ES2274789T3 - Estator con dientes formado a partir de un material magnetico dulce en polvo. - Google Patents

Abstract

Un núcleo de estator para una máquina eléctrica, que comprende una corona anular y una pluralidad de dientes espaciados circunferencialmente en la corona anular y que se extienden radialmente desde ella, definiendo los espacios entre los dientes ranuras de devanado espaciadas circunferencialmente, en donde los dientes se forman como componentes independientes a partir de un material magnético blando en polvo, teniendo los dientes (1; 11) dimensiones transversales no decrecientes en dirección a la punta distal (3; 13) a lo largo del diente que corresponde a una ranura de devanado, y teniendo las mismas dimensiones transversales, o inferiores, a lo largo del extremo proximal (4; 14) del diente que va a montarse con una sección (5; 15) de la corona anular y para poder recibir una bobina (7) antes del montaje con la corona, en donde cada sección posterior del núcleo (5; 15) incluye una apertura (6; 16'', 16'''') recibiendo cada apertura el extremo proximal (4; 14) de un diente (1; 11) y la coronacomprende tantas secciones posteriores del núcleo (5; 15) como dientes (1; 11), caracterizado en que las oberturas son orificios radiales de paso.

Description

Estator con dientes formado a partir de un material magnético dulce en polvo.

Ámbito técnico

La presente invención se refiere generalmente a máquinas eléctricas, en especial motores, y más precisamente a la estructura del conjunto del estator de dichas máquinas.

Antecedentes de la invención y de la técnica anterior

Las máquinas eléctricas funcionan por la interacción de flujo magnético y corriente. En los límites operativos el flujo magnético está limitado por la saturación del material magnético blando y la corriente por la temperatura resultado del calentamiento óhmico. Si se proporciona más espacio para que los conductores reduzcan las densidades de corriente y, por lo tanto, el calentamiento óhmico, el flujo magnético también se reduce, y viceversa, si se incluye más material magnético blando el flujo aumenta, aunque el área del conductor se reduce y aumenta el calentamiento óhmico. En la patente JP-A-9215230 se describe dicha máquina eléctrica.

En la mayoría de las máquinas los conductores se encuentran en ranuras. Es necesario semicerrar las ranuras para conseguir un par de salida uniforme y el resultado es que colocar los devanados en las ranuras es una tarea complicada que tiene como resultado una relación bastante pobre de área del conductor al área de la ranura. Las relaciones en la región del 50% se consideran buenas. Esta pobre relación es inadecuada por dos motivos: en primer lugar, se desaprovecha espacio que podría usarse para material conductor o para material magnético blando y en segundo lugar el espacio de la ranura actuará como barrera térmica, aumentando la temperatura de una pérdida óhmica determinada.

Resumen

Un objeto de esta invención es proporcionar un núcleo de estator para una máquina eléctrica, el cual proporciona una mejor relación de área del conductor a área de la ranura que los estatores de la técnica anterior.

Este objeto se consigue de modo que un estator de la presente invención se caracteriza por las características especificadas en la Reivindicación 1 anexa a la presente memoria. Las realizaciones preferidas de dicho estator se definen en las reivindicaciones subordinadas.

Por lo tanto, la presente invención trata de explotar el buen acabado superficial, la ajustada tolerancia dimensional y las capacidades de transporte tridimensional del flujo magnético de los compuestos magnéticos blandos fraccionando el núcleo de hierro del motor en secciones independientes de diente y de parte posterior del núcleo. Estas secciones independientes permiten que puedan montarse bobinas devanadas de carrete sencillo producidas por separado con las secciones del núcleo para crear unidades que se unen entre sí y se montan dentro del bastidor del motor.

Las bobinas producidas lejos de las dificultades geométricas de inserción en las ranuras pueden poseer una relación mucho más elevada de cobre al área de la ranura; cuando la máquina puede conseguirse fácilmente un devanado del 70%. Si se realiza el siguiente paso para comprimir las bobinas en una matriz, se consigue el 81%, lo cual se aproxima mucho al máximo teórico (determinado por la necesidad de aislamiento alrededor de los conductores).

El resultado de esta elevada relación del área del conductor al área de la ranura es una importante reducción en la resistencia de la bobina y, por lo tanto, en pérdidas óhmicas y un gran aumento de la conducción térmica. El resultado es que en el límite el motor produce bastante más salida, reduciendo el coste de capital y proporcionando beneficios en cuanto a la eficiencia, tamaño y peso.

Al mismo tiempo, los subcomponentes propuestos se producen fácilmente a través de procesos económicos y totalmente automatizados, y se cumplen con facilidad los requisitos de resistencia mecánica, de resistencia a las descargas eléctricas y de tolerancia dimensional. Esto entrasta con una máquina convencional, cuyo devanado requiere mucha mano de obra o devanadoras caras o difíciles de configurar.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra un diente independiente y una sección posterior del núcleo independiente según una primera realización de la presente invención, así como una bobina independiente.

La Fig. 2 es una vista en planta de la sección posterior del núcleo independiente mostrada en la Fig. 1.

La Fig. 3 es una vista lateral del diente independiente mostrado en la Fig. 1.

La Fig. 4 es una vista por el extremo del diente independiente mostrado en las Fig. 1 y 3.

La Fig. 5 es una vista lateral correspondiente a la Fig. 3 y que ilustra los componentes de la Fig. 1 en estado montado.

La Fig. 6 es una vista transversal a lo largo de la línea VI-VI de la Fig. 5.

La Fig. 7 es una vista en perspectiva que muestra un diente independiente y una sección posterior del núcleo independiente según una segunda realización de la presente invención.

La Fig. 8 es una vista en perspectiva en la que se muestran los componentes de la Fig. 7 en un estado montado.

Descripción de la realización preferida

Un diente de estator 1 ilustrado en las Fig. 1 y 3-6 posee un vástago 2 de área de tensión transversal constante y una punta distal 3 con un área de tensión transversal mayor que la del vástago 2. Preferiblemente, el diente 1 se fábrica comprimiendo un material magnético blando en polvo, tal como Somaloy 500 fabricado por Höganäs AB de Suecia.

El diente 1 del estator posee una porción final proximal 4 con la misma área transversal que el (o con un área transversal inferior a la del) vástago 2.

Una sección posterior del núcleo 5 del estator ilustrada en las Fig. 1, 2, 5 y 6 tiene una forma convencional excepto en lo que respecta a un orificio de paso radial 6 con la misma área transversal que la porción final proximal 4 del diente 1 de las Fig. 1 y 3-6. La sección posterior del núcleo 5 puede estar fabricada del mismo material que el diente 1, siendo tales la superficie del orificio 6, así como sus dimensiones, como para permitir un encaje ajustado con la porción final proximal 4 del diente 1.

Las Fig. 1, 5 y 6 también ilustran una bobina 7 que se montará con el diente 1 y con la sección posterior del núcleo 5 para formar una sección del estator, como se muestra montado en las Fig. 5 y 6. Además, podrán montarse nueve secciones del estator para formar un núcleo completo del estator, aunque el número de secciones usadas puede variarse modificando en consecuencia las dimensiones y ángulos de cada diente 1 y de cada sección posterior del núcleo 5.

Al montar una sola sección del estator, en primer lugar se desliza la bobina 7 sobre el vástago 2 del diente 1 desde el extremo final proximal 4 hacia la punta distal 3. Para conseguirlo sin que exista ningún hueco sustancial entre la bobina 7 y el diente 1 en estado montado, el vástago 2 debe tener unas dimensiones transversales no decrecientes, es decir, unas dimensiones transversales sustancialmente constantes o crecientes desde la porción final proximal 4 hasta el extremo distal 3, es decir, a lo largo del diente que corresponde a una ranura de devanado. Asimismo, la forma del orificio central de la bobina 7 debe corresponderse con la forma del vástago 2.

La segunda realización de un núcleo de estator ilustrada en las Fig. 7 y 8 comprende un diente 11 con un vástago 12, un extremo distal 13 de diente y una porción final proximal 14. Además, este núcleo de estator posee una sección posterior del núcleo 15 dividida en dos mitades simétricas 15' y 15'' que al ser montada como se muestra en la Fig. 8 posee un orificio 16', teniendo 16'' la misma forma que la porción final proximal 14 del diente 11. Como consecuencia de la sección posterior del núcleo 15 dividida, el orificio 16', 16'' y la porción final proximal 14 pueden tener una forma tal que el diente 11 esté fijo entre las dos mitades 15' y 15'' en el estado montado de la sección del núcleo del estator.

Para formar un núcleo de estator completo, los componentes mostrados en las Fig. 7 y 8 se duplican y montan con una bobina en cada uno de los dos dientes opuestos.

A pesar de que anteriormente se han descrito dos realizaciones de la presente invención, resulta obvio para el experto en la técnica que son posibles diversas modificaciones sin alejarse del espíritu de la presente invención.

Por lo tanto, las secciones posteriores del núcleo 5 de la primera realización pueden dividirse del mismo modo que las secciones posteriores del núcleo 15 de la segunda realización. Además, cada una de dichas mitades puede integrarse en la mitad más próxima de una sección posterior del núcleo 5 contigua, de modo que cada sección posterior del núcleo incluye una mitad de cada una de dichas dos oberturas.

Claims (5)

1. Un núcleo de estator para una máquina eléctrica, que comprende una corona anular y una pluralidad de dientes espaciados circunferencialmente en la corona anular y que se extienden radialmente desde ella, definiendo los espacios entre los dientes ranuras de devanado espaciadas circunferencialmente, en donde los dientes se forman como componentes independientes a partir de un material magnético blando en polvo, teniendo los dientes (1; 11) dimensiones transversales no decrecientes en dirección a la punta distal (3; 13) a lo largo del diente que corresponde a una ranura de devanado, y teniendo las mismas dimensiones transversales, o inferiores, a lo largo del extremo proximal (4; 14) del diente que va a montarse con una sección (5; 15) de la corona anular y para poder recibir una bobina (7) antes del montaje con la corona, en donde cada sección posterior del núcleo (5; 15) incluye una apertura (6; 16', 16'') recibiendo cada apertura el extremo proximal (4; 14) de un diente (1; 11) y la corona comprende tantas secciones posteriores del núcleo (5; 15) como dientes (1; 11), caracterizado en que las oberturas son orificios radiales de paso.

2. Un núcleo de estator para una máquina eléctrica según se reivindica en la reivindicación 1, en donde cada sección posterior del núcleo (15) está dividido en dos mitades (15', 15'') incluyendo cada mitad la mitad de la abertura (16', 16'').

3. Un núcleo de estator para una máquina eléctrica según se reivindica en la reivindicación 2, en donde cada sección posterior del núcleo incluye una mitad de cada una de las dos oberturas.

4. Un conjunto de estator para una máquina eléctrica, comprendiendo un núcleo de estator según se reivindica en las reivindicaciones 1-3 y comprendiendo además bobinas devanadas directamente en los dientes antes de montarlas con la corona.

5. Un conjunto de estator para una máquina eléctrica, comprendiendo un núcleo de estator según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, y bobinas bobinadas por separado (7) insertadas en los dientes (1) antes de montarlas con la corona.