ES2252052T3 - Control de una maquina electrica de reclutancia. - Google Patents
Control de una maquina electrica de reclutancia.Info
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Abstract
Máquina eléctrica que comprende un rótor (7) sin arrollamientos, un estátor (2) que tiene un arrollamiento de armadura (11) y medios de imán de campo (10) para generar una fuerza magnetomotriz en una dirección que se extiende transversalmente con respecto a la fuerza magnetomotriz generada por el arrollamiento de armadura, medios de circuito (40) para controlar la corriente en el arrollamiento de armadura (11) por conmutación de corriente, de manera tal que períodos en los que la fuerza magnetomotriz en una dirección es asociada con un primer impulso de corriente alternan con períodos en los que una fuerza magnetomotriz en dirección opuesta es asociada con un segundo impulso de corriente, medios de detección de posición para controlar la posición de rotación del rótor y para suministrar señales de salida dependientes de la velocidad de rotación del rótor, y medios de control (32) para suministrar señales de control de conmutación a los medios de circuito (40) para controlar la corriente enel arrollamiento de armadura (11), caracterizada porque los medios de control (32) están adaptados para suministrar señales de control de conmutación a los medios de circuito (40), de manera tal que cada una de las señales de control de conmutación es producida como respuesta a la detección de una de las correspondientes señales de salida mencionadas, desde los medios de detección de posición y de forma tal que el tiempo de funcionamiento de conmutación se mantiene durante un período de tiempo determinado por una relación predeterminada que relaciona el tiempo de funcionamiento (¿on-time¿) de conmutación con la duración de dicha señal de salida.
Description
Control de una máquina eléctrica de
reluctancia.
La presente invención se refiere a máquinas
eléctricas y hace referencia más particularmente, pero no
exclusivamente, a motores eléctricos.
Se hace también referencia a las solicitudes
pendientes de la actual de la propia solicitante N1 PCT/GB00/03213,
PCT/GB00/03201 y PCT/GB00/03214.
Las figuras 1a y 1b muestran un motor de
reluctancia variable de dos fases, de tipo convencional, que
comprende un estátor (2) con dos pares (3), (4) de polos salientes
dirigiéndose hacia adentro en oposición dotadas con dos pares
(5), (6) de arrollamientos de excitación que corresponden a dos
fases y un rotor (7) que tiene un par único (8) de polos salientes
dirigidos hacia afuera, dispuestos en oposición, sin
arrollamientos. Cada uno de los cuatro arrollamientos de excitación
está arrollado alrededor de su correspondiente polo, tal como se
ha indicado por los símbolos Y-Y, que indican dos
partes diametralmente opuestas de cada uno de los arrollamientos
del par de arrollamientos (6) y los símbolos X-X
indican dos partes diametralmente opuestas de cada uno de los
arrollamientos del par de arrollamientos (5). Un circuito de
excitación (no mostrado) queda dispuesto para la rotación del
rotor (7) dentro del estátor (2) al activar alternativamente los
arrollamientos del estátor en sincronismo con la rotación del
rotor, de manera que se desarrolla un par por la tendencia del
rotor (7) al disponerse en la posición de reluctancia mínima dentro
del campo magnético producido por los arrollamientos, tal como se
describe a continuación de manera más detallada. Este motor de
reluctancia variable ofrece la ventaja, con respecto a los motores
de rotor arrollado convencionales, de que no se requieren
conmutador y escobillas, que son parte de desgaste, para el
suministro de corriente al rotor. Además, se consiguen otras
ventajas porque no hay conductores en el rotor y no se requieren
imanes permanentes de coste elevado.
Los símbolos + y - de las figuras 1a y 1b
muestran las direcciones del flujo de corriente en los
arrollamientos en las dos modalidades alternadas de excitación en
las que el rotor (7) es atraído a la posición horizontal o a la
posición vertical, tal como se observa en las figuras. Se apreciará
que la rotación del rotor (7) requiere la excitación alternada de
los pares de arrollamientos (5), (6), preferentemente con solo un
par de arrollamientos (5) ó (6) excitado a la misma vez, y con la
corriente habitualmente suministrada a cada par de arrollamientos
(5) ó (6) solamente en una dirección durante la excitación. No
obstante, los arrollamientos pueden ser activados solamente
durante un máximo de la mitad del tiempo por revolución si se tiene
que producir un par útil, de manera que no es posible con ese tipo
de motor una utilización altamente eficaz del circuito
eléctrico.
Como contraste, un motor de reluctancia variable
y de paso completo ("fully pitched"), tal como se describe
por J.D. Wale y C. Pollock, "Novel Coverter Topologies for a
Two-Phase Switched Reluctance Motor with Fully
Pitched Windings", IEEE Power Electronics Specialists
Conference, Braveno, Junio 1996, páginas 1798-1803,
y tal como se muestra en las figuras 2a y 2b (en las cuales se
utilizan los mismos numerales de referencia para indicar partes
iguales, tal como en las figuras 1a y 1b), comprende dos
arrollamientos (10) y (11) que tienen un paso que es el doble del
paso polar del motor, es decir, 180º en el ejemplo que se ha
mostrado, y dispuestos a 90º entre si. El arrollamiento (11) puede
ser arrollado de manera que una parte del arrollamiento a un lado
del rotor (7) llena una ranura (12) del estátor definida entre
polos adyacentes de los pares de polos (3), (4) y otra parte del
arrollamiento (11) en el lado diametralmente opuesto del rotor (7)
llena una ranura de estátor (13) definida entre otros dos polos
adyacentes de los pares de polos (3), (4). El arrollamiento (10)
tiene partes correspondientes que llenan ranuras de estátor
diametralmente opuestas (14) y (15). De este modo, los dos
arrollamientos (10) y (11) cubren la anchura del motor con los
ejes de los arrollamientos (10), (11) dispuestos en ángulo recto
entre si.
Además, dos formas alternativas de excitación de
dicho motor correspondientes a las posiciones horizontal y
vertical del rotor (7) se muestran en las figuras 2a y 2b, de las
que se observará que ambos arrollamientos (10), (11) son excitados
en ambas formas de excitación pero que, mientras la dirección de
flujo de corriente en el arrollamiento (10) es la misma en ambas
modalidades, la dirección de flujo de corriente en el arrollamiento
(11) cambia entre las dos modalidades. Dado que la corriente es
suministrada a ambos arrollamientos de fase (10), (11) en ambas
modalidades y dado que cada uno de los arrollamientos (10) u (11)
ocupa la mitad del área de ranuras de estátor total, este sistema
puede alcanzar el 100% de utilización de su área de ranuras. Esto
está en contraste con el 50% de utilización conseguido con un motor
de reluctancia variable con arrollamiento convencional que se ha
descrito anteriormente, en el que solamente un arrollamiento de
fase es excitado simultáneamente. Además, dado que no hay exigencia
de cambio de la dirección de corriente del arrollamiento (10), el
arrollamiento (10), que puede ser designado como arrollamiento de
campo, puede recibir corriente continua sin conmutación, lo que
lleva a la simplicación del circuito de excitación utilizado. No
obstante, el arrollamiento (11), que puede ser designado
arrollamiento de la armadura, debe ser excitado con corriente que
alterna en sincronismo con la posición del rotor a efectos de
determinar la orientación de cambio del flujo del estátor requerida
para atraer al rotor de manera alternativa a las posiciones
horizontal y vertical. La necesidad de suministrar al
arrollamiento de armadura una corriente alterna en este motor puede
tener como resultado un circuito de excitación de elevada
complejidad y coste.
J.R. Surano y C-M Ong,
"Variable Reluctance Motor Structures for
Low-Speed Operation", IEEE Transactions on
Industry Applications, Vol. 32, N1 2, Marzo/Abril 1996, páginas
808-815, y la Patente UK N1 2262843 dan a conocer
también motores de reluctancia variable de paso completo. El motor
que se da a conocer en la Patente UK N1 2262843 es un motor de
reluctancia variable trifásico que tiene tres arrollamientos, que
deben ser excitados mediante corriente en sincronismo con rotación
del rotor, de manera que este motor requiere un circuito de
excitación de elevada complejidad.
El documento WO 98/05112 da a conocer un motor de
paso completo y flujo cambiante que tiene un estátor de cuatro
polos (2) que, tal como se ha mostrado esquemáticamente en la figura
3a, está dotado de un arrollamiento de campo (10) y un
arrollamiento de armadura (11), cada uno de los cuales está
dividido en dos bobinas (22) y (23) o (24) y (25), íntimamente
acopladas (con un acoplamiento que es sustancialmente independiente
de la posición del rotor) y arrolladas de manera que partes
diametralmente opuestas de ambas bobinas están dispuestas dentro
de ranuras del estátor diametralmente opuestas. La figura 3b muestra
un diagrama de circuito de tipo general para la excitación de las
bobinas de armadura (24) y (25). Las bobinas (24) y (25) están
conectadas dentro del circuito de manera que la corriente continua
suministrada a los terminales (26) y (27) pasa por ambas bobinas
(24) y (25) en la misma dirección a efectos de generar fuerzas
magnetomotrices en direcciones opuestas como resultado del
arrollamiento en oposición de las bobinas. Los interruptores (28) y
(29), que pueden comprender tiristores o transistores con efecto de
campo por ejemplo, están conectados en serie con las bobinas (24)
y (25) y son conmutados alternativamente para llevar a cabo la
excitación alterna de las bobinas (24) y (25) a efectos de
proporcionar las fuerzas magnetomotrices requeridas que actúan en
direcciones opuestas. Es una ventaja el que se puedan utilizar
circuitos de excitación relativamente simples. Una disposición
similar puede ser dispuesta en un alternador eléctrico.
El documento GB 18027 de 9 de septiembre de 1901
da a conocer una máquina de reluctancia variable que tiene juegos
de arrollamientos en el estátor que son excitados alternativamente a
efectos de proporcionar la interacción requerida por el rotor.
Además, el documento GB 554827 da a conocer un alternador inductor
en el que la disposición relativa de los dentados del estátor y del
rotor producen zonas sucesivas de reluctancia relativamente alta y
baja, y en los que se disponen arrollamientos de campo y de
corriente alterna en el estátor para llevar a cabo la excitación
requerida. No obstante, ninguna de estas disposiciones
anteriormente conocidas posee la característica ventajosa de la
disposición de bobinas íntimamente acopladas que da a conocer el
documento WO 98/05112, de manera que también se necesitan circuitos
complejos asociados.
El documento USA 5754024 da a conocer un
dispositivo de control para un motor de reluctancia conmutada en
el que se suministran corrientes a las bobinas de la armadura por un
circuito generador de forma de onda de corriente controlado por
una UCP en base a la información relativa a la velocidad de
rotación objetivo y par de rotación objetivo. Las señales de
control de conmutación suministradas por la UCP son iniciadas como
respuesta a las salidas de detección de un detector de ángulo y
detectores de corriente, y la señal específica de control de
conmutación marcha-paro
("on-off") es determinada por la UCP a partir
de una memoria de consulta a efectos de proporcionar un valor de
corriente objetivo que corresponde al ángulo de rotación del
motor.
Las simplificaciones en los circuitos
introducidos por el documento WO98/05112 posibilitan un control
electrónico de la máquina simple y de coste reducido, pero reducen
la flexibilidad de la máquina para ser controlada en aceleración o
deceleración rápida y también reducen el control de velocidad bajo
carga. Es un objetivo de la presente invención dar a conocer una
máquina eléctrica que tiene circuitos de control simples pero que
también pueden conseguir elevado rendimiento.
De acuerdo con la presente invención, se da a
conocer una máquina eléctrica que comprende un rotor sin
arrollamientos; un estátor que tiene un arrollamiento de armadura e
imanes de campo para generar una fuerza magnetomotriz en una
dirección que se prolonga transversalmente con respecto a la fuerza
magnetomotriz generada por el arrollamiento de armadura; circuitos
para controlar la corriente del arrollamiento de armadura por
conmutación de la corriente de manera tal, que los periodos en los
que una fuerza magnetomotriz en una dirección está asociada con un
primer impulso de corriente, alternan con periodos en los que una
fuerza magnetomotriz en dirección opuesta está asociada con un
segundo impulso de corriente; medios de detección de posición para
controlar la posición de rotación del rotor y para suministrar
señales de salida dependientes de la velocidad de rotación del
rotor; y medios de control para suministrar señales de control de
conmutación a los circuitos para controlar la corriente en el
arrollamiento de armadura, caracterizándose porque los medios de
control están adaptados para suministrar señales de control de
conmutación a los circuitos, de manera que cada una de las señales
de control de conmutación es producida en respuesta a la detección
de la correspondiente señal de salida desde los medios detectores
de posición y de forma tal que la conmutación a tiempo es mantenida
durante un periodo de tiempo determinado por una relación
predeterminada que relaciona la conmutación a tiempo con la
duración de dicha señal de salida.
El arrollamiento de armadura puede ser conectado
en derivación o en serie y los imanes de campo pueden ser
constituidos por un arrollamiento de campo o un imán
permanente.
La realización preferente de la invención permite
el control de las características de aceleración, velocidad sin
carga y par velocidad con carga que se pueden conseguir con el
simple control marcha/paro de los dispositivos de conmutación de
la armadura y de campo, de manera que se pueden producir a un coste
relativamente reducido los circuitos de control apropiados. La
simplificación de los circuitos de control queda asegurada además
por el hecho de que dicho control puede ser llevado a cabo sin
detección de corriente. Además, la modulación de la amplitud de
los impulsos de alta frecuencia de los impulsos de corriente se
requieren solamente durante la aceleración, reduciendo de esta
manera las pérdidas por disipación en la impulsión. La amplitud de
impulsos de corriente durante alta velocidad y carga pueden ser
cambiados fácilmente para controlar la velocidad sin carga y la
forma de la curva de velocidad y par para producir las
características deseadas para adaptarse a las exigencias de la
carga.
Para que la invención se pueda comprender de
manera más completa, se hará referencia a continuación, a título de
ejemplo, a los dibujos adjuntos, en los cuales:
Las figuras 1a y 1b son diagramas explicativos
que muestran un motor de reluctancia variable de dos fases de tipo
convencional, habiéndose mostrado las dos modalidades de excitación
en las figuras 1a y 1b;
las figuras 2a y 2b son diagramas explicativos
que muestran un motor de conmutación de flujo, mostrándose las dos
modalidades de excitación en las figuras 2a y 2b;
las figuras 3a y 3b son diagramas explicativos
que muestran los rodamientos de estátor para un motor de
conmutación de flujo, tal como se da a conocer en el documento WO
98/05112;
la figura 4 es un diagrama de un motor con
conmutación de flujo que tiene un estátor de ocho polos y un rotor
de cuatro polos;
las figuras 5a, 5b y 5c son diagramas de circuito
que muestran disposiciones de circuito para la excitación de los
arrollamientos de campo y de armadura de realizaciones de la
invención;
las figuras 6, 7, 8 y 9 son diagramas de
temporización que muestran las señales de control de conmutación
aplicadas durante el funcionamiento a baja velocidad;
las figuras 10, 11 y 12 son diagramas de
temporización que muestran las señales de control de conmutación
aplicadas durante el funcionamiento a alta velocidad;
la figura 13 de un gráfico que muestra posibles
características de par-velocidad del motor; y
la figura 14 es un diagrama de temporización que
muestra las señales de control de conmutación aplicadas a otra
realización de la invención durante el funcionamiento a baja
velocidad.
La siguiente descripción de realizaciones de la
invención es facilitada con referencia a un motor con conmutación
de flujo que tiene un estátor (2) dotado de ocho polos salientes
dirigidos hacia adentro (30) y un rotor (7) que tiene cuatro polos
salientes dirigidos hacia afuera (31), sin arrollamientos, tal como
se ha mostrado en la figura 4. El estátor (2) está dotado de un
arrollamiento de campo (10) y un arrollamiento de armadura (11)
conectados en una configuración de derivación o paralelo (tal como
se muestra en la figura 5a) o en una configuración en serie (tal
como se muestra en la figura 5c). El arrollamiento de armadura (11)
puede comprender dos partes de arrollamiento de armadura A1 y A2
conectadas en serie o en paralelo y el arrollamiento de campo (10)
puede comprender dos partes del arrollamiento de campo F1 y F2
conectadas en serie o en paralelo, estando arrolladas las partes
del arrollamiento sobre el estátor (2) tal como se ha mostrado
dentro del estátor de la figura 4. Cada una de las partes de
arrollamiento de armadura está dividida en dos bobinas (24) y (25)
que están acopladas magnéticamente de forma íntima y arrolladas de
manera que las partes diametralmente opuestas de las bobinas están
dispuestas dentro de las ranuras del estátor separadas por una
ranura de arrollamiento de campo. Las bobinas de armadura (24) y
(25) están arrolladas en direcciones opuestas y pueden ser
arrolladas de manera bifilar en caso apropiado. No obstante, la
configuración de arrollamiento es preferentemente y de modo
sustancial la que se describe con referencia a la figura 6 del
documento WO 98/05112, de manera tal que cada uno de los
arrollamientos de armadura y de campo comprende cuatro bobinas A1,
A2, A3, A4 y F1, F2, F3, F4 conectadas en serie o en paralelo (o
cualquier combinación de serie y paralelo) y arrolladas alrededor
de los polos del estátor de manera tal que las partes activas de
bobinas adyacentes están dispuestas dentro de la misma ranura de
rotor. La configuración del arrollamiento es la mostrada en este
caso en la figura 4, por los símbolos indicados fuera del estátor
en la figura. En la figura 4, los símbolos + y - muestran las
direcciones de flujo de corriente en los arrollamientos en una
modalidad de excitación, y se comprenderá que en la modalidad
alternativa de excitación, la dirección de flujo de corriente es
invertida, en los arrollamientos de la armadura, mientras que la
dirección de flujo de corriente en los arrollamientos de campo no
presenta cambios.
En los circuitos de excitación (40) de la
realización de la figura 5a, el arrollamiento de campo (10) está
conectado en paralelo con las bobinas de armadura (24) y (25) y un
condensador (57) que permite que las corrientes a través del
arrollamiento de campo (10) y de los arrollamientos de armadura
(24) y (25) sean distintas. El circuito es alimentado desde una
fuente de corriente alterna con intermedio de un puente
rectificador (59). Un MOSFET de potencia (54) y un diodo libre (56)
están dispuestos para controlar la corriente de campo suministrada
al arrollamiento de campo (10).
En los circuitos de excitación (40) de la
realización en serie de la figura 5c, el arrollamiento de campo
(10) está conectado en serie con las bobinas de armadura (24, 25), y
un condensador (57) está conectado al punto de interconexión (57A)
entre el arrollamiento de campo (10) y las bobinas de armadura (24,
25) a efectos de permitir que la corriente de campo continúe
fluyendo al ser devuelta la energía del arrollamiento de la
armadura al condensador (57) a través de uno de los diodos (52) o
(53). Otro condensador (58) está conectado sobre la salida del
puente rectificador (59), y un inductor opcional (60) está
conectado en serie con la salida del puente rectificador (59), a
efectos de filtrar la alimentación al circuito. Tal como se ha
mostrado en líneas interrumpidas, también es posible disponer un
diodo (61) en serie con el arrollamiento de campo (10) para
impedir que la corriente de campo (10) se invierta cuando el
condensador (57) es cargado a un voltaje por encima del voltaje de
alimentación del condensador (58). En una disposición alternativa,
no mostrada, tal como la que se ha mostrado en las figuras 11 y 12
del documento WO 98/05112, por ejemplo, el arrollamiento de campo
(10) puede estar conectado en serie con las bobinas de armadura (24)
y (25). En otra disposición adicional no ilustrada, tal como se ha
mostrado en la figura 14 del documento WO 98/05112, por ejemplo, el
arrollamiento de campo (10) puede recibir el suministro de
corriente de una fuente de corriente
separada.
separada.
En cada una de estas realizaciones, se dispone un
circuito de control de conmutación para suministrar corriente
alternativamente a las bobinas de armadura (24) y (25), a efectos de
proporcionar las fuerzas magnetomotrices requeridas que actúan en
direcciones opuestas para hacer girar el rotor. En este caso, el
circuito de control de conmutación incorpora dos MOSFET de potencia
(50) y (51) que son conectados y desconectados alternativamente
por impulsos de conmutación apropiados. Cada uno de los MOSFET (50)
ó (51) comprende un diodo integral libre (52) ó (53) de manera
que, al ser desconectado cada MOSFET, la energía magnética
almacenada en la bobina correspondiente es acoplada a la otra
bobina y retrocede a través del diodo libre del otro MOSFET.
Además, los extremos de las bobinas de armadura (24) y (25) pueden
estar conectados por diodos (63) y (64) a un condensador
amortiguador (65) que se carga a un voltaje por encima del voltaje
de alimentación. El condensador amortiguador (65) es descargado
por la resistencia en paralelo (66) a efectos de verter la energía
almacenada en el condensador amortiguador (65) por el proceso de
conmutación imperfecto. El condensador amortiguador (65) está
dispuesto para captar energía no transferida a la otra bobina de
armadura cuando una de las bobinas de armadura es desconectada por
su respectivo dispositivo de conmutación.
El circuito amortiguador adicional formado por
los componentes (63), (64), (65) y (66) es particularmente
importante cuando se utilizan transistores bipolares de puerta
aislada (IGBT) como dispositivos de conmutación. Los IGBT son
averiados fácilmente por sobrevoltajes del dispositivo, y el
circuito amortiguador es utilizado para limitar los voltajes que
tienen lugar en el circuito a un nivel menor que el voltaje nominal
de los IGBT. Cuando se utilizan MOSFET, tal como en la figura 5a,
el circuito amortiguador puede ser suprimido si se escogen los
MOSFET de manera que proporcionen una limitación intrínseca de
voltaje al entrar en modalidad de fallo (avalancha) por encima de
su voltaje nominal. Esta modalidad de avalancha absorbe la energía
magnética no acoplada asociada con el acoplamiento imperfecto de
los arrollamientos de armadura entre sí. A condición de que exista
disipación adecuada del calor, los MOSFET no sufrirán averías por el
proceso, y por lo tanto no se requiere la complejidad y coste del
circuito amortiguador.
En la puesta en marcha inicial del motor, es
necesario controlar las corrientes de campo y de armadura a
efectos de proporcionar la aceleración deseada. Tal como se ha
indicado anteriormente, la base de todas las operaciones de
control para la rotación del rotor es que se suministre corriente
unidireccional al arrollamiento de campo de manera sustancialmente
continuada, y se suministren impulsos de corriente alternados a las
dos bobinas de armadura de manera tal que los impulsos de corriente
están sincronizados con la posición del rotor. En el motor que se
ha mostrado en la figura 4, con ocho polos de estátor y cuatro
polos de rotor, un ciclo de excitación de armadura que comporta la
armadura positiva mmf seguida de mmf negativo se repetiría cada
90º de rotación del rotor. Como resultado, es habitual utilizar un
sensor de posición del rotor para controlar los puntos de
transición de conmutación dentro del ciclo de la armadura. En su
forma más simple, el sensor de posición del rotor podría ser un
sensor óptico que cambie polaridad cada 45º de rotación del rotor,
puesto en marcha por la interrupción o reflexión de un haz de
infrarrojos por el rotor o un disco montado sobre el rotor. Otros
medios habituales de detección de posición serían la utilización de
un sensor de efecto Hall para detectar los polos norte y sur de un
anillo magnético acoplado al rotor.
Durante el funcionamiento a baja velocidad, la
aplicación del voltaje de suministro completo al poner en marcha
uno de los conmutadores de armadura para la totalidad de los 45º de
rotación podría provocar excesiva corriente de armadura. La
corriente puede ser controlada por modulación de amplitud de
impulsos del conmutador de armadura apropiado. En un motor en
derivación, puede ser también ventajoso modular la amplitud de
impulsos del interruptor que controla la corriente de arrollamiento
de campo, de manera que el nivel de la corriente de campo está
controlado también al mismo tiempo que la corriente de armadura. La
señal procedente del sensor de posición del rotor sería normalmente
procesada por un simple microcontrolador (32), tal como se ha
mostrado en la figura 5b, que controla las puertas de los
conmutadores (50), (51) (y (54), si existe) mediante los circuitos
de activación de puerta (33). El microcontrolador (32) decodifica la
señal alternativa procedente del sensor de posición para decidir
cuál de los conmutadores (50) y (51) debe ser conductor en
cualquier momento o quizás que ninguno debe ser conductor. (En
funcionamiento normal del motor, no es necesario hacer que ambos
conmutadores (50) ó (51) conduzcan al mismo tiempo). El
microcontrolador (32) determina también el funcionamiento del
conmutador (54) (si existe) controlando la corriente de campo.
Por lo tanto, tal como se ha mostrado por el
diagrama de temporización de la figura 6, el cambio de estado del
sensor de posición de bajo a alto pone en marcha un tren de impulsos
en la salida de la armadura (1) del microcontrolador (32). Este
tren de impulsos es convertido por el correspondiente circuito de
activación de puerta (33) en una señal adecuada para el control del
conmutador apropiado (50) ó (51) a efectos de conectar y
desconectar repetitivamente el conmutador (ciclo de conmutación) a
una frecuencia mucho más elevada que la frecuencia del sensor,
estableciendo de esta manera y controlando un mmf positivo o
negativo de la armadura durante 45º de rotación del rotor. El ciclo
de servicio es el porcentaje de tiempo que un conmutador está
conectado (conductor) dentro de cada ciclo de conmutación. Cuando el
motor se pone en marcha por primera vez, el ciclo de servicio
puede ser aproximadamente de 50%, si bien se puede escoger un valor
entre 0 y 100% dependiendo del par inicial requerido y de la
velocidad de aceleración deseada. La figura 6 muestra, en a), la
señal de posición del rotor de 40 Hz correspondiente a una
velocidad de 600 r/min para este motor y, en b), c) y d), las
señales de control del conmutador en las salidas de la armadura (1),
armadura (2) y campo del microcontrolador (32). La modulación de
amplitud de impulsos es aplicada virtualmente para toda la duración
del impulso de salida de la señal de posición del rotor que
determina los tiempos de conmutación iniciales de los conmutadores
(50) y (51). La señal de control de conmutación para la corriente de
campo es modulada también en amplitudes de impulsos al mismo
tiempo que las señales de control de conmutación modulada con
amplitud de campo para controlar las corrientes en las bobinas de
la armadura, y es excitada de manera continua cuando las corrientes
aplicadas a las bobinas de la armadura son desconectadas.
La figura 7 muestra la forma de las señales de
control de conmutación suministradas a las bobinas de armadura
(24) y (25) y al arrollamiento de campo (10) simultáneamente durante
una parte del ciclo, cuando el motor funciona a una velocidad de
6000 rpm. En este caso, se utiliza un ciclo de servicio de
conmutación de 52,5% para controlar las corrientes, tanto de la
armadura como de campo. Este ciclo de servicio es apropiado para
el control de la armadura y corrientes de campo desde el arranque
del motor. No obstante, el ciclo de servicio puede ser escogido de
manera que tenga cualquier valor entre 0 y 100% dependiendo del par
requerido y de la tasa de aceleración.
No obstante, al acelerar el motor, el ciclo de
servicio de las señales aplicadas a los conmutadores (50), (51) y
(54) incrementa de manera continuada, y además el período de
excitación de cada bobina de armadura (24) ó (25) se puede reducir
a menos que el total de amplitud de impulso de la salida de la
señal de posición del rotor, a efectos de evitar excesivas
corrientes de armadura hacia el final de cada período de excitación
de corriente de las bobinas de la armadura.
Cuando el motor ha acelerado de manera
suficiente, de forma tal que el ciclo de servicio de conmutación
ha incrementado hasta cerca del 100%, cada una de las bobinas de la
armadura puede ser excitada durante aproximadamente el 50% de la
amplitud total de impulso de la salida de la señal de posición del
rotor, tal como se ha mostrado por el diagrama de temporización de
la figura 8 correspondiente a una velocidad del motor de 6000 rpm.
De esta manera, se pueden controlar el par del motor y el tiempo de
aceleración por variación del ciclo de servicio de conmutación y
por variación del porcentaje de la amplitud total de impulso de la
señal de posición del rotor durante la cual está excitada la
armadura. En el caso de la realización de la figura 4, que tiene
ocho polos de estátor y cuatro polos de rotor, la señal de posición
del rotor tiene una frecuencia de salida de 400 HZ a 6000 rpm. Se
observará de este diagrama que se suministran señales de control
de conmutación con modulación de amplitud de impulso a la primera
bobina de armadura (24) y al arrollamiento de campo (10) durante
el 50% aproximadamente de la duración del impulso de salida de la
señal de posición del rotor, y que la señal de control es
suministrada sustancialmente de manera continua al arrollamiento de
campo (10) en la totalidad del 50% restante de la duración del
impulso. Esto asegura que se mantiene la excitación del
arrollamiento de campo a un elevado nivel, lo que proporciona el
par máximo a partir de la corriente de armadura aplicada. En un
motor serie, la corriente del arrollamiento de campo será siempre la
función de la corriente y potencia suministradas a la armadura y
no se puede controlar independientemente. La figura 9 muestra las
señales de control de conmutación a una escala incrementada e
indica que el ciclo de servicio de conmutación aplicado para la
conmutación de los arrollamientos de armadura y de campo es
aproximadamente del 88%, es decir,
no llega a 100%.
no llega a 100%.
En algunas aplicaciones en las que la carga es
tal que se puede garantizar una aceleración rápida del motor (tal
como una bomba, ventilador o soplante en los que el par de carga es
bajo a reducida velocidad), es posible que no sea necesaria la
modulación de amplitud de impulso de los conmutadores de armadura
dentro de cada polaridad de excitación de la armadura. En este
caso, las corrientes que pasan pueden ser limitadas simplemente por
las condiciones de suministro disponibles. El motor acelerará
entonces rápidamente y la corriente disminuirá a un nivel más bajo
al aumentar la velocidad. La tasa de aceleración puede ser todavía
controlada por la duración y posición de la corriente de excitación
de la armadura dentro de cada estado del sensor de posición.
Después de que el motor ha acelerado al punto en
el que el ciclo de servicio de conmutación ha alcanzado 100%, una
aceleración adicional tendrá como resultado el control de las
corrientes de armadura y de campo, de acuerdo con una modalidad de
alta velocidad, en la que la modulación de amplitud de impulso de
las señales de control de conmutación dejan de aplicarse. En vez de
ello, el tiempo de marcha de cada sistema de control de
conmutación se reduce al aumentar la velocidad, mientras que se
conserva el mismo punto de puesta en marcha determinado por el
cambio de estado del impulso de salida de la señal de posición del
rotor. Ello se muestra por los diagramas de temporización de las
figuras 10 y 11. En la figura 10 se han mostrado las señales de
control de la armadura y del conmutador de campo (si existe) para
una velocidad del motor de 7.500 rpm que, en este ejemplo, se
encuentra justamente por encima de la velocidad en la que se inicia
el cambio a la modalidad de alta velocidad. En este caso, la
frecuencia de salida de la señal de posición del rotor es de 500
Hz, y las señales de control de conmutación son de anchura reducida
con respecto a la anchura total de los impulsos de salida de la
señal de posición del rotor a efectos de controlar la aceleración
al limitar las corrientes de armadura. En un motor de vibración en
el que es posible el control del campo con independencia de la
armadura, el interruptor de campo puede ser conectado durante todo
este tiempo, si bien, si el rendimiento a carga baja es importante,
también es posible que la señal de control del interruptor de campo
sea modulada para reducir pérdidas de campo.
El diagrama de temporización de la figura 11
muestra las señales de control de conmutación de armadura y de
campo cuando este motor específico funciona a una velocidad de 9.750
rpm, en cuyo caso la frecuencia de salida de la señal de posición
del rotor es de 650 Hz. Se apreciará que, en este caso, las señales
de control del interruptor de armadura son más estrechas a efectos
de limitar la velocidad sin carga del motor. El circuito puede ser
dispuesto para proporcionar cualquier amplitud de impulso de
corriente de armadura deseada para una velocidad determinada del
motor para proporcionar el control requerido de la velocidad sin
carga correspondiente al diagrama de temporización de la figura 11.
Además, dado que los puntos de conmutación del sensor de posición
con respecto al ciclo magnético de la armadura no son necesariamente
los mismos con cada implementación, la posición de este impulso
estrecho puede ser situada en cualquier lugar dentro del ciclo del
sensor de posición para obtener la mejor conversión de energía. Si
se aplica una carga, tenderá a ralentizar el motor y la
correspondiente disminución de velocidad se puede detectar como
incremento del tiempo entre las transiciones del sensor de
posición en la señal de posición del rotor. Como resultado, los
períodos de funcionamiento de los interruptores (50) y (51)
incrementan como función del incremento de tiempo entre las
transiciones de señal de posición del rotor. Esta función es
determinada por un cálculo numérico o acudiendo a una tabla de
consulta relativa a las transiciones de tiempo de funcionamiento
con respecto a la señal de posición del rotor. La variación de
esta función puede ser utilizada para provocar que la curva de
par-velocidad del motor adopte una serie de formas
distintas. No obstante, en todos los casos, el control de
conmutación se basa solamente en la posición del rotor y la
velocidad calculada, y no hay exigencia para detectar la corriente
para controlar dicha conmutación.
El motor alcanza el punto de plena carga para una
determinada velocidad cuando la anchura de los impulsos de
corriente aplicada a las bobinas de armadura (24) y (25) es tal que
el circuito de la armadura es excitado durante el 100% del tiempo
disponible. En la práctica, a causa de la inductancia de las
bobinas de la armadura y del tiempo finito requerido para reducir
cada impulso de corriente de armadura a cero, el tiempo máximo de
conducción de cada interruptor (50) ó (51) está comprendido, de
manera típica, entre 70% y 90% del tiempo disponible. Además,
algunos motores pueden no funcionar satisfactoriamente si el
arrollamiento de la armadura se encuentra continuamente excitado.
En este caso, si la corriente no es controlada activamente, la
polaridad de la corriente de una armadura puede resultar mayor que
la polaridad de la corriente de la otra armadura y el motor se
parará.
Por esta razón, el período de funcionamiento de
los interruptores (50) y (51) es controlado de acuerdo con el
método de control de la invención, a efectos de asegurar que dicho
tiempo de funcionamiento no es superior al porcentaje máximo
predeterminado del tiempo disponible, siendo éste, de manera
típica, no superior aproximadamente al 90% de la amplitud de
impulso de salida de la señal de posición del rotor. Esto impide la
inestabilidad de la excitación de la armadura sin requerir la
medición de la corriente de la misma, si bien algunos motores no
desarrollarán el desequilibrio que se ha descrito anteriormente y
las conmutaciones de armadura pueden funcionar cada una de ellas
durante el 100% de la amplitud de impulso del sensor de posición
(es decir, durante el 50% del ciclo eléctrico de la armadura), si
bien la corriente fluirá en el diodo del dispositivo durante la
parte inicial de cada período de conducción del dispositivo. Además,
este método permite que el motor funcione próximo a su
característica de velocidad de par natural en una amplia gama de
velocidad. La figura 12 es un diagrama de tiempo que muestra las
señales de control de conmutación de armadura y de campo para una
velocidad del motor de 9.150 rpm, cuando este método de control del
tiempo de permanencia de funcionamiento de los conmutadores es
aplicado al aplicar una carga. La frecuencia de salida de la señal
de posición del rotor correspondiente es de 610 Hz.
Los algoritmos de control pueden ser diseñados
para proporcionar una gama de diferentes características,
incluyendo el suministro de una característica de potencia constante
durante una amplia gama de velocidades. El simple ajuste de la
función relativa al tiempo de funcionamiento de cada interruptor
(50) ó (51) con respecto al tiempo entre las transiciones de señal
de posición del rotor permite conseguir cualquier característica
dentro de la característica de velocidad de par natural del motor.
La figura 14 muestra posibles características de velocidad de par
que pueden ser impartidas al motor de esta manera, indicando la
curva (70) mostrada en líneas de trazos en esta figura la
característica natural de par y velocidad del motor dentro de una
excitación de corriente de armadura al 100% y un conjunto dado de
condiciones determinadas de arrollamiento de campo. Otros ejemplos
(71), (72) y (73) de posibles curvas de
par-velocidad se muestran en las que el par puede
ser controlado como función de la velocidad dentro de una curva
máxima. En la región (74), dicho control puede limitar la
velocidad sin carga a cualquier valor escogido. Además, una de las
curvas (71), (72) y (73) puede ser escogida para seguir una línea
de potencia de salida constante a lo largo de una amplia gama de
velocidades.
En una variante de la realización de la invención
que se ha descrito en lo anterior, la señal de posición del rotor
es suprimida, y en vez de ello, se utiliza una disposición para
calcular electrónicamente la posición del rotor a partir del
voltaje (y/o corriente) de la armadura (y/o campo) que se han
detectado. Esto puede ser conseguido disponiendo un arrollamiento
adicional en las ranuras de la armadura (o campo) del estátor
coaxial, como mínimo, con una de las bobinas de la armadura y
detectando la contra emf inducida en el arrollamiento. En
realidad, el voltaje inducido en este arrollamiento es una
combinación de la contra emf de la armadura y del voltaje de
alimentación de la armadura proporcionado por los conmutadores de
la armadura. De acuerdo con ello, se dispone un conjunto de
decodificación adecuado para reconstruir la forma de onda de contra
emf, a efectos de producir una señal de temporización que puede ser
utilizada para temporizar la excitación de la armadura. De manera
alternativa, el propio arrollamiento de la armadura puede ser
utilizado para dicha detección de contra emf, dado que una de las
bobinas de la armadura se encuentra siempre en cualquier momento
sin excitación. Este dispositivo de detección de posición posibilita
la determinación de la posición del rotor y la excitación del
arrollamiento de la armadura y el control de su dependencia de la
posición del rotor en una manera especialmente simple.
Se observará que, si bien se utilizan MOSFET de
potencia en circuito de activación de la figura 5a y de la figura
5c, sería también posible la utilización en los circuitos de otros
tipos de conmutadores, tales como tiristores e IGBT (transistores
bipolares de puerta aislada).
En otra realización de la invención, para el
control de un motor en derivación, el microcontrolador es
programado para llevar a cabo una activación continua del conmutador
de campo durante la totalidad o una parte de la aceleración,
mientras que la modulación de los conmutadores de la armadura es
conservada. Esto puede proporcionar una aceleración más rápida del
motor y es una simplificación adicional en la complejidad de
control. En la modalidad de alta velocidad, es beneficioso reducir
el nivel de corriente facilitado a los arrollamientos de campo
cuando la velocidad del motor se encuentra próxima a la velocidad
sin carga. Esto se puede implementar desconectando el conmutador de
campo (54) durante el tiempo en el que ninguno de los conmutadores
de armadura (50) ó (51) está
conectado.
conectado.
La posición de los impulsos de corriente de la
armadura y, por lo tanto, el sensor de posición del rotor, con
respecto a las laminaciones del rotor real, es crítica para obtener
el mejor rendimiento del motor. Para conseguir un rendimiento
óptimo, la mmf de la armadura de polaridad positiva debe
encontrarse presente cuando el voltaje de la armadura inducida
(debido a la velocidad de cambio del flujo de campo de acoplamiento
de la armadura) pasa a ser positivo, es decir, el voltaje de la
armadura inducido internamente (la contra emf) se encuentra en
oposición a la corriente de armadura aplicada. Al ser el
arrollamiento de la armadura inductivo, la corriente requiere un
cierto tiempo para cambiar, provocando un retardo en el aumento de
corriente con respecto a la iniciación de la señal de control al
conmutador de armadura apropiado. A bajas velocidades, este tiempo
no es un ángulo significativo de rotación pero, a altas velocidades,
este retardo puede llevar a una pérdida significativa de potencia
de salida. Hay dos maneras en las que este problema puede ser
solucionado.
El sensor de posición del rotor puede ser
dispuesto de forma que las transiciones tengan lugar cerca del
cruzamiento de cero de la contra emf. Cuando funciona a alta
velocidad, el microcontrolador puede provocar que la velocidad
medida anticipe las transiciones del sensor e inicie un impulso en
la armadura de forma anticipada con respecto a la transición del
sensor. Estos esquemas de avance electrónicos son conocidos en sí
mismos. No obstante, a velocidades muy altas, cuando el tiempo
entre las transiciones del sensor pueden ser cortas, la exactitud
obtenida a partir de dichos esquemas puede reducirse excepto que se
utilice un oneroso microcontrolador. Este esquema es también
inexacto para la predicción del punto de conexión anticipado si hay
variaciones rápidas de la velocidad de funcionamiento.
De manera alternativa, el sensor de posición del
rotor puede ser posicionado mecánicamente, en avance del cruce por
cero del voltaje inducido de la armadura, de manera tal que, a
elevada velocidad, las transiciones del sensor están posicionadas
correctamente para asegurar que la corriente tiene tiempo de
aumentar en cada arrollamiento de armadura sin requerir ningún
control complejo, y permitiendo, por lo tanto, la utilización de
un microcontrolador simple y poco costoso. No obstante, este esquema
tiene la desventaja de que, a bajas velocidades, la transición del
sensor puede iniciar la inversión de la mmf de la armadura antes de
que se requiera realmente. Con este avance mecánico del sensor de
posición, es necesario, por lo tanto, a bajas velocidades, reducir
la reacción a la transición del sensor hasta que el rotor ha girado
un ángulo adicional equivalente al ángulo de avance mecánico. En
una implementación de esta disposición, se encontró que era
beneficioso un avance mecánico del sensor de posición de 11º a alta
velocidad (con respecto a secciones de 45º de alta y secciones de
45º de baja). Dado que ello representa aproximadamente una cuarta
parte del tiempo entre transiciones, es relativamente fácil dentro
de un microcontrolador digital de bajo coste insertar un retardo de
un cuarto del tiempo total medido. Las señales de control obtenidas
en esta disposición se muestran en la figura 14, en la que la
señal del sensor de posición se ha mostrado en a), las señales de
control de conmutación para un conmutador de armadura se han
mostrado en b), la mmf de la armadura se ha mostrado en c), y la
corriente de campo se ha mostrado en d).
En condiciones de carga ligera a todas
velocidades, no es necesario desarrollar la potencia máxima del
motor y, como resultado, los impulsos de la armadura pueden ser
significativamente más cortos que el tiempo disponible entre las
transiciones de señal de posición del rotor. En estas
circunstancias, es preferible retrasar la aplicación de los
impulsos de la armadura incluso de forma adicional a un tiempo en
el que el voltaje inducido en la armadura se encuentra en un valor
máximo. Este método de control facilita el rendimiento máximo del
motor bajo cargas
ligeras.
ligeras.
De las dos soluciones mencionadas, el método de
avanzar mecánicamente el sensor de posición posibilita la
utilización de un microcontrolador más simple y es el que se
prefiere por estas razones.
Finalmente, se facilitará una descripción de las
modalidades de alta velocidad y carga en una realización
preferente de la invención, que se han desarrollado para un motor
particular a efectos de proporcionar funcionamiento a potencia
constante cuando el motor trabaja bajo carga de 15.000 rpm a 7.000
rpm. Se debe observar que todos estos algoritmos se basan en
simples multiplicaciones y divisiones que se pueden implementar por
adición y desplazamiento de bits en un microcontrolador simple y de
bajo coste. Un enfoque similar podría ser conseguido mediante una
tabla de consulta en la memoria, pero ello requeriría del
almacenamiento de un mayor número de datos.
La carga del motor provoca la disminución de
velocidad desde la velocidad sin carga que es justamente superior
a 18.000 rpm. Al bajar la velocidad, se implementa una serie de
algoritmos sucesivos para controlar la amplitud de impulsos
aplicados a cada bobina de armadura dentro del tiempo disponible de
cada región del sensor. A efectos ilustrativos, el punto de
conexión en todos estos algoritmos tiene lugar en el cambio de
estado del sensor, es decir, 11º por delante del cambio de
polaridad de la contra emf, si bien el rendimiento del motor se
puede mejorar retrasando el punto de conexión bajo ciertas
condiciones operativas.
- Las rutinas de carga son las siguientes:
- Velocidad sin carga a 15.000 rpm. La amplitud del impulso se calcula utilizando
((3 * sensor) -
267) x 4
\mus.
- en la que "sensor" indica un valor de contaje desde el microcontrolador (32) que representa el tiempo entre transiciones del sensor.
- Este algoritmo aumenta la amplitud de impulso del valor mínimo sin carga y alcanza una amplitud de impulso máxima de 416 \mus a 15.000 rpm. Esto corresponde a una excitación de la armadura durante el 83,5% del tiempo disponible.
- 15.000 rpm a 14.300 rpm. La amplitud de impulsos es acortada rápidamente para dar lugar a un acoplamiento rápido en la característica de par y velocidad, reduciéndose desde el valor máximo a 15.000 rpm a 73% a 14.300 rpm. El algoritmo durante este tiempo es
(224 - sensor)
x 4
\mus.
- El signo negativo en el término que incorpora el "sensor" asegura que la amplitud del impulso disminuye en tiempo absoluto a pesar del incremento en el valor del "sensor".
- 14.300 rpm a 12.300 rpm. El algoritmo durante este tiempo es
\left(\frac{3}{16} \ x \ sensor
\right) + 71 x 4
\mus.
- Este algoritmo reduce el porcentaje de tiempo de funcionamiento de la armadura a un valor de
- 66% a 12.300 rpm.
- 12.300 rpm a 7.500 rpm. El algoritmo se cambia en este caso a
(Sensor/4 + 62)
* 4
\mus.
- Esto permite una disminución más lenta de tiempo de funcionamiento porcentual al disminuir la velocidad adicionalmente para mantener el funcionamiento próximo a la potencia constante (-17- en la figura 13).
Claims (17)
1. Máquina eléctrica que comprende un rotor (7)
sin arrollamientos, un estátor (2) que tiene un arrollamiento de
armadura (11) y medios de imán de campo (10) para generar una
fuerza magnetomotriz en una dirección que se extiende
transversalmente con respecto a la fuerza magnetomotriz generada por
el arrollamiento de armadura, medios de circuito (40) para
controlar la corriente en el arrollamiento de armadura (11) por
conmutación de corriente, de manera tal que períodos en los que la
fuerza magnetomotriz en una dirección es asociada con un primer
impulso de corriente alternan con períodos en los que una fuerza
magnetomotriz en dirección opuesta es asociada con un segundo
impulso de corriente, medios de detección de posición para
controlar la posición de rotación del rotor y para suministrar
señales de salida dependientes de la velocidad de rotación del
rotor, y medios de control (32) para suministrar señales de control
de conmutación a los medios de circuito (40) para controlar la
corriente en el arrollamiento de armadura (11),
caracterizada porque los medios de control (32) están
adaptados para suministrar señales de control de conmutación a los
medios de circuito (40), de manera tal que cada una de las señales
de control de conmutación es producida como respuesta a la
detección de una de las correspondientes señales de salida
mencionadas, desde los medios de detección de posición y de forma
tal que el tiempo de funcionamiento de conmutación se mantiene
durante un período de tiempo determinado por una relación
predeterminada que relaciona el tiempo de funcionamiento
("on-time")de conmutación con la duración de
dicha señal de
salida.
salida.
2. Máquina, según la reivindicación 1, en la que,
en una modalidad de baja velocidad, los medios de control (32)
están dispuestos para producir señales de control de conmutación
moduladas en amplitud de impulso que tienen un ciclo de servicio
que aumenta con el incremento de velocidad del rotor para controlar
la corriente en el arrollamiento de armadura (11) cuando el rotor
gira a una velocidad relativamente baja.
3. Máquina, según la reivindicación 2, en la que,
en la modalidad de baja velocidad, los medios de control (32)
están dispuestos también para producir señales de control de
conmutación moduladas en amplitud de impulso para controlar la
corriente en los medios de imán de campo (10).
4. Máquina, según la reivindicación 1, 2 ó 3, en
la que en la modulación de alta velocidad, los medios de control
(32) están dispuestos para producir señales de control de
conmutación que no están moduladas en cuanto a amplitud de
impulsos, para controlar la corriente en el arrollamiento (11) de
la armadura cuando el rotor gira a una velocidad relativamente
alta.
5. Máquina, según la reivindicación 4, en la que,
en la modalidad de alta velocidad, los medios de control (32)
están dispuestos para producir señales de control de conmutación de
amplitud decreciente al aumentar la velocidad de rotación del
rotor.
6. Máquina, según la reivindicación 4 ó 5, en la
que, en la modalidad de alta velocidad, los medios de control (32)
están dispuestos para producir señales de control de conmutación
que proporcionan un tiempo de funcionamiento de la conmutación que
está controlado de manera que es menos que un valor determinado
máximo cuando se aplica una carga a la máquina.
7. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de control (32)
están dispuestos para producir señales de control de conmutación
que proporcionan un tiempo de funcionamiento de la conmutación que
es controlado a efectos de seguir una característica predeterminada
de par y velocidad.
8. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de detección de
posición incorporan un sensor para proporcionar una salida
eléctrica como respuesta a la detección de marcas del rotor.
9. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de detección de
posición incorporan un sensor para detectar variación de un
parámetro del arrollamiento (11) de la armadura o medios (10) de
imán de campo o se dispone un arrollamiento separado del sensor en
el estátor.
10. Máquina, según la reivindicación 9, en la que
el arrollamiento de armadura (11) incorpora el arrollamiento del
sensor.
11. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de detección de
posición incorporan medios de decodificación que proporcionan una
señal de temporización relacionada con la posición del rotor.
12. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el arrollamiento (11) de la
armadura comprende bobinas de armadura (24, 25) arrolladas en
direcciones opuestas y conectadas a medios de circuito (40), de
manera tal que las corrientes en las bobinas (24, 25) varían en
sincronismo con la rotación del rotor bajo el control de los medios
de control (32), de manera tal que los períodos en los que una
fuerza magnetomotriz en una dirección está asociada con el flujo de
corriente en una de las bobinas (24) alternan con períodos en los
que una fuerza magnetomotriz en dirección opuesta está asociada con
el flujo de corriente de la otra bobina (25).
13. Máquina, según la reivindicación 12, en la
que las bobinas (24, 25) están acopladas íntimamente de forma
magnética.
14. Máquina, según la reivindicación 12 ó 13, en
la que los medios de circuito (40) comprenden respectivos medios
de conmutación (50, 51) para conducir de manera alternada primeros
impulsos de corriente en una de las bobinas de armadura (24) y
segundos impulsos de corriente en la otra bobina de armadura (25)
bajo el control de medios de control (32).
15. Máquina, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los medios de imán de campo
comprenden un arrollamiento de campo (10) arrollado sobre el estátor
(2) y alimentado con corriente sustancialmente unidireccional por
los medios de circuito (40).
16. Máquina, según la reivindicación 5, en la que
el arrollamiento de campo (10) está conectado en una configuración
en paralelo con el arrollamiento de armadura (11).
17. Máquina, según la reivindicación 15, en la
que el arrollamiento de campo (10) está conectado en serie con el
arrollamiento (11) de la armadura.
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