ES2270089T3 - Maquina de bobina concentrada electrica sincrona. - Google Patents
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Abstract
Máquina de bobinas concentrada eléctrica síncrona, que comprende: una pluralidad de dientes (12) dispuestos en el estator; una pluralidad de bobinas concentradas (13) devanadas alrededor de dichos dientes, adecuadas para constituir por lo menos un ciclo; una pluralidad de polos del inductor (14); en la que el valor absoluto n de la diferencia entre el número de dicha pluralidad de polos por ciclo Npc y el número de dicha pluralidad de dientes por ciclo Ndc es inferior a dos veces el número de fases Nf; el ángulo eléctrico acf entre las primeras bobinas de ciclos de fase sucesivos es alfacf = (Ndcf + n/Nf)u180º, en donde un ciclo de fase está formado por un número Nbc de bobinas adyacentes con un ciclo las cuales están eléctricamente conectadas juntas en serie, Ndcf es el número de dientes por ciclo de fase; y la fase asociada a dichas primeras bobinas de sucesivos ciclos de fase y la dirección del devanado de dichas primeras bobinas de sucesivos ciclos de fase están determinadas por fasores separados entre sí por un ángulo igual a dicho ángulo eléctrico alfacf de la secuencia del fasor del número de fases de dicha máquina, caracterizada porque dicha pluralidad de bobinas concentradas devanadas alrededor de dichos dientes incluyen dos bobinas para cada diente y un desplazamiento de la capa Nsp el cual se escoge lo más
Description
Máquina de bobina concentrada eléctrica
síncrona.
La presente invención se refiere a una máquina
de bobina concentrada eléctrica síncrona o denominadas de otro modo
como bobinas dentadas, así como a un método para la determinación
de la asignación de la fase y de la dirección del devanado de las
bobinas de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona.
El funcionamiento de la categoría de las
máquinas eléctricas de bobina dentada se basa en leyes y principios
físicos en común con aquellos en los que se basa el funcionamiento
de cualquier tipo síncrono de máquina eléctrica: la ley de la
inducción electromagnética y el principio de alineación de los
campos magnéticos dentro del espacio de aire.
En los tipos tradicionales de máquinas
eléctricas, ajustadas con devanados de armadura distribuidos en
ranuras, se realiza el máximo esfuerzo máximo para hacer
despreciable la presencia de los dientes, considerados una
perturbación magnética discreta, para atenuarla con dispositivos de
sujeción adecuados es decir con "filtrado espacial". Entre
dichos dispositivos existen la adopción de un alto número de ranuras
y la inclinación relativa entre los polos del campo y los dientes
opuestos de la armadura. Además, se cree que es necesario escoger un
elevado número de ranuras/(polos-fases) de forma que
se consigan comportamientos electromagnéticos de calidad (forma de
la onda de la fuerza electromotriz inducida sinusoidal; momento de
torsión electromagnético constante, con ondulación desprecia-
ble).
ble).
Un intento frecuente para solucionar los
problemas relacionados con la presencia de las ranuras es
eliminarlas, adoptando configuraciones magnéticas en las cuales el
devanado, dispuesto con los conductores activos directamente
opuestos al espacio, está generalmente devanado alrededor de
estructuras toroidales del rotor, con métodos que son similares a
aquellos de la armadura de Pacinotti.
Los principales defectos de esas soluciones (que
tienen la ventaja de eliminar las fuerzas electromotrices armónicas
y los momentos de torsión parásitos debidos a la presencia de los
dientes, por el hecho de que eliminan los dientes) son los
siguientes.
El devanado con la estructura de Pacinotti es
constructivamente difícil de fabricar, ya que tiene que ser
"cosido" alrededor del núcleo ferromagnético toroidal,
realizando por lo tanto cientos de inserciones, que pueden crear
dificultades e irregularidades constructivas de la distribución
(tanto en la dirección radial, con el riesgo del solapamiento, como
en la dirección periférica, con una colocación periférica no
uniforme de las vueltas de las diferentes fases, sobre todo si la
dimensión de la máquina es grande).
El espacio ocupado en el espacio de aire por las
dimensiones de los conductores y los grosores relativos del
aislante reducen en gran medida el rendimiento de la magnetización;
de hecho, mientras el espacio de aire mecánico es el espacio de aire
comprendido entre la superficie de los imanes permanentes y la
superficie más exterior del devanado de núcleo toroidal, el espacio
magnético es mucho mayor, comprendiendo también la dimensión radial
ocupada por los conductores. Esto reduce el flujo distribuido por
los imanes permanentes comparado con lo que ocurre en las máquinas
con núcleo dentado (en donde el espacio de aire magnético es igual
al espacio de aire mecánico entre los imanes permanentes y las
cabezas de los dientes); por lo tanto, para un momento de torsión
igual requerido, la presencia de un flujo menor en el espacio de
aire implica la circulación de corrientes más intensas, por lo tanto
el desarrollo de pérdidas mayores en los devanados.
Además, puesto que los devanados están
directamente impactados por el flujo magnético principal distribuido
por los imanes permanentes (a diferencia de lo que ocurre en las
máquinas ajustadas con ranuras, en las que sólo el flujo de fuga
pasa a través de los conductores, con una intensidad
considerablemente inferior), dichos devanados se deben fabricar con
conductores subdivididos y transpuestos con precisión. Realmente
cuando se utilizan conductores convencionales (tal como por ejemplo
los cables de alambre, normalmente de las máquinas giratorias de
estructuras dentadas, utilizadas en aplicaciones de potencia
media-grande) el flujo anteriormente mencionado,
variable en el tiempo, inducirá corrientes parasitarias (y por lo
tanto pérdidas) intolerables desde el punto de vista térmico y del
comportamiento.
También se tienen en la operación de carga,
cuando la corriente pasa a través de dichos conductores y están
inmersos en el flujo distribuido por los imanes permanentes, que las
acciones mecánicas (que corresponden al momento de torsión
electromagnético trasmitido entre el estator y el rotor) se aplican
directamente sobre los mismos conductores, sometiéndolos
mecánicamente a tensión hasta un grado muy intenso (en la máquina
ajustada con dientes, las fuerzas entre el estator y el rotor se
descargan sobre los dientes, mucho más robustos, mientras las
tensiones mecánicas en los conductores son limitadas).
El documento WO 00/76054 da a conocer una
máquina síncrona de espacio axial con dos ciclos y tres fases.
El documento
US-A-4 774 428 da a conocer una
máquina eléctrica síncrona de tres fases que comprende un único
ciclo, con 8 polos del rotor de imán permanente y dientes del
estator cada uno de los cuales está provisto con una bobina
concentrada, las bobinas alternas estando devanadas en direcciones
contrarias.
En vista del estado de la técnica descrito
anteriormente, el objetivo de la presente invención es proporcionar
una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona en la que no
contraste la presencia de los dientes, sino que los utilice en
cambio adecuadamente, soportando la tendencia natural a transportar
el flujo intercambiado con los polos de excitación de la estructura
del inductor.
De acuerdo con la presente invención, dicho
objetivo se alcanza por medio de una máquina de bobina concentrada
eléctrica síncrona tal como se define en la reivindicación 1 y por
medio de un procedimiento para diseñar una máquina de bobina
concentrada eléctrica síncrona tal como se define en la
reivindicación 15.
De acuerdo con la presente invención, dicho
objetivo se alcanza también por medio de un método para la
determinación de la asignación de la fase y de la dirección del
devanado de las bobinas de una máquina de bobina concentrada
eléctrica síncrona que comprende las operaciones de: la
determinación del ángulo eléctrico \alpha_{cf} entre las
primeras bobinas de ciclos de fase sucesivos, igual a
\alpha_{cf} = N_{dcf} + v/N_{f})\cdot180º, en
donde N_{dcf} es el número de dientes por ciclo de fase y N_{f}
es el número de fases; la determinación de los fasores separados
entre sí por un ángulo igual a dicho ángulo eléctrico
\alpha_{cf} sobre la base de la secuencia del fasor que
corresponde al número de fases de dicha máquina; la asociación a
dichas primeras bobinas de ciclos de fase sucesivos, los nombres de
dichos fasores previamente determinados; la asociación a las bobinas
de cada ciclo de fase a la fase de dichas primeras bobinas de ciclos
de
fase.
fase.
Gracias a la presente invención se puede
fabricar una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona con
un escalonamiento espacial progresivo entre polos y dientes. De
hecho, los números de los dientes de las armaduras y de los polos
del inductor no son muy diferentes entre sí; esta configuración
implica conseguir comportamientos electromagnéticos y mecánicos de
calidad más elevada que aquellos de las máquinas tradicionales,
resultando también en numerosas ventajas constructivas (bajo número
de dientes, facilidad de devanado, menos longitud de las conexiones
de las terminales del devanado).
La utilización de máquinas de bobina dentada, de
acuerdo con la presente invención, presenta diversas ventajas
constructivas y funcionales, que serán descritas en la presente
memoria.
Los devanados de las bobinas concentradas son
intrínsecamente más ordenados, debido a la ausencia de solapamiento
de los terminales del devanado entre los lados activos en las
ranuras.
Los terminales del devanado de las bobinas
dentadas son muy cortos, con ahorro de cobre, reducción de las
pérdidas óhmicas y del calentamiento de la máquina y una mejora del
rendimiento.
La utilización de bobinas concentradas facilita
la construcción de los devanados, tanto en máquinas pequeñas (en
series de producción automatizada) como en máquinas
medianas-grandes (hasta ahora construidas
manualmente o con procedimientos semiautomáticos).
Puesto que las bobinas son todas iguales, su
construcción separada es posible y conveniente como ocurre en los
transformadores: esto es particularmente útil en las estructuras de
doble lado, sin la horquilla magnética del estator, cuyos dientes
pueden ser devanados uno por uno y montados entonces en la
estructura del bastidor del estator.
La adopción de las tecnologías de fabricación
similares a aquellas de los transformadores prefigura la elevación
de los límites de la tensión en máquinas giratorias grandes
(actualmente de unas pocas decenas de kilovoltios): por lo tanto, se
puede evitar la interposición de transformadores.
Indicado con N_{f} el número de fases, N_{d}
= c el número de dientes, N_{p} = p el número de polos, N_{dc}
el número de dientes por ciclo, N_{pc} el número de polos por
ciclo, se tiene lo siguiente: considerando que una ranura
corresponde a cada cliente, el número de ranuras
(fase-polo) de una máquina de bobina dentada es
igual a: q = c/(p\cdot N_{f}) = N_{d}/(N_{p}\cdotN_{f})
= N_{dc}/(N_{pc}\cdotN_{f}). En la hipótesis (más ventajosa
para la calidad del comportamiento) en que N_{dc} y N_{pc}
difieran entre sí solo en una unidad, se desprende que: q =
(1\pm1/N_{pc})\cdot(1/N_{f}) \approx
1/N_{f}. Por lo tanto, en una máquina de tres fases de bobina
dentada se tiene que q \approx 0,33
ranuras/(polos-fase). Con una máquina tradicional
se consigue una buena calidad de la forma de onda de la
fuerzaelectromotriz y una baja ondulación del momento de torsión (o
empuje) desarrollado adoptando estructuras de armadura con un
número de ranuras/(fase-polo) q alrededor
5-6, mientras una máquina de bobina dentada presenta
comportamientos de calidad similar con q \approx 1/3: por lo tanto
se pueden fabricar máquinas con un número determinado de polos con
estructuras de armadura que tengan un número muy bajo de ranuras. En
correlación, en las máquinas de bobina dentada existen elevados
números de polos con dimensiones
reducidas.
reducidas.
El alto número de polos proporciona a estas
máquinas unas características funcionales especiales y esto quiere
decir que giran (o se trasladan) a baja velocidad, produciendo
elevados momentos de torsión (empujes) y si las características del
momento de torsión y de la inercia de la carga mecánica son
adecuadas, también se pueden arrancar a partir de la velocidad cero,
con una sincronización directamente a la frecuencia de la red.
Pueden funcionar como generadores: estas
máquinas son capaces de producir fuerzas electromotrices de magnitud
y frecuencia significantes de interés industrial a una velocidad de
giro muy baja.
Otra cualidad importante, como consecuencia del
escalonamiento espacial progresivo entre los polos de excitación y
los dientes de la armadura, es la ausencia práctica de
perturbaciones debidas al dentado (distorsión de la forma de onda de
la fuerza electromotriz y de la ondulación del momento de torsión (o
empuje); en las máquinas tradicionales de imanes permanentes el
efecto del "engranado" también está presente con la armadura
sin activar, tanto es así que para atenuarlo es necesario adoptar
valores adecuados de la inclinación relativa entre las ranuras y los
polos de las estructuras opuestas.
Las características y las ventajas de la
presente invención se pondrán claramente de manifiesto a partir de
la siguiente descripción detallada de una forma de realización de la
misma, ilustrada a título de ejemplo no limitativo en los dibujos
adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 muestra la estructura básica
de una parte de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona
del tipo con un inductor de un único lado con polos de excitación de
imán permanente, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 2 muestra la estructura básica
de una parte de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona
del tipo con un inductor de doble lado con polos de excitación de
imán permanente, de acuerdo con la presente inven-
ción;
ción;
- la figura 3 muestra una vista frontal y
una vista desde arriba de los devanados de fase de bobinas
contrarias, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 4 muestra una vista frontal y
una vista desde arriba de los devanados de fase de bobinas
paralelas, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 5 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo con
un inductor de un único lado, con polos de excitación de imán
permanente, con devanados en doble capa y con bobinas contrarias,
de acuerdo con la presente invención;
- la figura 6 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo
con un inductor de doble lado, con polos de excitación de imán
permanente, con devanados en doble capa y con bobinas contrarias, de
acuerdo con la presente invención;
- la figura 7 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo de
espacio cilíndrico con devanados contrarios de tres fases y dos
capas, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 8 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo
lineal de espacio de aire plano de un único lado, con devanado
contrario de tres fases y dos capas, de acuerdo con la presente
invención;
- la figura 9 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo
lineal de espacio de aire plano de doble lado, con devanado
contrario de tres fases y dos capas, de acuerdo con la presente
invención;
- la figura 10 muestra la estructura básica
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo
tubular lineal de espacio de aire cilíndrico, con imanes de anillo
radialmente magnetizados y con devanados contrarios de tres fases y
dos capas, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 11 muestra la estructura básica
parcial en perspectiva de una máquina de bobina concentrada
eléctrica síncrona del tipo de espacio de aire plano giratorio, con
devanado contrario de dos capas, de acuerdo con la presente
invención;
- la figura 12 muestra un gráfico con la
corriente absorbida por un motor al variar el momento de torsión
aplicado, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 13 muestra un gráfico con la
forma de onda de la fuerza electromotriz medida en una bobina de
prueba devanada alrededor de un diente en una máquina giratoria,
funcionando sin carga, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 14 muestra un gráfico con la
forma de onda de la fuerza electromotriz medida en los terminales
del devanado de fase de una máquina giratoria, funcionando sin
carga, de acuerdo con la presente invención;
- la figura 15 muestra un gráfico con la
simulación del transitorio de arranque desde la velocidad cero del
motor, con un incremento progresivo del momento de torsión de
carga.
La presente invención trata de un nuevo tipo de
máquinas eléctricas síncronas caracterizadas por devanados
constituidos únicamente por bobinas concentradas de armadura,
devanadas alrededor de los dientes de la estructura magnética.
Con referencia a la figura 1, que muestra la
estructura básica de una máquina de bobina concentrada eléctrica
síncrona del tipo con un inductor de un único lado, se puede ver la
horquilla 10 de la armadura del estator con los dientes del estator
12 sobre los cuales están devanadas las bobinas 13 conectadas entre
sí; la horquilla 11 del inductor móvil sobre la cual están
dispuestos los polos de excitación 14 fabricados por ejemplo por
medio de imanes permanentes. La flecha dispuesta sobre los polos de
excitación 14 indica su polaridad, en particular están dispuestos de
forma que los polos de excitación 14 adyacentes tienen polaridades
opuestas.
En la figura 2 se representa una estructura
básica de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del
tipo con inductor de doble lado. Por lo tanto existen dos horquillas
11 del inductor móvil sobre las cuales están dispuestos los polos
de excitación 14 fabricados por ejemplo por medio de imanes
permanentes. Son los dientes del estator 12 sobre los cuales están
devanadas las bobinas 13 conectadas entre sí.
En ambas figuras \tau_{d} indica el paso de
los dientes del estator 12 y \tau_{m} indica el paso de los
imanes (o polos de excitación) 14.
En principio, con ambos tipos de las figuras 1 y
2 se pueden fabricar máquinas giratorias o lineales, con espacio de
aire plano o cilíndrico, con magnetización de un único lado o de
doble lado, funcionando como motores o como generadores. Los imanes
permanentes de los polos de excitación 14 se pueden sustituir por
cuerpos polares ajustados con devanados, también concentrados, los
cuales en tal caso pueden ser denominados dientes de la parte móvil
(rotor o contacto deslizante).
La figura 3 muestra una vista frontal y una
vista desde arriba de los devanados de fase de bobinas contrarias
es una bobina 13 la que está devanada en cada diente del estator 12,
devanada en la dirección de las flechas y de tal forma que las
bobinas adyacentes 13 están devanadas en sentidos contrarios. En las
dos vistas también se puede ver la conexión entre una bobina y la
otra.
La figura 4 muestra una vista frontal y una
vista desde arriba de los devanados de fase de bobinas paralelas y
para cada pareja de dientes adyacentes del estator 12 sólo está
devanado un diente 12, resultando en que las bobinas están
devanadas de forma paralela. En las dos vistas también se puede ver
la conexión entre una bobina y la otra. En este caso devanados de
dientes consecutivos reciben flujos inductores casi en fase; por lo
tanto la conexión paralela permite hacer máxima la vinculación del
flujo y por lo tanto de la fuerza electromotriz del devanado de
fase.
Características comunes de las máquinas
descritas antes son la casi igualdad entre el paso del diente
\tau_{d} y el paso de los polos de excitación \tau_{m}. En
particular puede ser \tau_{d} > \tau_{m} o \tau_{d}
< \tau_{m} (con \tau_{d} \neq \tau_{m}).
También se pueden fabricar devanados de doble
capa, en los cuales cada diente del estator 12 de la armadura posee
dos bobinas, que pertenecen a la misma fase o a fases
diferentes.
La figura 5 muestra la estructura básica de una
máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo con
inductor de un único lado, con polos de excitación de imán
permanente, con devanados en doble capa y con bobinas contrarias,
(también se puede adoptar el tipo con bobinas paralelas).
En esta figura, se puede ver la horquilla 10 de
la armadura del estator con los dientes del estator 12 en cada uno
de los cuales están devanadas dos bobinas 13, la horquilla 11 del
inductor móvil y los polos de excitación 14.
La figura 6 muestra la estructura básica de una
máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo con un
inductor bilateral, con polos de excitación de imán permanente, con
devanados en doble capa y con bobinas contrarias (también se puede
adoptar el tipo con bobinas paralelas).
En esta figura, se pueden ver los dientes del
estator 12, en cada uno de los cuales están devanadas dos bobinas
13, la horquilla 11 del inductor móvil, los polos de excitación 14 y
un soporte 22 para los dientes 12, que no tiene que ser
ferromagnético.
En las figuras 5 y 6 una primera fase de
alimentación de las bobinas está indicada con las letras a y A, una
segunda fase de alimentación de las bobinas con las letras b y B y
una tercera fase de alimentación de las bobinas con las letras c y
C. La letra mayúscula representa un sentido del devanado de las
bobinas por ejemplo en el sentido contrario a las agujas del reloj
y la letra minúscula el sentido opuesto del devanado de las bobinas
por ejemplo en el sentido de las agujas del reloj.
La figura 7 muestra la estructura básica de una
máquina eléctrica giratoria síncrona de bobina concentrada el tipo
con espacio de aire cilíndrico con devanado de tres fases contrarias
con dos capas, de acuerdo con la presente invención. Está
caracterizada por 34 polos con imanes permanentes, la diferente
polaridad se representa en la figura con la presencia o la ausencia
del rayado, 36 dientes, 2 ciclos a lo largo de la periferia,
N_{dcf} = 6 dientes por ciclo de fase, con desplazamiento de la
capa de N_{sp} = 3 dientes, con el inductor de un único lado.
Las características del devanado del estator en la figura 7, en
donde, por razones de simplicidad en el gráfico, no se han
representado las letras relativas de las fases, corresponden con
aquellas ilustradas en la figura 5, las cuales en este ámbito se
puede considerar como una versión lineal. Además, sólo se
representan los lados activos de cada una de las bobinas devanadas
alrededor de los dientes.
Una máquina giratoria con un espacio de aire
plano se puede imaginar mirando las figuras 5 y 6 como la vista
lateral de una estructura con simetría giratoria (con un eje de giro
dispuesto verticalmente en el plano del dibujo); las bobinas de la
armadura están dispuestas en pares alrededor de núcleos de estator
en forma de paralelepípedos axialmente laminados: en el caso de
doble lado de la figura 6, frente a ellos dos horquillas del rotor
circular deslizan de forma integral y alineada entre sí, que
sostienen los imanes permanentes, encerrando el estator en forma de
emparedado. Una característica particular del tipo de doble lado es
la ausencia de una horquilla ferromagnética, que funciona como
trayectoria de cierre para los flujos de los dientes.
La figura 8 muestra la estructura básica de una
máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo lineal
con espacio de aire de un único lado plano, con devanados de tres
fases contrarios de dos capas, de acuerdo con la presente
invención. Tiene un inductor ajustado con un número impar de polos
de excitación de imán permanente, con N_{dcf} = 6 y N_{pc} = 17
polos/ciclos. El circuito magnético del estator está formado por
núcleos alineados
E.
E.
La figura 9 muestra la estructura básica de una
máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo lineal con
espacio de aire plano de un único, con devanados contrarios de tres
fases de dos capas, de acuerdo con la presente invención. Tiene un
inductor ajustado con un número impar de polos de excitación de imán
permanente, con N_{dcf} = 6 y N_{pc} = 17. El circuito
magnético del estator está formado por núcleos alineados E. En tales
núcleos, las horquillas sólo llevan a cabo la función de soporte
mecánico, ya que no están cruzadas por flujos.
La figura 10 muestra la estructura básica de una
máquinas de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo lineal
tubular con espacio de aire cilíndrico, con imanes de anillo
radialmente magnetizados (alternativamente hacia el interior y
hacia el exterior) y con devanado contrario de tres fases de dos
capas, de acuerdo con la presente invención. Tiene un inductor
ajustado con un número impar de polos de excitación de imán
permanente, con N_{dcf} = 6 y N_{pc} = 17. El circuito
magnético del estator es cilíndrico, interno, acanalado, con un
núcleo central de ferrita, o bien de otro material ferromagnético
con una elevada resistencia eléctrica, y discos de dientes,
laminados y apilados en dicho núcleo. Las bobinas están devanadas en
las ranuras de la estructura de la armadura cilíndrica
central.
central.
En las figuras 8, 9 y 10 por razones de
simplicidad en el gráfico, los devanados están representados sin la
indicación de sus fases asignadas de las bobinas; además, sólo están
representados los lados activos de cada bobina devanada alrededor
de los dientes. Para la sucesión asignada a las fases, referirse a
aquella de las figuras 5 y 6.
La estructura básica parcial en perspectiva de
una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona del tipo
giratorio con espacio de aire plano se representa en la figura 11,
con devanado contrario de dos capas, de acuerdo con la presente
invención. En esta figura están representados algunos núcleos del
estator, de los cuales, como un ejemplo, sólo un devanado con un
par de bobinas. Los polos del inductor (no representados), montados
en horquillas del rotor, están alineados a los núcleos de las
bobinas en un extremo (estructuras de un único lado) o a ambos
extremos (estructura de doble lado).
En el caso de un único lado, menos conveniente,
los extremos de los núcleos dispuestos en el lado opuesto con
relación a la corona de los polos del inductor pueden estar
conectados entre sí por medio de una horquilla del estator.
En el caso de doble lado, los núcleos del
estator están magnéticamente separados entre sí (sólo se requiere
un soporte no magnético, no representado en la figura); por lo que
concierne al rotor, existen dos horquillas del rotor integrales
entre sí; los polos del inductor axialmente contrapuestos están
alineados entre sí.
Una peculiaridad importante de las máquinas
lineales de bobina dentada con espacio de aire plano (por ejemplo
aquellas de las figuras 8 y 9) y cilíndrico (como aquellas de la
figura 10) es la excelente simetría de funcionamiento, tanto sin
carga (simetría de las fuerzas electromotrices de fase) como en
condiciones de carga (equilibrio de las corrientes circulantes):
esta propiedad (vinculada a la acción de una serie de polos del
inductor exactamente iguales que los de un ciclo, N_{pc} = 17 en
las figuras mencionadas) no encuentra correspondencia en las
máquinas lineales con devanados distribuidos tradicionalmente,
típicamente afectadas por la falta de simetría y los desequilibrios
de funcionamiento entre las diversas fases.
En general, para las máquinas eléctricas de
bobinas dentadas son válidas las siguientes definiciones y
propiedades (véanse las figuras 5 y 6).
Con referencia a la disposición relativa entre
los dientes de la armadura y los polos de excitación encarados al
espacio de aire, el ciclo 20 es la parte de la estructura magnética
(o periferia) en la cual la distancia de dos pares
(diente-polo) presenta la misma posición común: por
lo tanto la distribución de las bobinas en las diversas fases y sus
direcciones de devanado se repiten de un ciclo al siguiente.
Básicamente, el número de ciclos puede ser
cualquiera (los ejemplos de las figuras 8, 9, 10 se refieren a la
estructura con sólo un ciclo); sin embargo, en el caso de
estructuras de máquinas giratorias (con espacio de aire cilíndrico
o plano), es conveniente que tal número exceda o sea por lo menos
igual a 2, para evitar atracciones magnéticas no compensadas entre
el rotor y el estator.
El ciclo de fase 21 con referencia a una capa,
es la parte de un ciclo a la cual se extienden bobinas adyacentes de
la misma fase.
N_{dc} = (número de dientes de la
armadura)/(ciclo).
N_{bc} = (número de bobinas de la
armadura)/(ciclo).
N_{dc} y N_{bc} deben ser múltiplos del
número de fases N_{f}.
N_{dcf} = (número de dientes de la
armadura)/(ciclo de fase).
N_{bcf} = (número de bobinas de la
armadura)/(ciclo de fase).
N_{dc} = N_{f} N_{dcf}.
N_{bc} = N_{f} N_{bcf}.
En el caso de devanados contrarios N_{bcf} =
N_{dcf}.
En el caso de devanados paralelos, teniendo que
ser N_{bcf} = N_{dcf}/2, por lo tanto N_{dcf} tiene que ser
un número entero igual.
N_{bcf} puede ser cualquier número entero
N_{pc} = (número de polos de
excitación)/(ciclo).
\nu = módulo de la diferencia entre N_{pc} y
N_{dc}.
Por lo tanto se puede escribir: N_{pc} =
N_{dc} \pm \nu. La mejor elección corresponde a \nu = 1; sin
embargo, con un empeoramiento progresivo de los comportamientos
(reducción del factor de devanado del campo principal), se pueden
adoptar valores íntegros de \nu superiores a la unidad, hasta un
valor límite \nu_{máx} = 2\cdotN_{f} (en correspondencia con
este valor ocurre la anulación del factor de devanado anteriormente
mencionado, lo cual corresponde a una fuerza electromotriz nula en
los terminales).
Por lo tanto, con referencia a la mejor
elección, que corresponde a \nu = 1, se puede hacer la elección
entre las siguientes condiciones, superiores o inferiores
N_{pc} = N_{dc} + 1 = N_{pcs}, o N_{pc} = N_{dc} - 1 =
N_{pci}.
El número de polos de excitación N_{p} =
N_{pc} \cdot N_{c} de una máquina giratoria debe ser par; por
lo tanto, si N_{pc} es par, el número de ciclos N_{c} puede ser
cualquier número entero; viceversa, con N_{pc} impar, N_{c} debe
ser par.
El número de polos de excitación N_{p} =
N_{pc} \cdot N_{c} de una máquina lineal puede ser impar; en
tal caso no existen limitaciones para N_{c}.
Puesto que los ciclos son idénticos entre sí, el
número de ciclos N_{c} es también igual al número máximo de
trayectorias de cada fase en paralelo.
Denominando X, x las bobinas de la armadura de
la fase X (X = A, B, C; x = a, b, c), para asignar las bobinas de la
capa con las fases y la definición de la dirección de la
trayectoria, se toman en consideración los ángulos eléctricos
\varepsilon vinculados a los ángulos mecánicos \mu de la
relación muy conocida: \varepsilon =
(N_{p}/2)\cdot\mu; puesto que el ángulo eléctrico
\alpha_{d} entre dientes adyacentes es igual a \alpha_{d} =
(N_{pc}/N_{dc})\cdot180º, se obtienen las siguientes
reglas.
Con referencia a las bobinas de sólo una capa,
el ángulo eléctrico \alpha_{cf} entre las primeras bobinas de
ciclos de fase sucesivos, denominadas en este documento más adelante
bobinas matrices, \alpha_{cf} = (N_{dcf} +
\nu/N_{f})\cdot180º: la evaluación de \alpha_{cf}
(para reducir dentro de 0º - 360º, sustrayendo el número entero
adecuado de ángulos completos) permite que tales bobinas matrices
sean atribuidas correctamente a las diferentes fases.
Para devanados de tres fases y de dos fases
existen secuencias muy conocidas de fasor - hexafase AcBaCb y
tetrafase ABab, respectivamente con escalonamiento de 60º y 90º
eléctricos entre fasores adyacentes.
Cuando ha sido definida la atribución de la
bobina matriz de un primera ciclo de fase (el cual se presume que
corresponde al nombre Y, entre aquellos del diagrama de fasor) a
unas ciertas fases (incluyendo la dirección del devanado), la
bobina matriz del ciclo de fase adyacente se atribuye a la fase cuyo
nombre Z es aquel del fasor el cual, en la secuencia de fase
considerada (AcBaCb para las máquinas de tres fases; ABab para las
máquinas de dos fases), se tienen ángulos eléctricos \alpha_{cf}
desde Y (en un sentido o en el otro); una atribución similar se
realiza para todas los ciclos de fase sucesivos (siempre con la
misma dirección de la trayectoria que el diagrama del fasor, por
ejemplo en el sentido de las agujas del reloj. Por ejemplo,
atribuyendo la B a la primera bobina matriz, en el caso en el que
N_{dcf} = 6, a \nu = 1, N_{f} = 3, se tiene \alpha_{cf} =
60º, el nombre de 60º distante de B será atribuido a la segunda
bobina matriz y por lo tanto a, y de este modo consecutivamente.
La secuencia de las bobinas de una fase de ciclo
(por ejemplo N_{bcf} = 6), será con un devanado contrario XxXxXx
(o xXxXxX); y con el devanado paralelo XXXXXX (o xxxxxx), empezando
a partir de la bobina matriz.
En el ejemplo anterior, con el devanado
contrario, el primera ciclo de fase tendrá los nombres BbBbBb y el
segunda ciclo de fase los nombres aAaAaA.
En el caso de devanados con dos capas, la
segunda capa presenta las mismas denominaciones de fase que la capa
ya atribuida, pero con un desplazamiento periférico de N_{sp}
dientes (el sentido del devanado de cada bobina de cada fase de
ciclo de la segunda capa coincide con aquel del ciclo de fase de la
misma fase de la otra capa en el caso de N_{sp} par mientras se
invierte si N_{sp} es impar): el desplazamiento de la capa lleva
a cabo la misma función electromagnética la cual, en los devanados
distribuidos de las máquinas tradicionales, es consecuente con el
acortamiento del paso de los devanados, que es la atenuación de los
factores de devanado de las fuerzas electromotrices de los campos
armónicos de orden inferior. Por ejemplo, en el caso de estructuras
de tres fases, con \nu = 1, la elección de N_{sp} que optimiza
la forma de onda de la fuerza electromotriz en los terminales es la
más cercana a
N_{dcf}/2.
N_{dcf}/2.
A partir de la expresión de \alpha_{cf} la
imposibilidad de adoptar \nu = N_{f}, lo cual correspondería a
bobinas matrices de ciclos de fase sucesivos con escalonamiento
múltiple de 180º parece evidente: de hecho, este resultado (el cual
correspondería, sin tener en cuenta el sentido del devanado, a la
pertenencia a la misma fase) es incompatible con la hipótesis de una
estructura con N_{f} fases.
A partir del estudio de los diagramas de los
vectores que representan la composición de fuerzas electromotrices
de las bobinas de una fase de ciclo (la cual está asociada, por el
orden armónico h = 1, 3, 5, 7, 9, ... a un factor de distribución
k_{dh}) y de la composición de las fuerzas electromotrices de la
capa (la cual está asociada, otra vez por el armónico h, a un factor
de desplazamiento k_{sph}) resultan las expresiones
siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
k_{dh} =
\frac{sen\left[h\cdot 90^{o}
\cdot\frac{v}{N_{f}}\right]}{N_{bcf}\cdot
sen\left[h\cdot\frac{v\cdot 90^{o}}{N_{f}\cdot
N_{bcf}}\right]};
\hskip0,5cmk_{sph} = cos\left[h\cdot N_{sp}\cdot\frac{v\cdot 90^{o}}{N_{f}\cdot N_{dcf}}\right]
\vskip1.000000\baselineskip
En donde el factor de devanado viene dado
por:
\vskip1.000000\baselineskip
k_{ah} =
k_{dh}\cdot
k_{sph}.
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de simples elaboraciones se puede
deducir que, para el campo principal (el cual corresponde al
componente fundamental para h = 1 de la fuerza electromotriz), los
valores más elevados del factor del devanado se obtienen para \nu
= 1; además, otra vez para \nu = 1 dichos valores corresponden a
aquellos de los factores de devanado de las máquinas tradicionales
con devanados distribuidos, en donde sin embargo se considera un
número de ranuras/(polo-fase) q y un acortamiento
del paso de los devanados numéricamente igual respectivamente al
número N_{bcf} y al desplazamiento de la capa N_{sp} de las
máquinas de bobinas dentadas.
Por lo tanto, para las máquinas giratorias de
bobina dentada de tres fases, con \nu = 1, la tabla 1.
Proporcionar los valores de N_{d} y N_{p}, para los valores más
bajos de N_{dcf} y N_{c}; la sucesión de la atribución
S_{cf} a las fases de las bobinas matrices de los ciclos de fase
de dos ciclos adyacentes (dichas sucesión de los ciclos de fase)
también se proporciona: en la tabla, S_{cfi} indica la sucesión
S_{cf} relativa a la elección del número inferior de polos
N_{pci} = N_{dc} - 1, mientras S_{cfs} es la sucesión
S_{cf} relativa a la elección del número más alto de polos
N_{pcs} = N_{dc} + 1.
Una vez las bobinas matrices de todos los ciclos
de fase han sido asignadas a las fases, las sucesivas bobinas de
cada fase de ciclo asume la misma letra que su propia bobina matriz,
con dirección paralela de la trayectoria (XXX o xxx, con N_{bcf} =
3) o con sentido contrario de la trayectoria (XxX o xXx, con
N_{bcf} = 3).
Se pueden adoptar tablas similares para máquinas
de dos fases, o con un número de fases distinto de 2 y de 3.
Ha sido construido un prototipo de espacio de
aire cilíndrico, de pequeño tamaño, obtenido a partir de un motor
asíncrono comercial, en el cual el estator ha sido rebobinado,
mientras el rotor se rehizo totalmente, haciéndolo con imanes
permanentes.
Con respecto al devanado del estator, es del
tipo contrario en dos capas (cada diente devanado por dos bobinas),
de acuerdo con el diagrama de la figura 7 (en forma lineal, la
configuración de la figura 5).
Las características principales de dicha
máquinas son las de la tabla 2.
Diámetro exterior del estator (mm) | 220 |
Diámetro en el espacio de aire (mm) | 140 |
Longitud de la pila de laminación (mm) | 85 |
Número de ranuras del estator | 36 |
Número de imanes permanentes | 34 |
Dimensiones de los imanes permanentes (mm) | 85 x 10 x 3 |
Densidad de flujo residual B_{r} [T] | 1,2 |
Coercitividad H_{c} [kA/m] | 700 |
Espacio de aire mecánico (mm) | 0,4 |
Número de vueltas/dientes de la bobina | 46 |
Diámetro del alambre del estator (mm) | 0,63 |
En esta máquina se han llevado a cabo
simulaciones numéricas y pruebas experimentales.
La curva calculada se representa en la figura
12, sobre la base del circuito equivalente, del valor de RMS de la
corriente de fase absorbida en funcionamiento como un motor, al
incrementar el momento de torsión aplicado, hasta la pérdida de
funcionamiento sincronizado, junto con los puntos medidos (x), para
funcionar con un momento de torsión nulo, nominal y "de
arranque". La excelente correspondencia confirma la validez del
tipo de máquina eléctrica de bobinas dentadas.
Las figuras 13 y 14 muestran las formas de onda
medidas de las fuerzas electromotrices en funcionamiento sin carga,
a una velocidad de N = 176,47 g/min (a la cual la frecuencia es
igual a 50 Hz); en la figura 13, e_{t} es la fuerza electromotriz
medida en una bobina de prueba de 10 vueltas, devanada alrededor de
un diente del estator; en la figura 14 e_{t} es la fuerza
electromotriz medida en los extremos de un devanado de fases. Como
se puede ver, mientras la fuerza electromotriz del diente tiene una
forma de onda aproximadamente trapezoidal, aquella de la fase es
considerablemente sinusoidal, gracias al efecto de la composición
debida al escalonamiento entre las fuerzas electromotrices de las
bobinas dentadas, que proporcionan una e_{f} resultante.
La simulación del transitorio de arranque de la
máquina está representada en la figura 15, alimentada a
V_{\text{línea}} = 380 V, 50 Hz, con un momento de torsión
resistente inicialmente nominal (53 nm) y la sincronización desde
el paro; sucesivamente el momento de torsión aumenta, hasta que se
pierde el paso. La buena estabilidad en funcionamiento es evidente,
también como confirmación de los límites del momento de torsión de
"arranque".
Las máquinas de bobinas dentadas, de acuerdo con
la presente invención, presentan elementos interesantes en muchos
sectores de aplicación, descritos en el presente documento más
adelante.
Motor para baja velocidad y un elevado momento
de torsión (fuerza), sin la utilización de engranajes: se puede
conseguir accionamiento directo, como una alternativa a los motores
de engranajes reductores, tanto con alimentación de la línea
principal y arranque como si fuera a través de un inversor. La
excitación de los imanes permanentes garantiza que se consigan altos
factores de potencia y que se mantengan valores satisfactorios de
comportamiento.
Grandes motores de propulsión: particularmente
adecuado es el tipo giratorio de espacio de aire plano porque puede
ser fácilmente integrado en las ruedas (ruedas accionadas) y es
capaz de conseguir relaciones elevadas de momento de torsión/masa y
de momento de torsión/inercia.
Grandes motores para la propulsión eléctrica de
barcos y para grandes accionamientos industriales: los motores
síncronos se utilizan actualmente en estos sectores, lo cual evita
la utilización de engranajes de reducción mecánica, debe ser
accionados a baja frecuencia, por medio de convertidores de ciclo;
la utilización de motores de bobinas dentadas permite que sean
accionados por inversor, con ventajas considerables en términos de
las formas de onda, momento de torsión y regulación de la velocidad,
bajos armónicos de corriente y de momento de torsión.
Generadores con un alto número de polos para
plantas de energía hidráulica con unas turbinas lentas y para
aerogeneradores sin multiplicadores de velocidad: la excelente
calidad de la forma de onda de la tensión en los terminales, tanto
en funcionamiento sin carga como en funcionamiento con carga, hace
de las máquinas de bobinas dentadas un competidor interesante para
los alternadores de polos salientes clásicos. En este caso, para la
necesidad de regular la tensión, es más adecuado adoptar inductores
con devanados de excitación. Por lo tanto, la máquina de bobinas
dentadas asume el aspecto de una estructura saliente doble, en la
cual todos los devanados son del tipo concentrado y existe una
diferencia muy pequeña entre el número de dientes del estator y del
rotor.
Motores para accionamientos lineales: la
adaptabilidad de las estructuras modulares del estator, utilizando
laminaciones en forma de "E" normalizadas, comúnmente
utilizadas para la construcción de pequeños transformadores
recubiertos de hierro monofase, permite una construcción fácil y
económica de guías lineales de cualquier longitud. Además, la
adopción de la estructura de doble lado permite que sea neutralizada
la elevada atracción transversal, típica de las configuraciones de
un único lado, doblando la fuerza de propulsión.
Motores tubulares para accionamientos lineales:
esta configuración, en la cual es posible acoplar las piezas con
movimientos relativos por medio de la utilización de cilindros de
contacto de material antifricción (por ejemplo teflón) presenta una
simetría cilíndrica que anula muy satisfactoriamente cada empuje
lateral. Además, esta configuración, bastante compacta, puede ser
utilizada muy bien como accionamiento en muchas aplicaciones de
robótica, mecatrónica y biomecánica.
Claims (32)
1. Máquina de bobinas concentrada eléctrica
síncrona, que comprende:
una pluralidad de dientes (12) dispuestos en el
estator;
una pluralidad de bobinas concentradas (13)
devanadas alrededor de dichos dientes, adecuadas para constituir por
lo menos un ciclo;
una pluralidad de polos del inductor (14);
en la que el valor absoluto \nu de la
diferencia entre el número de dicha pluralidad de polos por ciclo
N_{pc} y el número de dicha pluralidad de dientes por ciclo
N_{dc} es inferior a dos veces el número de fases N_{f};
el ángulo eléctrico \alpha_{cf} entre las
primeras bobinas de ciclos de fase sucesivos es
\alpha_{cf} = (N_{dcf} + \nu/N_{f})\cdot180º, en
donde un ciclo de fase está formado por un número N_{bc} de
bobinas adyacentes con un ciclo las cuales están eléctricamente
conectadas juntas en serie, N_{dcf} es el número de dientes por
ciclo de fase; y
la fase asociada a dichas primeras bobinas de
sucesivos ciclos de fase y la dirección del devanado de dichas
primeras bobinas de sucesivos ciclos de fase están determinadas por
fasores separados entre sí por un ángulo igual a dicho ángulo
eléctrico \alpha_{cf} de la secuencia del fasor del número de
fases de dicha máquina, caracterizada porque dicha pluralidad
de bobinas concentradas devanadas alrededor de dichos dientes
incluyen dos bobinas para cada diente y un desplazamiento de la
capa N_{sp} el cual se escoge lo más cerca posible a
N_{dcf}/2.
2. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque la fase de dichas
primeras bobinas está asignada a las bobinas de cada ciclo.
3. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque representa un
generador.
4. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque representa un
motor.
5. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha pluralidad de
polos está constituida por imanes permanentes.
6. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha pluralidad de
polos está constituida por cuerpos polares devanados, ajustados con
zapatas de polos adecuadamente conformadas.
7. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha pluralidad de
bobinas concentradas son paralelas.
8. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha pluralidad de
bobinas concentradas son contrarias.
9. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es giratoria con un espacio de aire cilíndrico.
10. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es giratoria con un espacio de aire plano, con una
estructura de un único lado.
11. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es giratoria con un espacio de aire plano, con estructura
de doble lado y dientes del estator sin horquilla ferromagnética
para cerrar los flujos.
12. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es lineal con un espacio de aire cilíndrico.
13. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es lineal con un espacio de aire plano, con una estructura
de un único lado.
14. Máquina eléctrica síncrona según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha máquina
eléctrica es lineal con un espacio plano, con estructura bilateral y
dientes del estator que no necesitan horquilla ferromagnética para
cerrar los flujos.
15. Procedimiento para diseñar una máquina de
bobinas concentrada eléctrica síncrona que comprende:
una pluralidad de dientes (12) dispuestos en el
estator;
una pluralidad de bobinas concentradas (13)
devanadas alrededor de dichos dientes, adecuadas para constituir por
lo menos un ciclo;
una pluralidad de polos del inductor (14);
caracterizado porque el valor absoluto
\nu de la diferencia entre el número de dicha pluralidad de polos
por ciclo N_{pc} y el número de dicha pluralidad de dientes por
ciclo N_{dc} se escoge para que sea inferior a dos veces el
número de fases N_{f};
el ángulo eléctrico \alpha_{cf} entre las
primeras bobinas de ciclos de fase sucesivos es \alpha_{cf} =
(N_{dcf} + \nu/N_{f})\cdot180º, en donde una
fase-ciclo está formado por un número N_{bc} de
bobinas adyacentes con un ciclo las cuales están eléctricamente
conectadas juntas en serie, N_{dcf} es el número de dientes por
fase-ciclo; y
la fase asociada a dichas primeras bobinas de
sucesivos ciclos de fase y la dirección del devanado de dichas
primeras bobinas de sucesivos ciclos de fase están determinadas por
fasores separados entre sí por un ángulo igual a dicho ángulo
eléctrico \alpha_{cf} de la secuencia del fasor del número de
fases de dicha máquina.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque la fase de dichas primeras bobinas está
asignada a las bobinas de cada ciclo.
17. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque representa un generador.
18. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque representa un motor.
19. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha pluralidad de polos está
constituida por imanes permanentes.
20. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha pluralidad de polos está
constituida por cuerpos polares devanados, ajustados con zapatas de
polos adecuadamente conformadas.
21. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha pluralidad de bobinas concentradas
son paralelas.
22. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha pluralidad de bobinas concentradas
son contrarias.
23. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado dicha pluralidad de bobinas concentradas
devanadas alrededor de dichos dientes incluyen dos bobinas para
cada diente y un desplazamiento de la capa N_{sp} el cual se
escoge lo más cerca posible a N_{dcf}/2.
24. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es giratoria con
un espacio de aire cilíndrico.
25. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es giratoria con
un espacio de aire plano, con una estructura de un único lado.
26. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es giratoria con
un espacio de aire plano, con estructura de doble lado y dientes del
estator sin horquilla ferromagnética para cerrar los flujos.
27. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es lineal con un
espacio de aire cilíndrico.
28. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es lineal con un
espacio de aire plano, con una estructura de un único lado.
29. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha máquina eléctrica es lineal con un
espacio plano, con estructura bilateral y dientes del estator que no
necesitan horquilla ferromagnética para cerrar los flujos.
30. Método para la determinación de la
asignación de la fase y de la dirección del devanado de las bobinas
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona, que
comprende las etapas siguientes:
determinación del ángulo eléctrico
\alpha_{cf} entre las primeras bobinas de ciclos de fase
sucesivos es \alpha_{cf} = (N_{dcf} +
\nu/N_{f})\cdot180º, en donde N_{dcf} es el número de
dientes por ciclo de fase y N_{f} es el número de fases;
determinación de los fasores separados entre sí
por un ángulo igual a dicho ángulo eléctrico \alpha_{cf} sobre
la base de la secuencia de fase del número de fases de dicha
máquina;
asociación a dichas primeras bobinas de ciclos
de fase sucesivos de los nombres de dichos fasores previamente
determinados;
asociación a las bobinas de cada ciclo de fase
de la fase de dichas primeras bobinas de los ciclos de fase.
31. Método para la determinación de la
asignación de la fase y de la dirección del devanado de las bobinas
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona según la
reivindicación 30, caracterizada porque la etapa de
asociación de las bobinas de cada ciclo de fase a la fase de dichas
primeras bobinas de ciclos de fase comprende la etapa de asociación
de la dirección del devanado a las bobinas adyacentes
contrarias.
32. Método para la determinación de la
asignación de la fase y de la dirección del devanado de las bobinas
de una máquina de bobina concentrada eléctrica síncrona según la
reivindicación 30, caracterizada porque la etapa de
asociación de las bobinas de cada ciclo de fase a la fase de dichas
primeras bobinas de ciclos de fase comprende la etapa de asociación
de una dirección paralela del devanado a las bobinas adyacentes.
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