ES2635600T3 - Rotor y máquina eléctrica rotatoria que usa el mismo - Google Patents

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ES2635600T3 ES12763654.6T ES12763654T ES2635600T3 ES 2635600 T3 ES2635600 T3 ES 2635600T3 ES 12763654 T ES12763654 T ES 12763654T ES 2635600 T3 ES2635600 T3 ES 2635600T3
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rotor core
core
permanent magnets
cores
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Toshinari Kondou
Yoshiki Yasuda
Akio Yamagiwa
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Abstract

Un rotor que comprende: una pluralidad de imanes permanentes (220); un primer núcleo de rotor (240) que tiene una pluralidad de huecos (241) que penetran en el primer núcleo de rotor (240) a lo largo de una dirección axial y múltiples capas de ranuras de alojamiento de imán (211); y un segundo núcleo de rotor (250) que está en contacto con un extremo axial del primer núcleo de rotor (240) y que tiene múltiples capas de ranuras de alojamiento de imán (211) que penetran en el segundo núcleo de rotor (250), caracterizado por que los predeterminados de los imanes permanentes (220) están configurados para penetrar en el primer núcleo de rotor (240) y en el segundo núcleo de rotor (250); se proporcionan los huecos (241) más cerca de una periferia externa del primer núcleo de rotor (240) de lo que lo están los más externos de los imanes permanentes (220), mientras que se orientan hacia los imanes permanentes (220) más externos en el primer núcleo de rotor (240) y tienen una resistencia magnética más baja que la de las ranuras de alojamiento de imán (211).

Description

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DESCRIPCION
Rotor y maquina electrica rotatoria que usa el mismo Campo tecnico
La presente invencion se refiere a rotores que incluyen nucleos de rotor equipados con imanes y a maquinas electricas rotatorias que usan dichos rotores.
Tecnica anterior
Las maquinas electricas rotatorias, por ejemplo, los motores de reluctancia smcronos (SynRMs) que emplean imanes auxiliares y motores de iman permanente interno (IPMs) incluyen nucleos de rotor equipados con imanes. Dicha maquina electrica rotatoria muestra ocasionalmente una reduccion de la fuerza magnetica (es decir, una desmagnetizacion) de imanes permanentes del nucleo de rotor debido a una aplicacion de un campo magnetico opuesto grande provocado por algunas razones. Para hacer frente a esta desmagnetizacion, puede ser efectivo un aumento del grosor de los imanes, por ejemplo. Sin embargo, estas medidas llevan de forma desventajosa a un aumento de los costes.
Otro ejemplo de medidas contra la desmagnetizacion es disenar la trayectoria de un flujo magnetico (vease, por ejemplo, el documento de patente 1). En este ejemplo, un elemento magnetico esta dispuesto en la superficie de un iman permanente. Un anillo de extremo de un material magnetico acoplado de forma magnetica a un nucleo de rotor esta dispuesto proximo a un extremo del elemento magnetico con un hueco dispuesto entre los mismos.
El documento EP 1 261 104 A2, asf como el documento US 2002/0175583, describen una maquina electrica rotatoria de tipo de iman permanente capaz de reducir las perdidas del nucleo debido al flujo magnetico de respuesta de proteccion y que hace un uso efectivo de par de fuerzas de reactancia.
Lista de referencias
Documento de patente
[Documento de patente 1] Publicacion de patente sin examinar japonesa N. ° H08-51751 [Documento de patente 2] Publicacion de solicitud de patente europea N. ° EP 1 261 104 A2 [Documento de patente 3] Publicacion de solicitud de patente estadounidense N. ° US 2002/0175583 A1 Sumario de la invencion Problema tecnico
Sin embargo, en el ejemplo del documento de patente 1, la presencia de un hueco entre el cuerpo de rotor y el anillo de extremo reduce un espacio para el nucleo de rotor cuando haya de mantenerse el tamano convencional del motor completo. Es decir, el nucleo de rotor se reduce de tamano y podna producirse una degradacion del rendimiento del motor. Por otra parte, si se mantiene el tamano convencional del nucleo de rotor, aumenta el tamano del motor completo, provocando la posibilidad de un aumento de los costes.
La presente invencion se centra en los problemas descritos anteriormente y esta prevista para proporcionar medidas contra la desmagnetizacion de imanes en una maquina electrica rotatoria que incluya un nucleo de rotor equipado con los imanes mientras se reduce la degradacion de rendimiento de la maquina.
Solucion al problema
Para resolver los problemas descritos anteriormente, en un aspecto de la presente invencion se incluye: una pluralidad de imanes permanentes (220);
un primer nucleo de rotor (240) que tiene una pluralidad de huecos (241) que penetran en el primer nucleo de rotor (240) a lo largo de una direccion axial y multiples capas de ranuras de alojamiento de iman; y
un segundo nucleo de rotor (250) que esta en contacto con un extremo axial del primer nucleo de rotor (240) y que tiene multiples capas de ranuras de alojamiento de iman (211) que penetran en el segundo nucleo de rotor (250), en donde
los predeterminados de los imanes permanentes (220) estan configurados para penetrar en el primer nucleo de rotor
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(240) y en el segundo nucleo de rotor (250);
se proporcionan los huecos (241) mas cerca de una periferia externa del primer nucleo de rotor (240) de lo que lo estan los mas externos de los imanes permanentes (220), mientras que se orientan hacia los imanes (220) mas externos en el primer nucleo de rotor (240), y
tienen una resistencia magnetica mas baja que la de las ranuras de alojamiento de iman (211).
En esta configuracion, tras la aplicacion de un campo magnetico opuesto al rotor (200), por ejemplo, este flujo magnetico se desplaza hacia los imanes permanentes (220) en las ranuras de alojamiento de iman (211) hasta cierto punto, pero una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia el primer nucleo de rotor (240). Esto es porque la resistencia magnetica de los huecos (241) es inferior que la de las ranuras de alojamiento de iman (211). Es decir, el motor de la presente invencion puede reducir la intensidad del campo magnetico aplicada sobre los imanes permanentes (220), en comparacion con los motores convencionales.
Ademas, dado que el primer nucleo de rotor (240) esta en contacto con el segundo nucleo de rotor (250), un campo magnetico desde un estator (100) (que se describira mas adelante) se aplica de forma eficiente al primer nucleo de rotor (240). Por tanto, se permite que el primer nucleo de rotor (240) genere un par de fuerzas de reluctancia.
En un segundo aspecto de la presente invencion,
en el rotor del primer aspecto,
cada uno de los huecos (241) tiene una anchura radial asociada de las ranuras de alojamiento de iman (211).
En esta configuracion, la resistencia magnetica de los (Wg1) de los huecos (241).
En un tercer aspecto de la presente invencion,
en el rotor del primer o del segundo aspecto,
el primer nucleo de rotor (240) tiene una dimension axial mas pequena que la del segundo nucleo de rotor (250).
En esta configuracion, el par de fuerzas magneticas es dominante sobre el par de fuerzas de reluctancia.
En un cuarto aspecto de la presente invencion,
en el rotor de uno cualquiera de los aspectos del primero al tercero,
el segundo nucleo de rotor (250) esta intercalado entre los primeros nucleos de
En esta configuracion, una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre parte de este flujo magnetico se desplace hacia ambos extremos axiales del alojamiento de iman (211) se cubren con el primer nucleo de rotor (240).
En un quinto aspecto de la presente invencion,
en el rotor de uno cualquiera de los aspectos del primero al tercero,
el primer nucleo de rotor (240) esta intercalado entre los segundos nucleos de rotor (250) en la direccion axial.
En esta configuracion, una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre el rotor (200) provoca que una gran parte de este flujo magnetico se desplace hacia un centro axial (un centro en la direccion axial) del rotor (200).
Una maquina electrica rotatoria de acuerdo con un sexto aspecto de la presente invencion incluye;
el rotor (200) de uno cualquiera de los aspectos del primero al quinto; y
un estator (100) que incluye un nucleo de estator (110) alrededor del que esta enrollada una bobina (120).
En un septimo aspecto de la presente invencion, en la maquina electrica rotatoria del sexto aspecto,
cada uno de los huecos (241) tiene una anchura radial (Wg1) mas grande que la de un entrehierro (G) entre el rotor (200) yel estator (100).
rotor (240) en la direccion axial.
el rotor (200) provoca que una gran rotor (200). Ademas, las ranuras de
(Wg1) mas pequena que una anchura radial (Wm1) de una huecos (241) se determina basandose en la anchura radial
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En esta configuracion, dado que la anchura (Wg1) es mas grande que la del entrehierro (G), puede impedirse un cortocircuito de un flujo magnetico provocado por el primer nucleo de rotor (240).
Ventajas de la invencion
En el primer aspecto, puede reducirse la intensidad del campo magnetico opuesto aplicado sobre los imanes permanentes (220) y puede producirse un par de fuerzas de reluctancia por el primer nucleo de rotor (240). Por tanto, una maquina electrica rotatoria que incluya un rotor que tenga un nucleo de rotor equipado con imanes puede estar provista de medidas contra la desmagnetizacion mientras se reduce la degradacion del rendimiento de la maquina.
En el segundo aspecto, la resistencia magnetica puede determinarse dependiendo de una anchura radial (Wg1) de los huecos (241), estableciendo facilmente de ese modo la resistencia magnetica.
En el cuarto aspecto, una gran parte de un campo magnetico opuesto aplicado sobre el rotor (200) se desplaza hacia ambos extremos axiales y, por tanto, pueden obtenerse medidas contra la desmagnetizacion en ambos extremos de los imanes permanentes (220). Ademas, dado que las ranuras de alojamiento de iman (211) se cubren con el primer nucleo de rotor (240), puede omitirse una cubierta para impedir la separacion de los imanes permanentes (220), por ejemplo.
En el quinto aspecto, dado que una gran parte del campo magnetico opuesto aplicado sobre el rotor (200) se desplaza hacia un centro axial, pueden obtenerse medidas contra la desmagnetizacion en el centro axial de cada uno de los imanes permanentes (220). En esta configuracion, los imanes permanentes (220) pueden insertarse desde ambos extremos axiales del rotor (200). Por tanto, el rotor (200) puede fabricarse facilmente.
En el septimo aspecto, puede impedirse un cortocircuito del flujo magnetico, haciendo funcionar de ese modo de forma estable la maquina electrica rotatoria.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en seccion transversal que ilustra un motor de acuerdo con un primer modo de realizacion de la presente invencion.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva que ilustra un estator del primer modo de realizacion.
La FIG. 3 es una vista en seccion que ilustra los dientes cuando un nucleo de estator del primer modo de realizacion se ve desde un lado periferico interno.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra un rotor del primer modo de realizacion.
La FIG. 5 es una vista en seccion que ilustra el rotor del primer modo de realizacion.
La FIG. 6 es una vista desde arriba que ilustra un primer nucleo de rotor cuando se ve en la direccion axial.
La FIG. 7 es una ilustracion que muestra una relacion de posicion y tamano entre una ranura de alojamiento de iman y un hueco.
La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra un montaje del rotor del primer modo de realizacion.
La FIG. 9 es una ilustracion de una trayectoria de flujo (una trayectoria de flujo de campo magnetico opuesto) tras la aplicacion de un campo magnetico opuesto.
La FIG. 10 es una vista en seccion que ilustra un rotor de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la presente invencion.
La FIG. 11 es una vista en seccion que ilustra un rotor de acuerdo con un tercer modo de realizacion de la presente invencion.
La FIG. 12 es una vista en seccion que ilustra un rotor de acuerdo con un cuarto modo de realizacion de la presente invencion.
La FIG. 13 es una vista en seccion que ilustra un rotor de acuerdo con un quinto modo de realizacion de la presente invencion.
La FIG. 14 es una vista desde arriba que ilustra un rotor de acuerdo con un sexto modo de realizacion de la presente
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La FIG. 15 es una vista en secciOn que ilustra el rotor del sexto modo de realizaciOn.
La FIG. 16 es una vista desde arriba que ilustra una primera variaciOn del hueco.
La FIG. 17 es una vista desde arriba que ilustra una segunda variaciOn del hueco.
La FIG. 18 es una vista desde arriba que ilustra una tercera variaciOn del hueco.
La FIG. 19 es una vista desde arriba que ilustra una cuarta variaciOn del hueco.
La FIG. 20 es una vista desde arriba que ilustra una quinta variaciOn del hueco.
Descripcion de los modos de realizacion
Se describiran modos de realizaciOn de la presente invenciOn de aqu en adelante en el presente documento con referencia a los dibujos. Los modos de realizaciOn siguientes son meramente ejemplos preferidos por naturaleza, y no estan previstos para limitar el alcance, las aplicaciones ni el uso de la invenciOn. El alcance de la invenciOn se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
<<Primer modo de realizaciOn>>
La FIG. 1 es una vista en secciOn transversal que ilustra un motor (10) de acuerdo con un primer modo realizaciOn de la presente invenciOn. El motor (10) se usa para, por ejemplo, un compresor electrico (no mostrado) de un acondicionador de aire.
<ConfiguraciOn del motor (10)>
Tal como se ilustra en la FIG. 1, el motor (10) incluye un estator (100), un rotor (200) y un arbol de accionamiento (300) y esta alojado en una carcasa (20) del compresor electrico. En la descripciOn siguiente, la “direcciOn axial” o “axial” se refiere a la direcciOn a lo largo del eje del arbol de accionamiento (300) y la “direcciOn radial” o “radial” se refiere a la direcciOn ortogonal al eje. El lado periferico externo se refiere a un lado distal relativo al eje, mientras que el lado periferico interno es un lado proximal relativo al eje.
<Estator (100)>
Tal como se ilustra en la FIG. 1, el estator (100) tiene un nucleo de estator cilmdrico (110) y una bobina (120).
El nucleo de estator (110) es un nucleo de multiples capas obtenido formando una placa a traves de la perforaciOn de una lamina de acero magnetica laminada plana (P) con trabajo de prensa y del laminado de dichas placas en la direcciOn axial. La FIG. 2 es una vista en perspectiva que ilustra el estator (100) del primer modo de realizaciOn. Tal como se ilustra en las FIGS. 1 y 2, el nucleo de estator (110) incluye una culata trasera (111), una pluralidad de (nueve en este modo de realizaciOn) dientes (112) y rebordes (113). La FIG. 2 ilustra principalmente uno de los dientes (112).
Tal como se ilustra en las FIGS. 1 y 2, cada uno de los dientes (112) es una porciOn rectangular del nucleo de estator (110) que se extiende en la direcciOn radial. El espacio entre cada uno de los dientes (112) adyacentes forma una ranura (114) en la cual se aloja la bobina (120).
La culata trasera (111) tiene forma de anillo. La culata trasera (111) une los dientes (112) entre sf en los lados perifericos externos de los dientes (112). En el nucleo de estator (110), la periferia externa de la culata trasera (111) esta fijada a la superficie interna de la carcasa (20).
Los rebordes (113) son continuaciones de las periferias internas de los dientes (112). Cada de uno de los rebordes (113) es mas ancho que (es decir, tiene una longitud periferica mas grande que la de) uno asociado de los dientes (112). Cada uno de los rebordes (113) forma una superficie cilmdrica en el lado periferico interno de los mismos. Esta superficie cilmdrica se orienta hacia la superficie periferica externa (la superficie cilmdrica) de un nucleo de rotor (210), que se describira mas adelante, a una distancia predeterminada (es decir, con un entrehierro (G) proporcionado entre la superficie cilmdrica y la superficie periferica externa).
Una bobina (120) se enrolla alrededor de cada uno de los dientes (112) mediante una denominada tecnica de enrollado concentrado. Espedficamente, la bobina (120) se enrolla alrededor de cada uno de los dientes (112) y la bobina (120) enrollada se aloja en una asociada de las ranuras (114). La FIG. 3 es una vista en secciOn que ilustra uno de los dientes (112) cuando el nucleo de estator (110) de este modo de realizaciOn se ve desde el lado periferico interno. Tal como se ilustra en la FIG. 3, unos aislantes (161) estan dispuestos en ambos lados axiales del
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<Rotor (200)>
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra el rotor (200) del primer modo de realizacion. La FIG. 5 es una vista en seccion que ilustra el rotor (200) del primer modo de realizacion. El rotor (200) incluye un nucleo de rotor (210) (un nucleo magnetico), una pluralidad de imanes permanentes (220) y dos placas de extremo (230) y tiene forma cilmdrica. En este modo de realizacion, el rotor (200) incluye seis imanes permanentes (220). La FIG. 4 no muestra las placas de extremo (230).
El nucleo de rotor (210) es un nucleo de multiples capas obtenido formando una placa a traves de la perforacion de una lamina de acero magnetica laminada plana (P) con trabajo de prensa y del laminado de dichas placas en la direccion axial. Tal como se describira con detalle a continuacion, el nucleo de rotor (210) esta dividido, a lo largo de la direccion axial, en un numero impar (tres en este modo de realizacion) de nucleos de rotor que estan en contacto entre sf. Mas espedficamente, el nucleo de rotor (210) esta dividido en tres partes: dos nucleos de rotor (240) ubicados cada uno en una posicion numerada impar desde un extremo en la direccion axial (es decir, un extremo axial) del nucleo de rotor (210); y un segundo nucleo de rotor (250) ubicado en una posicion numerada par (vease la FIG. 5). Tal como se ilustra en la FIG. 5, en este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) de cada uno de los primeros nucleos de rotor (240) es mas pequena que la altura (H2) del segundo nucleo de rotor (250).
Ahora, se describiran configuraciones de, por ejemplo, los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250). En la siguiente descripcion, los primeros nucleos de rotor (240) y el segundo nucleo de rotor (250) se denominaran en lo sucesivo nucleos de rotor divididos (240 y 250).
<Segundo nucleo de rotor (250) >
Tal como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 4, el segundo nucleo de rotor (250) tiene ranuras de alojamiento de iman (211) que alojan de forma individual los imanes permanentes (220). Las ranuras de alojamiento de iman (211) estan dispuestas en un paso de 60° alrededor del eje del segundo nucleo de rotor (250). Cada una de las ranuras de alojamiento de iman (211) tiene una forma aproximadamente en U cuando se ve en la direccion axial, y penetra en el segundo nucleo de rotor (250) en la direccion axial. Mas espedficamente, tal como se ilustra en la FIG. 4, cada una de las ranuras de alojamiento de iman (211) incluye un receptor de iman (211a) ortogonal al radio del nucleo de rotor
(210) y dos barreras (211b) que se extienden desde el receptor de iman (211a) hacia el lado periferico externo. El receptor de iman (211a) es rectangular cuando se ve en la FIG. 1 y recibe uno asociado de los imanes permanentes (220). La altura axial (Hm) (la altura en la direccion axial) de los imanes permanentes (220) es mas pequena que la altura axial (H2) del segundo nucleo de rotor (250) (vease la FIG. 5).
<Primer nucleo de rotor (240) >
La FIG. 6 es una vista desde arriba que ilustra uno de los primeros nucleos de rotor (240) cuando se ve en la direccion axial. Tal como se ilustra en la FIG. 6, el primer nucleo de rotor (240) tiene seis huecos (241) que penetran en el primer nucleo de rotor (240) en la direccion axial. Estos huecos (241) se orientan hacia las ranuras de alojamiento de iman (211) cuando el primer nucleo de rotor (240) esta situado sobre el segundo nucleo de rotor (250). En la FIG. 6, las ranuras de alojamiento de iman (211) asociadas de forma individual con los huecos (241) se indican con lmeas de rayas y puntos.
La FIG. 7 es una ilustracion que muestra una relacion de posicion y tamano entre la ranura de alojamiento de iman
(211) y el hueco (241). En la FIG. 7, las lmeas continuas representan la forma del hueco (241) y las lmeas de rayas y puntos representan la forma de la ranura de alojamiento de iman (211). En este modo de realizacion, el hueco (241) es rectangular en la FIG. 7. La anchura (Wg2) del hueco (241) en la direccion ortogonal al radio se extiende hacia porciones proximas a la periferia externa del primer nucleo de rotor (240). Esta configuracion puede reducir un flujo magnetico de fuga que se produzca entre los polos magneticos adyacentes.
Los huecos (241) tienen una resistencia magnetica inferior que la de las ranuras de alojamiento de iman (211). En este modo de realizacion, la anchura radial (Wg1) (es decir, una anchura a lo largo de la direccion radial) del hueco (241) es mas pequena que la anchura radial (Wm1) del receptor de iman (211a). De esta manera, en la direccion radial, la resistencia magnetica del hueco (241) es mas pequena que la de la ranura de alojamiento de iman (211). El hueco (241) se situa de tal manera que, cuando se ve en la direccion radial, un lado mas largo (e1) en el lado periferico externo del hueco (241) esta mas cerca del lado periferico interno de lo que lo esta un lado (e2) mas largo del receptor de iman (211a). La anchura radial (Wg1) del hueco (241) es mayor que o igual al tamano del entrehierro (G). Esto es porque, si la anchura (Wg1) fuese mas pequena que la del entrehierro (G), podna provocarse un cortocircuito de un flujo magnetico por el primer nucleo de rotor (240).
<Placa de extremo (230)>
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Cada una de las placas de extremo (230) tiene forma de disco y esta fabricada de un metal no magnetico tal como uno inoxidable. Cada una de las placas de extremo (230) y los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) tiene seis orificios de perno (213). Los orificios de perno (213) penetran en las placas de extremo (230) o en el primer o segundo nucleo de rotor (240 o 250) en la direccion axial. Cuando las placas de extremo (230) y los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) o estan situados uno sobre otro, los orificios de perno (213) de una de las placas de extremo (230) o del primer o segundo nucleo de rotor (240 o 250) se superponen con los de otra de las placas de extremo (230) o el primer o segundo nucleo de rotor (240 o 250).
<Montaje de rotor (200)>
La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra un montaje del rotor (200) de este modo de realizacion. En el segundo nucleo de rotor (250), los imanes permanentes (220) estan situados en los receptores de iman (211a). En este caso, tal como se ilustra en la FIG. 5, cada uno de los imanes permanentes (220) se desplaza previamente, es decir, se desvfa, hacia dentro de cada extremo axial del segundo nucleo de rotor (250). Los imanes permanentes (220) se fijan por adelantado al segundo nucleo de rotor (250) por medio de, por ejemplo, un adhesivo, a fin de no moverse en los receptores de iman (211a).
En el rotor (200), los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) estan dispuestos de manera que cada uno de los primeros nucleos de rotor (240) esta ubicado en una posicion numerada impar de un extremo y el segundo nucleo de rotor (250) esta ubicado en una posicion numerada par del extremo. En este modo de realizacion, tal como se ilustra en la FIG. 8, el segundo nucleo de rotor (250) esta intercalado entre los primeros nucleos de rotor
(240) en la direccion axial. De esta manera, los primeros nucleos de rotor (240) estan ubicados en las primera y tercera posiciones y el segundo nucleo de rotor (250) esta ubicado en la segunda posicion de un extremo del rotor (200). En este caso, las posiciones de los primeros nucleos de rotor (240) y el segundo nucleo de rotor (250) se ajustan relativos entre sf de manera que las ranuras de alojamiento de iman (211) se superponen con los huecos
(241) de los primeros nucleos de rotor (240) (veanse las FlGs. 6 y 7). Cuando los primeros nucleos de rotor (240) estan situados en el segundo nucleo de rotor (250), los primeros nucleos de rotor (240) estan en contacto con el segundo nucleo de rotor (250), pero, tal como se describio anteriormente, los extremos axiales de los imanes permanentes (220) se desplazan hacia dentro desde los extremos axiales del segundo nucleo de rotor (250) y, por tanto, los imanes permanentes (220) no estan en contacto con los primeros nucleos de rotor (240).
Tal como se ilustra en la FIG. 8, las placas de extremo (230) estan unidas a los extremos de los primeros nucleos de rotor (240). Cada una de las placas de extremo (230) esta fijada al nucleo de rotor (210) con seis pernos (270) (vease la FIG. 1) que penetran en los orificios de perno (213).
Un orificio de arbol (212) esta formado en el centro de cada uno de los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250). Un arbol de accionamiento (300) de un metal tal como hierro se encaja en este orificio de arbol (212) mediante combustion. El arbol de accionamiento (300) se usa para accionar un mecanismo de compresion (no mostrado) en el compresor electrico.
<<Trayectoria de flujotras la aplicacion de un campo magnetico opuesto>>
La FIG. 9 es una ilustracion de una trayectoria de flujo (una trayectoria de flujo de campo magnetico opuesto) tras la aplicacion de un campo magnetico opuesto. Por ejemplo, se asume que se aplica un campo magnetico opuesto al rotor (200) de este modo de realizacion y se aplica un flujo magnetico desde el estator (100) sobre las porciones de nucleo magnetico (240a y 250a) (vease la FIG. 5) en los lados perifericos externos de los imanes permanentes (220). Este flujo magnetico se desplaza hacia la porcion de nucleo magnetico (250a) proxima a los imanes permanentes (220) en cierta medida, pero tal como se indica con las flechas en la FIG. 9, una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia la porcion de nucleo magnetico (240a) de uno asociado de los primeros nucleos de rotor. Esto es porque la resistencia magnetica de los huecos (241) de los primeros nucleos de rotor (240) es inferior que la de las ranuras de alojamiento de iman (211). Es decir, el motor (10) de este modo de realizacion presenta una intensidad baja del campo magnetico opuesto aplicado sobre los imanes permanentes (220), en comparacion con los motores convencionales. Por tanto, en este modo de realizacion, es posible proporcionar medidas contra la desmagnetizacion de los imanes permanentes (220) provocada por un campo magnetico opuesto.
En este modo de realizacion, si el tamano del motor (10) se hace igual que el de un motor convencional, la longitud axial (Hm) (es decir, la longitud a lo largo de la direccion axial) de los imanes permanentes (220) disminuye una cantidad correspondiente a los primeros nucleos de rotor (240) y, por tanto, se espera una disminucion del par de fuerzas magneticas. Sin embargo, dado que los primeros nucleos de rotor (240) estan en contacto con el segundo nucleo de rotor (250), un campo magnetico desde el estator (100) se aplica de forma eficiente sobre los primeros nucleos de rotor (240). Por consiguiente, el motor (10) puede generar un par de fuerzas de reluctancia usando los primeros nucleos de rotor (240). Es decir, en este modo de realizacion, un par de fuerzas de reluctancia en los primeros nucleos de rotor (240) puede compensar una disminucion del par de fuerzas magneticas.
<<Ventajas de este modo de realizacion>>
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De la manera descrita anteriormente, en este modo de realizacion, un motor que incluya un rotor equipado con iimanes puede estar provisto de medidas contra la desmagnetizacion mientras reduce la degradacion del rendimiento del motor.
Ademas, se cubren las ranuras de alojamiento de iiman (211) con los primeros nucleos de rotor (240). Por tanto, no es necesaria una cubierta para impedir la separacion de los imanes permanentes (220), por ejemplo.
<<Segundo modo de realizacion>>
La FIG. 10 es una vista en seccion que ilustra un rotor (200) de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la presente invencion. El rotor (200) de este modo de realizacion incluye un primer nucleo de rotor (240) y un segundo nucleo de rotor (250). En este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) del primer nucleo de rotor (240) es tambien mas pequena que la altura (H2) del segundo nucleo de rotor (250). El primer nucleo de rotor (240) esta en contacto con el segundo nucleo de rotor (250) en sus extremos axiales.
En esta configuracion de este modo de realizacion, incluso tras una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre el rotor (200), una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia una porcion de nucleo magnetico (240a) proxima al primer nucleo de rotor (240). Por tanto, en este modo de realizacion, pueden proporcionarse medidas contra la desmagnetizacion en los imanes permanentes (220) proximos al primer nucleo de rotor (240). En el segundo nucleo de rotor (250), los imanes permanentes (220) pueden insertarse facilmente en las ranuras de alojamiento de man (211) de un extremo axial del segundo nucleo de rotor (250) que no este en contacto con el primer nucleo de rotor (240). Ademas, no es necesaria una cubierta para impedir la separacion de los imanes permanentes (220), por ejemplo, en el extremo axial del segundo nucleo de rotor (250) que no esta en contacto con el primer nucleo de rotor (240).
<<Tercer modo de realizacion>>
La FIG. 11 es una vista en seccion que ilustra un rotor (200) de acuerdo con un tercer modo de realizacion de la presente invencion. El rotor (200) de este modo de realizacion incluye un primer nucleo de rotor (240) y dos segundos nucleos de rotor (250). El primer nucleo de rotor (240) esta intercalado entre los segundos nucleos de rotor (250) en la direccion axial. En este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) del primer nucleo de rotor (240) es tambien mas pequena que la altura (H2) de los segundos nucleos de rotor (250).
En esta configuracion del tercer modo de realizacion, incluso tras una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre el rotor (200), una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia una porcion de nucleo magnetico (240a) proxima al primer nucleo de rotor (240). Por tanto, pueden proporcionarse medidas contra la desmagnetizacion de los imanes permanentes (220) en las proximidades al centro axial de rotor (200) sobre el cual posiblemente se aplique un campo magnetico opuesto relativamente fuerte.
Ademas, los imanes permanentes (220) pueden insertarse desde ambos extremos axiales del rotor (200). Por tanto, el rotor (200) puede fabricarse facilmente.
<<Cuarto modo de realizacion>>
La FIG. 12 es una vista en seccion que ilustra un rotor (200) de acuerdo con un cuarto modo de realizacion de la presente invencion. En este modo de realizacion, el rotor (200) incluye dos primeros nucleos de rotor (240) y dos segundos nucleos de rotor (250). Estos primer y segundos nucleos de rotor (240 y 250) estan apilados de manera alternante. En este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) de los primeros nucleos de rotor (240) es tambien mas pequena que la altura (H2) de los segundos nucleos de rotor (250). En esta configuracion, tras una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre el rotor (200), una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia porciones de nucleo magnetico (240a) proximas a los primeros nucleos de rotor (240). Por tanto, en este modo de realizacion, es posible proporcionar medidas contra la desmagnetizacion mientras se reduce la degradacion del rendimiento del motor.
<<Quinto modo de realizacion>>
La FIG. 13 es una vista en seccion que ilustra un rotor (200) de acuerdo con un quinto modo de realizacion de la presente invencion. En este modo de realizacion, el rotor (200) incluye tres primeros nucleos de rotor (240) y dos segundos nucleos de rotor (250). Los primeros nucleos de rotor (240) y los segundos nucleos de rotor (250) estan apilados de manera alternante. En este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) de los primeros nucleos de rotor es tambien mas pequena que la altura (H2) de los segundos nucleos de rotor (250). En esta configuracion, tras una aplicacion de un campo magnetico opuesto sobre el rotor (200), una gran parte del flujo magnetico se desplaza hacia porciones de nucleo magnetico (240a) proximas a los primeros nucleos de rotor (240). Por tanto, en este modo de realizacion, es tambien posible proporcionar medidas contra la desmagnetizacion mientras se reduce la degradacion del rendimiento del motor.
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<<Sexto modo de realizacion>>
La FIG. 14 es una vista desde arriba que ilustra un rotor (200) de acuerdo con un sexto realizacion de la presente invencion. La figura 15 es una vista en seccion que ilustra el rotor (200) del sexto modo de realizacion. La FIG. 15 corresponde a una seccion A-A de la FIG. 14. Tal como se ilustra en la FIG. 15, el rotor (200) de este modo de realizacion incluye un primer nucleo de rotor (240) y dos segundos nucleos de rotor (250). El primer nucleo de rotor
(240) esta intercalado entre los segundos nucleos de rotor (250) en la direccion axial. En este modo de realizacion, la altura (H1) (es decir, una dimension axial) del primer nucleo de rotor (240) es tambien mas pequena que la altura (H2) del segundo nucleo de rotor (250).
En el rotor (200) de este modo de realizacion, los imanes (220) permanentes forman multiples capas en cada polo. Espedficamente, se proporcionan tres capas de los imanes permanentes (220) en cada polo. El iman permanente mas externo (220) del rotor (200) se proporciona solamente en los segundos nucleos de rotor (250). Los imanes permanentes (220) de la segunda capa y de la tercera capa del lado periferico externo del rotor (200) penetran en los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250).
Para obtener la configuracion de multiples capas de los imanes permanentes (220), se proporcionan multiples capas de ranuras de alojamiento de iman (211) en los segundos nucleos de rotor (250). En el primer nucleo de rotor (240), se proporcionan huecos (241) solamente en la posicion correspondiente a los imanes permanentes (220) mas externos. En lugar de los huecos (241), el primer nucleo de rotor (240) tiene ranuras de alojamiento de iman (211) conectadas a las ranuras de alojamiento de iman (211) de los segundos nucleos de rotor (250) en posiciones correspondientes a los imanes permanentes (220) de la segunda capa y de la tercera capa del lado periferico mas externo.
Tal como se describio anteriormente, se proporcionan los huecos (241) en el lado periferico mas externo del rotor (200) sobre el cual puede aplicarse un campo magnetico opuesto fuerte, proporcionando de ese modo medidas contra la desmagnetizacion de los imanes permanentes (220) correspondiente a los huecos (241).
En un caso en el que se proporcionan multiples capas de los imanes permanentes (220) en cada polo tal como en este modo de realizacion, los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) pueden disponerse de la manera descrita en los primer, segundo, cuarto o quinto modo de realizacion.
Una capa interna (por ejemplo, la segunda capa) ubicada en el interior de la primera capa puede tener huecos (241) de manera similar a los de la primera capa, dependiendo de la intensidad del campo magnetico opuesto.
<<Variaciones del hueco (241)>>
La forma de los huecos (241) no esta limitada al ejemplo descrito anteriormente. Por ejemplo, cada uno de los modos de realizacion puede emplear huecos (241) de la forma siguiente.
<1> La FIG. 16 es una vista desde arriba que ilustra una primera variacion del hueco (241). El hueco (241) ilustrado en la FIG. 16 es un orificio pasante cuya forma de seccion transversal (es decir, la forma proyectada en la direccion axial) se extiende a lo largo de la ranura de alojamiento de iman (211) y anchura que es mas pequena que la de la ranura de alojamiento de iman (211). En esta variacion, los extremos (241a) del hueco (241) se extienden hacia posiciones proximas a la periferia externa del primer nucleo de rotor (240).
<2> La FIG. 17 es una vista desde arriba que ilustra una segunda variacion del hueco (241). En la variacion ilustrada en la FIG. 17, en cuanto a la forma del hueco (241) proyectado en la direccion axial, la anchura radial (Wg1) del hueco (241) es mas pequena que la anchura radial (Wm1) del receptor de iman (211a) en una porcion del hueco
(241) que se superpone con el receptor de iman (211a) y el hueco (241) se extiende sustancialmente a lo largo de la barrera (211 b) en una punta de la barrera (211b). En esta variacion, el lado mas largo (e1) del hueco (241) en el lado periferico externo coincide con el lado mas largo (e2) del receptor (211a) de iman. De forma alternativa, la relacion posicional entre el hueco (241) y la ranura (211) de alojamiento de iman puede determinarse en relacion entre sf de manera que los lados mas largos en los lados perifericos internos de los mismos coinciden entre sf.
<3> La FIG. 18 es una vista desde arriba que ilustra una tercera variacion del hueco (241). En la variacion ilustrada en la FIG. 18, en cuanto a la forma del hueco (241) proyectado en la direccion axial, una anchura (Wg3) del hueco (241) es mas pequena que la anchura de la barrera (211b) en una porcion del hueco (241) que se superpone con la barrera (211b) y es igual a, o mas grande que, la anchura (Wm1) del receptor de iman (211a) en una porcion del hueco (241) que se superpone con el receptor de iman (211a). La FIG. 18 ilustra un ejemplo en el cual la anchura (Wg1) es mas grande que la anchura (Wm1).
<4> La FIG. 19 es una vista desde arriba que ilustra una cuarta variacion del hueco (241). En la variacion de la figura 19, en cuanto a la forma del hueco (241) proyectado en la direccion axial, una porcion del hueco (241) proxima al centro del mismo esta rebajada hacia el lado periferico interno en una porcion del hueco (241) que se superpone con
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el receptor de iman (211a). Por tanto, la anchura radial (Wg1) del hueco (241) es mas pequena que la anchura radial (Wm1) de la ranura de alojamiento de iman (211). El hueco (241) se superpone sustancialmente con la barrera (211b) en una porcion del hueco (241) que se superpone con la barrera (211b).
<5> La FIG. 20 es una vista desde arriba que ilustra una quinta variacion del hueco (241). En la variacion ilustrada en la FIG. 20, en cuanto a la forma del hueco (241) proyectado en la direccion axial, la lmea del lado periferico interno proxima a ambos extremos del receptor de iman (211a) se mueve hacia el lado periferico externo. Por tanto, la anchura (Wg4) del hueco (241) proximo a un extremo del receptor de iman (211a) es mas pequena que la anchura proxima al centro de la ranura de alojamiento de iman (211). En el ejemplo de la FIG. 20, la lmea del lado periferico interno del hueco (241) se mueve hacia el lado periferico externo. De forma alternativa, la lmea del lado periferico externo puede moverse hacia el lado periferico interno o moverse desde ambos de los lados perifericos externos e internos.
En cualquier ejemplo, un extremo (por ejemplo, el extremo (241a)), en la direccion perpendicular a la direccion radial, del hueco (241) se extiende preferentemente hacia una porcion proxima a la periferia externa del primer nucleo de rotor (240) tan cerca como sea posible. Esto es porque esta configuracion es ventajosa para reducir un flujo magnetico de fuga entre los polos adyacentes.
Cada uno de los huecos (241) de los modos de realizacion y variaciones anteriores pueden desplazarse dentro de un rango donde el hueco (241) se superponga con el plano de los imanes permanentes (220) proyectado en la direccion axial. No es necesario que los huecos (241) sean simetricos con respecto al radio, tal como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 16. Las configuraciones de los huecos (241) descritas anteriormente pueden combinarse de manera apropiada.
<<Otros modos de realizacion>>
El numero de divisiones del nucleo de rotor (210), es decir, el numero de los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) descrito anteriormente es meramente un ejemplo.
Los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) no se limitan a nucleos de multiples capas (por ejemplo, laminas de acero magneticas laminadas planas). Por ejemplo, los primer y segundo nucleos de rotor (240 y 250) pueden estar fabricados de un material magnetico de polvo prensado. En dicho caso, el rotor (200) puede configurarse combinando nucleos de materiales magneticos diferentes de manera que cada primer nucleo de rotor (240) este compuesto de un material magnetico de polvo prensado y cada segundo nucleo de rotor (250) este compuesto de una lamina de acero magnetica laminada plana.
En los modos de realizacion anteriores, pueden omitirse las placas de extremo (230). Las placas de extremo (230) para impedir la separacion de imanes estan fabricadas de un material no magnetico o de un material magnetico. En estos casos, el uso de un material no magnetico puede llevar a un aumento de costes y el uso de un material magnetico puede provocar una fuga de un flujo magnetico de iman. Por tanto, la omision de las placas de extremo (230) puede reducir el coste y/o aumentar el par de fuerzas, de forma ventajosa.
La presente invencion puede aplicarse a generadores, asf como a motores.
La presente invencion es tambien aplicable a maquinas electricas rotatorias con enrollamiento distribuido de una bobina alrededor de un nucleo de estator.
Aplicabilidad industrial
La presente invencion es util para un rotor que incluya un nucleo de rotor equipado con imanes y una maquina electrica rotatoria que use dicho rotor.
Descripcion de caracteres de referencia
1 motor (maquina electrica rotatoria)
100 estator
110 nucleo de estator
120 bobina
200 rotor
210 nucleo de rotor
211
ranura de alojamiento de iman
220
iman
5 240
primer nucleo de rotor
241
hueco
250 10
segundo nucleo de rotor

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un rotor que comprende:
    5 una pluralidad de imanes permanentes (220);
    un primer nucleo de rotor (240) que tiene una pluralidad de huecos (241) que penetran en el primer nucleo de rotor (240) a lo largo de una direccion axial y multiples capas de ranuras de alojamiento de iman (211); y
    10 un segundo nucleo de rotor (250) que esta en contacto con un extremo axial del primer nucleo de rotor
    (240) y que tiene multiples capas de ranuras de alojamiento de iman (211) que penetran en el segundo nucleo de rotor (250),
    caracterizado por que 15
    los predeterminados de los imanes permanentes (220) estan configurados para penetrar en el primer nucleo de rotor (240) y en el segundo nucleo de rotor (250);
    se proporcionan los huecos (241) mas cerca de una periferia externa del primer nucleo de rotor (240) de lo 20 que lo estan los mas externos de los imanes permanentes (220), mientras que se orientan hacia los imanes
    permanentes (220) mas externos en el primer nucleo de rotor (240) y
    tienen una resistencia magnetica mas baja que la de las ranuras de alojamiento de iman (211).
    25 2. El rotor de la reivindicacion 1, en el que
    cada uno de los huecos (241) tiene una anchura radial (Wg1) mas pequena que una anchura radial (Wm1) de una asociada de las ranuras de alojamiento de iman (211).
    30 3. El rotor de la reivindicacion 1, en el que
    el primer nucleo de rotor (240) tiene una dimension axial mas pequena que la del segundo nucleo de rotor (250).
    35 4. El rotor de la reivindicacion 1, en el que
    el segundo nucleo de rotor (250) esta intercalado entre los primeros nucleos de rotor (240) en la direccion axial.
    40 5. El rotor de la reivindicacion 1,
    el primer nucleo de rotor (240) esta intercalado entre los segundos nucleos de rotor (250) en la direccion axial.
    45 6. Una maquina electrica rotatoria que comprende;
    el rotor (200) de la reivindicacion 1; y
    un estator (100) que incluye un nucleo de estator (110) alrededor del que se enrolla una bobina (120).
    50
  2. 7. La maquina electrica rotatoria de la reivindicacion 6, en la que
    cada uno de los huecos (241) tiene una anchura radial (Wg1) mas grande que la de un entrehierro (G) entre el rotor (200) y el estator (100).
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