa extrema debería ser
substancialmente paralela y opuesta al rotor.
Al disponer los imanes o medios para producir un
campo magnético y los núcleos magnéticos, pueden disponerse de modo
que el número de núcleos magnéticos sea igual al número de imanes o
medios para producir un campo magnético.
Debe entenderse que la presente invención incluye
formas de realización con disposiciones diferentes de los imanes o
medios para producir un campo magnético. Así pues, pueden estar
dispuestos en sentido radial y de forma equidistante en el rotor.
También pueden estar situados en un lado del rotor frente a los
extremos de los núcleos magnéticos. Alternativamente, pueden
ubicarse en la periferia exterior del rotor.
Es preferible que la máquina según la presente
invención comprenda, además, piezas polares, las cuales pueden
estar dispuestas, preferiblemente, entre los imanes o medios para
producir un campo magnético.
También debe entenderse que los imanes o medios
para producir un campo magnético pueden disponerse de modo que todo
el flujo magnético se concentre en el entrehierro.
Por lo tanto, convenientemente, los imanes o
medios para producir un campo magnético están dispuestos de modo
que caben substancialmente en una forma en V, de U o en L,
concentrándose el flujo en el entrehierro.
La forma en V o en L puede obtenerse con los
imanes o medios para producir un campo magnético dispuestos en
pares para obtener dicha forma en V o en L.
Debe entenderse que al disponer los imanes o
medios para producir un campo magnético en forma en V, los imanes o
medios para producir un campo magnético pueden disponerse para
caber substancialmente en dos o más formas de V.
Debe entenderse que, según la presente invención,
los imanes o medios para producir un campo magnético pueden ser
imanes permanentes o electroimanes.
En la producción de los arrollamientos o bobinas
descritos anteriormente, se prefiere la utilización de una bobina
plana concentrada. En la producción de núcleos magnéticos, se
prefiere que estén realizados en un material magnético conductor,
siendo dicho material magnético conductor preferiblemente una
plancha dulce magnética orientada al campo.
La máquina según las formas de realización de la
presente invención puede estar formada preferiblemente como una
máquina síncrona monofásica. La máquina puede presentar la forma de
un generador, el cual puede ser alimentado con una fuerza/energía
mecánica por medio del árbol para que genere energía eléctrica
mediante los arrollamientos, o la máquina puede presentar la forma
de un motor que puede ser alimentado con energía a partir de una
fuente eléctrica por medio de los arrollamientos para generar una
fuerza/energía mecánica a través del árbol.
Debe entenderse que un generador según las formas
de realización de la presente invención puede ser adecuado para
utilizarlo en una turbina eólica.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una máquina o generador/motor que pueda proporcionar
una salida de múltiples fases sin aumentar el diámetro del
generador. El número múltiple de fases puede alcanzarse disponiendo
en serie un número correspondiente de máquinas monofásicas según
cualquiera de las formas de realización anteriormente
mencionadas.
Según una forma preferida de la presente
invención, pueden formarse núcleos magnéticos mediante elementos
substancialmente en forma de U. Los elementos substancialmente en
forma en U pueden disponerse en el estator de modo que una columna
magnética o núcleo magnético esté formado por dos elementos de
columna magnética o de núcleo magnético adyacentes en forma de
U.
Al diseñar un estator con columnas magnéticas
para una máquina según la presente invención, se prefiere que las
columnas magnéticas estén dispuestas de modo que la anchura de una
columna magnética o núcleo magnético sea substancialmente igual a la
distancia entre dos núcleos magnéticos sucesivos. Por lo tanto,
para un elemento de núcleo magnético en forma en U, la distancia
ente las dos columnas magnéticas debería ser substancialmente igual
al doble de la anchura de una columna simple.
En el caso de formas de realización de la
presente invención que presentan piezas polares dispuestas en el
rotor, se prefiere que la anchura de una pieza polar en la
periferia exterior del rotor sea substancialmente igual a la anchura
de un núcleo magnético o columna magnética dispuestos en situación
opuesta en el estator.
El núcleo magnético en forma en U antes
mencionado puede fabricarse por un procedimiento que comprende el
devanado de una chapa metálica o una chapa metálica de
transformador alrededor de un cuerpo de forma oval o molde para
obtener un elemento de forma oval de chapa metálica de
transformador, y la división de dicho elemento de forma oval de
chapa metálica de transformador en dos partes substancialmente
iguales para obtener dos elementos de núcleo magnético en forma en
U.
Los elementos de núcleo magnético en forma en U
pueden fabricarse alternativamente mediante punzonado o estampado
de la forma en U en láminas de chapa metálica de transformador y a
continuación apilando varias de las láminas estampadas o capas para
obtener el espesor deseado del elemento de núcleo magnético en forma
en U.
Cuando se utilizan los elementos de núcleo
magnético en forma de U anteriormente mencionados, un camino de
flujo magnético que pasa a través de los dos núcleos magnéticos
tendrá su línea en ambas columnas de un elemento de núcleo magnético
en forma en U. En una forma de realización preferida de la presente
invención, los elementos de núcleo magnético están dispuestos en
una placa extrema del estator. No obstante, cuando un camino de
flujo magnético pasa a través de un elemento en forma en U, no hay
necesidad de introducir una pérdida magnética disponiendo de una
línea de flujo en la placa extrema del estator.
Por lo tanto, se prefiere que las columnas
magnéticas o núcleos magnéticos en forma en U estén fabricados con
un material conductor magnético. También se prefiere que la placa
extrema del estator esté realizada en un material con baja
conductividad magnética. Además se prefiere que la placa extrema
del estator esté realizada en un material que presente una baja
conductividad electrónica.
Con los imanes o medios para producir un campo
magnético dispuestos en el rotor tal como se ha mencionado
anteriormente, la presente invención también comprende la provisión
de una máquina eléctrica, en la que un primer estator se halla
dispuesto en situación opuesta y enfrentada a un primer lado del
rotor, y un segundo estator está dispuesto en situación opuesta y
enfrentado al otro segundo lado del rotor. Por lo tanto, ambos lados
del rotor presentan imanes o medios para producir un campo
magnético, y las columnas magnéticas o núcleos magnéticos del
primer estator se encuentran enfrentados al primer lado del rotor,
mientras que las columnas magnéticas o núcleos magnéticos del
segundo estator están enfrentados al segundo lado del rotor.
Por lo tanto, una máquina según la presente
invención en su forma más simple puede comprender uno o más
elementos formados por una parte de estator y una parte de rotor.
No obstante, en una forma de realización preferida, la máquina puede
comprender uno o más elementos formados por una parte de rotor con
dos partes correspondientes de estator.
A continuación la invención se explicará más
completamente mediante algunas formas de realización preferidas y
considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los
cuales:
la figura 1 ilustra una vista en sección de una
parte de un generador según la técnica anterior;
la figura 2 ilustra una vista esquemática de una
forma de realización según la invención;
la figura 3 ilustra una vista esquemática de otra
forma de realización según la invención;
la figura 4a ilustra una vista esquemática en
sección longitudinal de la forma de realización ilustrada en la
figura 3;
las figuras 4b y 4c ilustran una vista en sección
de otras formas de realización según la invención;
la figura 5 ilustra una vista esquemática de otra
forma de realización según la presente invención;
la figura 6a ilustra una vista esquemática de
otra forma más de realización según la presente invención;
la figura 6b ilustra una vista esquemática en
sección longitudinal de la forma de realización ilustrada en la
figura 6a;
la figura 6c representa el estator de la forma de
realización ilustrada en las figuras 6a y 6b visto desde un
extremo;
la figura 7a ilustra una vista esquemática en
sección de dos generadores conectados en serie según una forma de
realización de la invención;
la figura 7b muestra una vista esquemática en
sección de dos generadores conectados en serie según otra forma de
realización de la presente invención;
la figura 8 ilustra una vista en sección de un
generador con una disposición diferente de los imanes según una
forma de realización de la invención;
la figura 9 ilustra una vista en sección de un
generador con una disposición diferente de los imanes según otra
forma de realización de la invención;
la figura 10 ilustra una vista en sección de un
generador según otra forma más de realización de la invención;
la figura 11 muestra una vista en sección de un
generador según una disposición alternativa;
la figura 12 ilustra una vista en perspectiva de
formas de realización según la invención acopladas en series;
la figura 13 ilustra una vista en sección de una
máquina según otra forma más de realización de la invención;
la figura 14 ilustra una vista en sección de una
máquina según otra disposición alternativa;
la figura 15 ilustra una vista en sección de una
parte de un estator según una forma de realización de la
invención;
la figura 16 ilustra una vista en sección de otra
forma de realización de un estator construido con el mismo
principio que el estator de la figura 15;
la figura 17 ilustra una vista en sección de una
forma de realización de la invención que comprende un rotor y dos
estatores;
la figura 18 ilustra una vista en sección de otra
forma de realización de la invención que comprende un rotor y dos
estatores.
La figura 1 muestra una vista en sección de una
parte de un generador según la técnica anterior. La figura
representa un estator (1) que presenta cavidades (2) con bobinas
(3) devanadas del modo habitual, es decir de una cavidad determinada
a otra, dependiendo de las fases de la corriente generada. También
se muestra un rotor (4) con imanes (5) individuales espaciados del
contorno del rotor (4). Entre los imanes (5) del rotor (4) y el
estator (1) existe un entrehierro.
Cuando el rotor (4) se desplaza mediante el árbol
(no mostrado) respecto al estator (1), los imanes (5) se desplazan
pasando por delante de las bobinas (3) y se induce corriente en las
mismas.
Si se alimentan las bobinas (3) con corriente, un
campo magnético hará que el rotor (4) y el árbol se muevan y la
máquina eléctrica funcionará como un motor.
La construcción según la técnica anterior
presenta las desventajas ya mencionadas en los antecedentes de la
invención.
La figura 2 ilustra una vista esquemática de una
forma de realización según la invención. La figura muestra una
rueda polar (10) que funciona como un rotor y está fijada a un
árbol (11). Una pluralidad de imanes (12) están dispuestos
radialmente de modo que los imanes presentan polos de polaridad
similar (N) enfrentados entre sí y polos de polaridad similar (S)
enfrentados entre sí. Los imanes (12) son preferiblemente imanes
permanentes pero también podrían ser electroimanes o similares.
Una pluralidad de piezas polares (13), fabricadas
preferiblemente de chapa metálica laminada o hierro macizo, están
dispuestas entre los imanes (12) que concentran el flujo magnético
y presentan una remanencia/un magnetismo residual relativamente
pequeño, es decir son buenos conductores magnéticos. Las piezas
polares (13) y los imanes (12) están aislados magnéticamente del
árbol (11).
Separada del rotor (10), se proporciona una placa
(17) terminal magnética/platillo con una pluralidad de columnas
magnéticas/núcleos magnéticos (15) fijados a la placa (17) de modo
que sólo existe un entrehierro (14) entre el rotor (10) y las piezas
polares (13). La placa (17) y los núcleos magnéticos (15) funcionan
como un estator (15, 17). La placa (17) es preferiblemente un
núcleo circular que utiliza hierro laminado no orientado al campo
que adopta una forma circular utilizando una barra de hierro.
La placa (17) funciona como "cortocircuito"
magnético y conduce el flujo magnético entre los núcleos magnéticos
relevantes (15) en un circuito magnético determinado. Por lo tanto,
en esta forma de realización, un circuito magnético local cerrado
está formado por: un imán (12), una pieza polar (13), un
entrehierro (14) (el cual amplifica el flujo), un núcleo magnético
(15), la placa terminal magnética (17), un núcleo magnético
contiguo, un entrehierro contiguo, una pieza polar contigua.
Existen dos circuitos magnéticos locales
adyacentes para cada núcleo magnético (15) determinado. Dos de
ellos están representados esquemáticamente por los bucles (18a,
18b).
Arrollamientos eléctricos (16), por ejemplo
bobinas, rodean cada una de las columnas magnéticas (15).
Preferiblemente, las bobinas (16) se encuentran estrecha y
ajustadamente devanadas alrededor de las columnas magnéticas (15).
Esta disposición es muy eficaz con respecto a la inducción en los
arrollamientos/bobinas (16), ya que en esta disposición, en los
núcleos magnéticos (15) el flujo es muy concentrado/uniforme. Los
arrollamientos (16) están formados preferiblemente por bobinas
planas concentradas, que presentan un elevado factor de relleno.
Con los arrollamientos (16) concentrados en los núcleos magnéticos
(15) casi todo el material de la bobina está afectado, al contrario
que en el generador de la técnica anterior ilustrado en la figura
1, ya que el curso del flujo afecta a casi todo el material de la
bobina (naturalmente, excepto el material que conduce la corriente
desde el generador).
Cuando el rotor (10) se desplaza respecto al
estator (15, 17) el flujo magnético en un núcleo magnético (15)
determinado cambia de dirección, ya que cambia la polaridad en el
entrehierro (14) (de N a S o viceversa), induciendo corriente en los
arrollamientos (16). Esta inducción es muy eficaz, como se ha
mencionado, porque el flujo magnético es muy concentrado/uniforme en
la zona rodeada por arrollamientos (16), es decir en el núcleo
magnético (15).
Para generadores independientes el árbol (11) se
monta preferiblemente de forma que pueda girar en un cojinete o
similar (no mostrado) situado en la placa (17) para soportar
adicionalmente el árbol (11) y estabilizar la rotación del rotor
(10) respecto al estator (15, 17). Para generadores utilizados en
turbinas eólicas, el rotor (10) está preferiblemente fijado en el
árbol de la turbina eólica y el estator (15, 17) se encuentra
preferiblemente fijado a un cojinete que soporta el árbol de las
turbinas eólicas.
Esta forma de realización también proporciona un
método simple para la obtención de una salida de múltiples fases,
ya que algunos generadores (por ejemplo uno de cada fase) pueden
fijarse en el mismo árbol y sus estatores estar angularmente
desplazados uno respecto a otro, por ejemplo una tercera parte del
ángulo entre dos núcleos magnéticos adyacentes, en el caso de tres
generadores con rotores de la misma orientación. Esto proporciona
una salida de múltiples fases sin ampliar el diámetro del generador.
Esto es muy importante en las turbinas eólicas, ya que el espacio
utilizado es muy importante en la dirección radial, pero no tanto
en la dirección axial/longitudinal.
Alternativamente los estatores pueden presentar
la misma orientación, y entonces los rotores se desplazarían
angularmente uno respecto a otro en la misma extensión mencionada
anteriormente.
La figura 3 muestra una vista esquemática de otra
forma de realización según la invención. La figura muestra un rotor
(31) aislado magnéticamente de un árbol (35), al cual se encuentra
fijado, que puede extenderse o no a través de una placa terminal
magnética (34) tal como se ha descrito anteriormente. Una
pluralidad de núcleos magnéticos (32) se encuentran fijados en la
placa (34) con arrollamientos (33) rodeándolos. El estator (32, 34)
está formado por los núcleos magnéticos (32) y la placa terminal
(34). El rotor (31) está separado del estator (32, 34) de modo que
sólo un entrehierro (36) los divide. Esta forma de realización
corresponde más o menos a la descrita en relación con la figura 2, y
sólo difiere en la estructura del rotor (31) y los núcleos
magnéticos (32). Esta diferencia se explica y se ilustra con mayor
detalle a continuación considerada conjuntamente con las figuras 4a
a 4c.
Adicionalmente se muestran dos caminos de flujo
(37a, 37b) locales cerrados. Estos caminos de flujo son sólo una
vista esquemática del camino principal.
La figura 4a ilustra una vista esquemática en
sección longitudinal de la forma de realización ilustrada en la
figura 3. Un rotor (41) está fijado en un árbol (40). Los núcleos
magnéticos (45) están fijados radialmente al rotor (41) y dos imanes
(42) rodean verticalmente una pieza polar determinada (45). Los dos
imanes (42) para una pieza polar determinada (45) presentan polos
de polaridad similar enfrentados entre sí (por ejemplo N orientado
hacia N como ilustra la figura). Las dos piezas polares adyacentes
también presentan una polaridad distinta a la de la pieza mutua
contigua. (por ejemplo S orientada hacia S en el caso de las dos
piezas contiguas a la pieza polar (45) mostrada en la figura 4).
Separados distanciadamente de las piezas polares (45) y de los
imanes (42), sólo separados por el entrehierro (46), se encuentran
los núcleos magnéticos (47), los cuales están fabricados
preferiblemente de un material que presenta una remanencia/un
magnetismo residual lo más reducido posible. Los núcleos magnéticos
(47) están rodeados por arrollamientos (43), preferiblemente
devanados de forma ajustada y concentrada a su alrededor. Tanto las
piezas polares (45) como el extremo de los núcleos magnéticos (47)
más cercano a las piezas polares (45) tienen forma de V, de modo que
las piezas polares (45) con los imanes (42) caben dentro de los
núcleos magnéticos (47), sólo separados por el entrehierro (46). El
flujo magnético de los núcleos magnéticos (47) es incluso más
concentrado/uniforme en esta clase de disposición, ya que los imanes
(42) "caben" en los núcleos magnéticos (47). Este flujo
concentrado/uniforme afecta a los arrollamientos (43) de un modo
muy eficaz ya que todos los arrollamientos (43) rodean el flujo
concentrado/uniforme. Una placa terminal magnética/platillo (49) se
encuentra fijada en el otro extremo (distinto del mencionado
anteriormente) de los núcleos magnéticos (47),
"cortocircuitando" el circuito magnético hacia otro núcleo
magnético.
En esta forma de realización, los circuitos
magnéticos locales (ver 37a y 37b en la figura 3) son similares a
los circuitos descritos en relación con la figura 2. La única
diferencia es que el flujo conducido a la pieza polar (45) es más
concentrado/uniforme es debido a la forma en V de la pieza polar
(45) y del extremo del núcleo magnético (47).
Cuando el rotor (41) se desplaza respecto al
estator, se induce una corriente en los arrollamientos (43) del
modo habitual, como se ha descrito anteriormente.
Las figuras 4b y 4c ilustran una vista en sección
de otras formas de realización según la invención. Estas formas de
realización se corresponden con la forma de realización de la
figura 4a, excepto porque los núcleos magnéticos (47) se encuentran
en posición oblicua respecto al árbol (40). Por lo tanto, los
núcleos magnéticos (47) no son completamente paralelos al eje de
rotación.
La figura 13 muestra una vista en sección de un
generador según otra forma más de realización de la invención. El
generador de esta forma de realización se corresponde con el de la
forma de realización de la figura 4a, excepto porque en lugar de
presentar una pieza polar y el núcleo magnético correspondiente en
forma de V, en esta caso forman dos formas en V.
En la figura 13, un rotor (131) está fijado en un
árbol (130). Las piezas polares (135a, b) están fijadas radialmente
en el rotor (131) y una pieza polar determinada (135a ó 135b) está
rodeada verticalmente por dos imanes (132a ó 132b). Para un núcleo
magnético determinado (135a ó 135b), los dos imanes (132a ó 132b)
presentan polos de polaridad similar enfrentados entre sí (por
ejemplo N orientado hacia N). Separado de las piezas polares (135a,
b) y de los imanes (132a, 132b), separado sólo por los entrehierros
(136a, b) se encuentra un núcleo magnético (137). El núcleo
magnético (137) está rodeado por un arrollamiento (133),
preferiblemente devanado ajustadamente y de forma concentrada su
alrededor. Tanto las piezas polares (135a, b) como el extremo del
núcleo magnético (137) más cercano a las piezas polares (135a, b)
están conformados en dos formas en V de modo que las dos piezas
polares (135a, b) con los imanes (132a, b) caben dentro del núcleo
magnético (137), sólo separados por los entrehierros (136a, b). El
estator comprende un número de núcleos magnéticos (137) fijados al
estator o a la placa terminal magnética (134).
La figura 5 ilustra una vista esquemática de otra
forma de realización según la invención. La figura muestra un
generador con dos rotores idénticos (51, 58). Los rotores (51, 58)
están fijados a cada uno de los extremos opuestos del árbol (55).
Los rotores comprenden un número de imanes (53) espaciados en
sentido radial y de forma equidistante del centro de los rotores
(51, 58). Los imanes (53) están dispuestos de modo que la polaridad
de un polo de un imán determinado está orientada hacia una polaridad
similar de un polo de un imán adyacente, es decir, S enfrentado a S
o N enfrentado a N. Entre los imanes (53) se han dispuesto piezas
polares (52), las cuales concentran el flujo de los imanes (53).
Los rotores (51, 58) están escalonados uno respecto a otro de modo
que la polaridad de una pieza polar determinada (52) de un rotor
(51) es diferente de la polaridad de la pieza polar opuesta.
Un número de columnas magnéticas/núcleos
magnéticos (54) están separados a partir de la extensión radial de
los rotores (51, 58), sólo separados por un entrehierro (56). Los
núcleos magnéticos (54) están rodeados por arrollamientos (57).
Cada núcleo magnético (54) es parte de dos
circuitos magnéticos locales cerrados diferentes (59a, 59b). Cada
circuito magnético local cerrado está formado por: una pieza polar
sobre el primer rotor, un entrehierro, un núcleo magnético, un
entrehierro, una pieza polar sobre el segundo rotor, un imán sobre
el segundo rotor, una segunda pieza polar sobre el segundo rotor,
un árbol, una segunda pieza polar sobre el primer rotor, un imán
sobre el primer rotor.
Cuando los rotores (51, 58) se desplazan respecto
a los núcleos magnéticos (54), funcionando como un estator, se
induce una corriente en los arrollamientos (57).
La figura 6a muestra una vista esquemática de
otra forma más de realización según la invención. La figura muestra
un rotor (60) fijado a un árbol (61) a través de una pluralidad de
tirantes (63). El rotor (60) esta separado de un estator (69) que
comprende una pluralidad de núcleos magnéticos (62). Los núcleos
magnéticos (62) de esta forma de realización forman
substancialmente un ángulo de 90º, de modo que están fijados
directamente sobre el árbol (61). Esto reduce la longitud axial del
los núcleos magnéticos (62) y por lo tanto la longitud axial del
propio generador. Esta forma de realización se explicará con mayor
detalle considerada conjuntamente con la figura 6b.
La figura 6b ilustra una vista esquemática en
sección longitudinal de la forma de realización ilustrada en la
figura 6a. La figura muestra un rotor (60) fijado a un árbol (61).
El rotor (60) comprende una rueda polar (64) con piezas polares (65)
fijadas a ella y un número de tirantes (63) que soportan la rueda
polar (64). Dos imanes (66) están fijados a cada pieza polar (65) y
presentan polos de polaridad similar enfrentados entre sí, por
ejemplo N orientado hacia N como en la figura, o S orientado hacia
S. Las dos piezas polares adyacentes (65) presentan imanes (66) con
polos de polaridad opuesta enfrentados entre sí, es decir, la
polaridad de los polos enfrentados entre sí alterna entre N y S. Los
núcleos magnéticos (62) están separados por un entrehierro (68), de
los imanes (66) y de las piezas polares (65). Las piezas polares
(65) y los núcleos magnéticos (62) presentan ambos forma en V de
modo que pueden "ajustarse" (separados sólo por el entrehierro
(66)), mejorando de este modo el flujo magnético concentrado en los
núcleos magnéticos (62).
Los núcleos magnéticos (62) forman
substancialmente un ángulo de 90º, como se ha descrito anteriormente
en relación con la figura 6a, y presentan arrollamientos (67) que
los rodean. Los arrollamientos (67) están formados preferiblemente
por bobinas planas concentradas devanadas estrecha y ajustadamente
alrededor de los núcleos magnéticos (62), lo cual proporciona una
inducción realmente eficaz en los arrollamientos (67), ya que el
flujo magnético uniforme/concentrado de los núcleos magnéticos (62)
afecta a casi todo el material de los arrollamientos.
La figura 6c muestra el estator de la forma de
realización mostrada en las figuras 6a y 6b visto desde un extremo.
Aquí, el estator (69) se muestra desde una cara en la cual los
extremos axiales de los núcleos magnéticos (62) apuntan hacia el
interior del papel. También se muestra un arrollamiento de ejemplo
(67).
En esta forma de realización, se ha dispuesto un
circuito magnético local para cada núcleo magnético y cada uno de
los núcleos magnéticos contiguos. El núcleo magnético (62a)
mostrado en las figuras 6a a 6c es parte de dos circuitos magnéticos
locales. Uno (70a) con su núcleo magnético adyacente (62b) y otro
(70b) con su otro núcleo magnético adyacente (62c), ya que, como se
ha mencionado anteriormente, las dos piezas polares contiguas (no
mostradas) presentan imanes de polaridad opuesta enfrentados entre
sí (por ejemplo S orientado hacia S). Es decir, el circuito
magnético local cerrado (70a) está formado por: la parte local de
la rueda polar (64), la pieza polar (65), los dos imanes (66), el
entrehierro (68), el núcleo magnético (62a), el núcleo magnético
adyacente (62b), un entrehierro adyacente (no mostrado), dos imanes
adyacentes (no mostrados) una pieza polar adyacente (no mostrada) y
una parte adyacente de la rueda polar (64a).
De forma similar, el circuito magnético local
cerrado (70b) está formado por: la parte local de la rueda polar
(64), la pieza polar (65), los dos imanes (66), el entrehierro
(68), el núcleo magnético (62a), el núcleo magnético adyacente
(62c), un entrehierro adyacente (no mostrado), dos imanes
adyacentes (no mostrados), una pieza polar adyacente (no mostrada)
y una parte adyacente de la rueda polar (64b).
Al presentar el flujo de cada circuito magnético
la misma orientación en el núcleo magnético compartido, los dos
circuitos contribuyen positivamente al flujo total del núcleo
magnético compartido, proporcionando una inducción realmente
efectiva en los arrollamientos circundantes.
Cuando el rotor (60) se desplaza respecto al
estator, el flujo magnético del circuito magnético cambia de
orientación, lo cual induce corriente en los arrollamientos (67).
La forma en V y la disposición de los imanes (66) y las piezas
polares (65) junto con los arrollamientos (67) que rodean los
núcleos magnéticos (62) proporcionan una salida muy alta de
corriente incluso con una velocidad de rotación reducida. lo cual es
muy habitual particularmente en turbinas eólicas.
La figura 7a muestra una vista esquemática en
sección de dos generadores conectados en serie según una forma de
realización de la invención. En este caso, cada una de las dos
piezas polares (72) rodeada por dos imanes (73) está fijada a un
rotor (71), el cual está fijado a su vez a un árbol (74). Los
imanes están dispuestos de modo que presentan polos de polaridad
similar enfrentados entre sí (por ejemplo N orientado hacia N). Un
núcleo magnético (75) se encuentra separado de los imanes (73) en
cada lado del rotor (71) separado solamente por un entrehierro
(78). Los arrollamientos (76) rodean cada uno de los núcleos
magnéticos (75). En un extremo de los núcleos magnéticos (75), se
halla dispuesta una placa posterior/platillo (77) para conducir el
flujo magnético a un núcleo magnético adyacente (75).
Las piezas polares (72) y los núcleos magnéticos
(75) presentan forma de V, de modo que las piezas polares (72) con
los imanes (73) pueden caber en el interior del núcleo magnético
(75) separados solamente por entrehierros (78), lo cuales concentran
el flujo magnético en los núcleos magnéticos (75).
Los estatores se corresponden con los estatores
descritos en relación con las figuras 3 y 4. La única diferencia es
que sólo es necesario un rotor para los dos estatores. Esto reduce
la necesidad de material y también proporciona un método muy fácil
para obtener una salida de múltiples fases.
La figura 7b muestra una vista esquemática en
sección de dos generadores conectados en serie según otra forma de
realización de la invención. Esta forma de realización se
corresponde con la forma de realización descrita anteriormente en
relación con la figura 7a. La única diferencia es que se ha
cambiado la forma de V de modo que ahora los núcleos magnéticos
(75) pueden caber en las piezas polares (72) con los imanes (73)
separados solamente por los entrehierros (78).
La figura 8 ilustra una vista en sección de un
generador con una disposición diferente de los imanes según una
forma de realización de la invención. En esta forma de realización
de la invención un rotor (82) está fijado a un árbol (81) como en
los ejemplos mencionados anteriormente. Dos imanes (84) están
fijados al rotor (82), estando una de ellos fijado a la parte
superior y estando fijado el otro a la parte superior de uno de los
lados orientadas hacia un núcleo magnético (85) de modo que los
imanes (84) forman una L. El núcleo magnético (85) presenta un
corte de modo que el rotor (82) y los imanes (84) caben dentro de
este corte separados solamente por entrehierros (83). El núcleo
magnético (85) está rodeado por arrollamientos (87). Una placa
posterior/platillo (86) está fijada al otro extremo del núcleo
magnético (85). Esta forma de realización difiere de las otras
formas de realización porque los imanes (83) están dispuestos en
forma de L, por el corte de los núcleos magnéticos (85) y por la
ausencia de una pieza polar, pero por otra parte funciona de forma
similar.
La figura 9 ilustra una vista en sección de un
generador con disposiciones diferentes de los imanes según otra
forma de realización de la invención. En este caso, una pieza polar
(98) substancialmente cuadrado o rectangular está fijada a un rotor
(92) y presenta imanes (98) fijados a los otros lados, como muestra
la figura. Un núcleo magnético (93) presenta un corte en forma de
U, y los imanes (95) y la pieza polar (98) caben en el interior de
este corte separados solamente por entrehierros (95). El núcleo
magnético (93) está rodeado por arrollamientos (96) y está fijado a
la placa posterior/platillo (97). El generador funciona de forma
similar a la del descrito anteriormente y sólo difiere en la
disposición de la pieza polar (98), los imanes (94) y el corte en
forma de U.
La figura 10 ilustra una vista en sección de un
generador según una forma más de realización de la invención. Este
generador se corresponde con el generador mostrado en la figura 4 y
sólo difiere en que la forma de V se ha cambiado de modo que ahora
los núcleos magnéticos (105) pueden caber en el interior de las
piezas polares (104) con los imanes (103) separados solamente por
los entrehierros (108).
La figura 11 ilustra una vista en sección de un
generador según una disposición alternativa. Esta forma de
realización difiere de la forma de realización mostrada en la
figura 10 porque los núcleos magnéticos (112) están dispuestos en el
rotor con los arrollamientos (111) rodeando los núcleos magnéticos
(112). Los imanes (114) están dispuestos en el estator (113) para
generar un flujo magnético variable en los arrollamientos (111).
Esta modificación puede aplicarse a otras formas de realización
según la invención.
La figura 14 ilustra una vista en sección de una
máquina según otra disposición alternativa. El generador de esta
forma de realización se corresponde con la forma de realización de
la figura 11, excepto porque en lugar de presentar una pieza polar y
el núcleo magnético correspondiente conformados en forma de V,
están conformados en dos formas en V. En la figura 14 se han
dispuesto núcleos magnéticos (142) en el rotor con los
arrollamientos (141) rodeando los núcleos magnéticos (142). Los
imanes (144a, b) están dispuestos en el estator (143) para generar
un flujo magnético variable en los arrollamientos (141). La figura
12 muestra una vista en perspectiva de formas de realización según
la invención acopladas en serie. En este caso, tres (121, 122, 123)
de las formas de realización mostradas en la figura 3 están
conectadas en serie sobre el mismo árbol. Están escalonadas una
respecto a otra, de modo que se obtiene una salida de múltiples
fases sin aumentar el diámetro del generador, ya que cada forma de
realización proporciona una fase. Las partes del rotor (124) pueden
consistir en dos rotores de la clase antes mencionada situados en
posición contrapuesta o una sola parte de rotor modificado en la
cual el rotor presenta dos conjuntos de piezas polares, imanes,
etc. en cada lado.
La figura 15 muestra una vista en sección de una
parte de un estator según una forma de realización de la invención.
En esta forma de realización, un núcleo magnético o una columna
magnética está formado por dos columnas adyacentes (151b, 152a) ó
(152b, 153a) de dos elementos de núcleo magnético en forma de U
(151, 152) ó (152, 153). Los elementos en forma de U (151, 152,
153) están fijados a una placa extrema de estator (154) con
arrollamientos (155, 156) rodeando los núcleos magnéticos (151b,
152a) y (152b, 153a). Un elemento de núcleo magnético (152) puede
fijarse a la placa extrema (154) mediante medios de fijación
(157).
La figura 16 muestra una vista en sección de otra
forma de realización de un estator construido con los mismos
principios que el estator de la figura 15. En este caso, los
elementos de núcleo magnético en forma de U están conformados en
forma de U cuadrada. De nuevo un núcleo magnético o columna
magnética está formado por dos columnas adyacentes (161b, 162a) ó
(162b, 163a) de dos elementos de núcleo magnético en forma de U
(161, 162) ó (162, 163). Los elementos en forma de U (161, 162, 163)
están fijados a una placa extrema del estator (164) con
arrollamientos (165, 166) rodeando los núcleos magnéticos (161b,
162a) y (162b, 163a), y el elemento de núcleo magnético (162) puede
fijarse a la placa extrema (164) mediante medios de fijación
(167).
Se ha mencionado que en el caso de los elementos
de núcleo magnético en forma de U, un camino de flujo magnético que
pasa por dos núcleos magnéticos presentará su línea de flujo a lo
largo de la forma de U en las dos columnas del elemento de núcleo
magnético en forma de U. Por lo tanto, se prefiere que las columnas
magnéticas o núcleos magnéticos en forma de U estén realizados en
material conductor magnético, mientras que se prefiere que la placa
extrema del estator esté fabricada con un material que presente una
baja conductividad magnética y una baja conductividad
electrónica.
También se prefiere que se disponga un
aislamiento electrónico entre el elemento de núcleo magnético en
forma de U (152, 162) y la placa extrema del estator (154,
164).
La figura 17 muestra una vista en sección de una
forma de realización de la invención que comprende un rotor y dos
estatores. En este caso, los dos estatores (171, 172) presentan
elementos de núcleo magnético en forma de U del tipo mostrado en la
figura 15, y el núcleo magnético o columnas magnéticas (173, 174) y
(175, 176) están enfrentados a un rotor (177) que presenta piezas
polares (178, 179) y un imán entre las piezas polares (178, 179).
Las piezas polares (178, 179) son transversales al rotor (177),
estando dispuestas piezas polares en cada lado del rotor. La
anchura de las piezas polares (178, 179) puede corresponder a la
anchura de las columnas magnéticas (173, 174) y (175, 176). El polo
N del imán está enfrentado a la pieza polar (178), mientras que el
polo S de está enfrentado a la pieza polar (179).
Correspondientemente, el polo N de un segundo imán está enfrentado
al otro lado de la pieza polar (178), mientras que el polo S de un
tercer imán está enfrentado al otro lado de la pieza polar
(179).
En la figura 17, las columnas magnéticas (173,
174) están enfrentadas a las columnas magnéticas (175, 176), con el
resultado de que las señales eléctricas correspondientes de los dos
estatores (171) y (172) se encuentran en fase.
No obstante, si la posición de la columna
magnética del segundo estator se desplaza en comparación con la
posición de las columnas magnéticas del primer estator, las señales
eléctricas correspondientes de los dos estatores estarán desfasadas.
La diferencia de fase puede estar determinada por el desplazamiento
de las columnas magnéticas.
Esto se ilustra en la figura 18, la cual muestra
una vista en sección de una forma de realización de la invención
que comprende un rotor (187) y dos estatores (181, 182). En este
caso, las columnas magnéticas (186, 185) del segundo estator (182)
están desplazadas en relación a la posición de las columnas
magnéticas (183, 184) del primer estator (181). Por lo tanto, las
piezas polares (188, 189) alcanzarán las columnas magnéticas (183,
184) y (185, 186) en tiempos diferentes, dando como resultado una
diferencia de fases en las señales eléctricas.
Debería entenderse que en el caso de las máquinas
eléctricas de la presente invención, el estator puede comprender en
la mayoría de los casos un número relativamente grande de núcleos
magnéticos o columnas magnéticas separados (por ejemplo 40 núcleos
magnéticos) y un número correspondiente de bobinas separadas o
discretas o conjuntos de arrollamientos.
Dicho gran número de bobinas galvánicamente
separadas o discretas proporciona la oportunidad de formar un número
realmente importante de combinaciones de tensiones e
intensidades.
Unos pocos ejemplos:
todas las bobinas de un estator pueden disponerse
en serie para producir una tensión elevada;
todas las bobinas de un estator pueden disponerse
en paralelo para obtener la misma tensión que una bobina, pero una
intensidad superior;
una, dos, tres o más bobinas dispuesta en
paralelo pueden disponerse en serie con una, dos, tres o más
bobinas dispuestas en paralelo, formando parte todas las bobinas
del mismo estator.
Claims (40)
1. Máquina eléctrica, que comprende:
un rotor (10, 31, 41) fijado a un árbol (11, 35,
40) con un eje de giro, comprendiendo dicho rotor una pluralidad de
imanes o medios para producir un campo magnético (12, 42),
un estator (16, 17; 32, 34) con entrehierros (14,
36, 46) formados entre el rotor y el estator, comprendiendo dicho
estator una pluralidad de núcleos magnéticos individuales (15, 32,
44) que presentan bobinas individuales correspondientes o conjuntos
de arrollamientos (16, 33, 43) devanados sobre y alrededor de
dichos núcleos magnéticos, estando dispuestos dichos núcleos
magnéticos (15, 32, 44) de tal modo que por lo menos una parte de
uno o más de los núcleos magnéticos está dispuesta en un ángulo
respecto al eje de giro, siendo dicho ángulo igual o superior a 0
grados e inferior a 90 grados, y proporcionando dichos núcleos
magnéticos parte(s) de uno o más caminos de flujo (18A, 18B;
37A, 37B),
en la que un camino de flujo magnético comprende
dos y únicamente dos núcleos magnéticos (15, 32, 44), y dos y
únicamente dos entrehierros (14, 36, 46).
2. Máquina eléctrica según la reivindicación 1,
en la que la pluralidad de imanes o medios para producir un campo
magnético (14, 42) están dispuestos en pares que presentan los
polos de polaridad similar enfrentados entre sí.
3. Máquina eléctrica, que comprende:
un rotor (31, 41) fijado a un árbol (35, 40) con
un eje de giro, comprendiendo dicho rotor una pluralidad de imanes
o medios para producir un campo magnético (42),
un estator (32, 34) con entrehierros (36, 46)
formados entre el rotor y el estator, comprendiendo dicho estator
una pluralidad de núcleos magnéticos (32, 44) individuales que
presentan bobinas individuales correspondientes o conjuntos de
arrollamientos (33, 43) devanados sobre y alrededor de dichos
núcleos magnéticos, estando dispuestos dichos núcleos magnéticos
(32, 44), de tal modo que por lo menos una parte de uno o más de
los núcleos magnéticos está dispuesta en un ángulo respecto al eje
de giro, siendo dicho ángulo igual o superior a 0 grados e inferior
a 90 grados, y proporcionando dichos núcleos magnéticos
parte(s) de uno o más caminos de flujo
\hbox{(37A,
37B),} en la que la pluralidad de imanes o medios para
producir un campo magnético (42) están dispuestos en pares que
presentan los polos de polaridad similar enfrentados entre sí.
4. Máquina eléctrica según la reivindicación 3,
en la que un camino de flujo magnético (37A, 37B) comprende líneas
de flujo que atraviesan dos núcleos magnéticos (32).
5. Máquina eléctrica según la reivindicación 4,
en la que el camino de flujo magnético (37A, 37B) comprende dos y
únicamente dos núcleos magnéticos (32) y dos y únicamente dos
entrehierros (36).
6. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la que cada núcleo magnético individual
presenta una bobina individual correspondiente o un conjunto de
arrollamientos.
7. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en la que el rotor está dispuesto de tal
modo que por lo menos una parte del rotor (10, 31, 41) es
substancialmente perpendicular al eje de giro.
8. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que el ángulo es igual o inferior a
45 grados.
9. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en la que el ángulo es igual o inferior a
30 grados.
10. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en la que por lo menos una parte de uno o
más de los núcleos magnéticos (15, 32, 44) es substancialmente
paralela al eje de giro.
11. Máquina eléctrica según la reivindicación 10,
en la que uno o más arrollamientos o bobinas (16, 33, 43) presentan
su eje substancialmente paralelo al eje de rotación.
12. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que uno o más núcleos magnéticos
(62) presentan una parte dispuesta substancialmente perpendicular
al eje de giro del árbol.
13. Máquina eléctrica según la reivindicación 12,
en la que uno o más de los arrollamientos o bobinas (67) presentan
su eje substancialmente perpendicular al eje de giro.
14. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el rotor (10, 31, 41) es
circular.
15. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, en la que el estator comprende además una
placa extrema magnética conductora (17, 34) conectada a dichas
columnas o núcleos magnéticos (15, 32, 44).
16. Máquina eléctrica según la reivindicación 15,
en la que la placa extrema (17, 34) está dispuesta substancialmente
paralela al rotor (10, 31) y enfrentada al mismo.
17. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en la que la cantidad de núcleos
magnéticos es igual a la cantidad de imanes o medios para producir
un campo magnético.
18. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los imanes o los medios para
producir un campo magnético (12, 53) están dispuestos en sentido
radial de forma equidistante en el rotor (10, 51, 58).
19. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los imanes o los medios para
producir un campo magnético (42) están dispuestos en un lado del
rotor (41) enfrentado a los extremos de los núcleos magnéticos
(44).
20. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en la que los imanes o los medios para
producir un campo magnético están dispuestos en la periferia
exterior del rotor.
21. Máquina eléctrica según la reivindicación 18,
en la que entre los imanes o los medios para producir un campo
magnético (12, 42, 53) están dispuestas piezas polares (13, 45,
52).
22. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que en el rotor están dispuestos
los imanes o los medios para producir un campo magnético (42, 68,
73, 103) de modo que caben substancialmente en una forma en V.
23. Máquina eléctrica según la reivindicación 22,
en la que los imanes o los medios para producir un campo magnético
están dispuestos en pares para conseguir dicha forma en V.
24. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la máquina es una máquina
síncrona monofásica.
25. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los imanes o medios para
producir un campo magnético son imanes permanentes.
26. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 25, en la que los imanes o medios para
producir un campo magnético son electroimanes.
27. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que se forma un arrollamiento o
una bobina a partir de una bobina plana concentrada.
28. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los núcleos magnéticos están
construidos con un material magnético conductor.
29. Máquina eléctrica según la reivindicación 28,
en la que el material magnético conductor es una plancha dulce
magnética orientada al campo.
30. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la máquina es un generador
que puede ser alimentado con una fuerza/energía mecánica por medio
de dicho árbol para que genere energía eléctrica mediante dichos
arrollamientos.
31. Máquina eléctrica según la reivindicación 30,
en la que dicha máquina se utiliza en una turbina eólica.
32. Máquina multifase, en la que se consigue una
cantidad de fases mediante la disposición de una cantidad
correspondiente de máquinas monofásicas en serie según cualquiera
de las reivindicaciones 24 a 31.
33. Máquina eléctrica según la reivindicación 22,
en la que los imanes o los medios para producir un campo magnético
(132A, 132B) están dispuestos en el rotor de tal modo que caben
substancialmente en dos o más formas en V.
34. Máquina eléctrica según la reivindicación 33,
en la que cada una de las formas en V comprende un par de imanes o
medios para producir un campo magnético.
35. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que los núcleos magnéticos están
formados por elementos en forma de U (152, 153; 162, 163), estando
dispuestos dichos elementos en el estator, de tal modo que un núcleo
magnético está formado por dos columnas adyacentes de dos elementos
en forma de U.
36. Máquina eléctrica según la reivindicación 35,
en la que un camino de flujo magnético pasa a través de los dos
núcleos magnéticos y tiene sus líneas de flujo en las dos columnas
de un elemento de núcleo magnético en forma de U.
37. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los núcleos magnéticos están
realizados en un material magnético conductor, y en la que los
núcleos magnéticos están dispuestos en una placa del estator
realizada en un material que presenta una baja conductividad
magnética.
38. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la anchura de un núcleo
magnético es substancialmente igual a la distancia entre dos
núcleos magnéticos sucesivos.
39. Máquina eléctrica según reivindicación 21, en
la que la anchura de una pieza polar (13, 52) en la periferia
exterior del rotor es substancialmente igual a la anchura de un
núcleo magnético (15, 54) dispuesto enfrentado al estator.
40. Máquina eléctrica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que un primer estator (171) está
dispuesto en oposición y enfrentado a un primer lado del rotor
(177), y un segundo estator (172) está dispuesto en oposición y
enfrentado al otro lado del rotor.
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