ES2808111T3

ES2808111T3 - Motor eléctrico híbrido con imán permanente autoalineador y rotores de jaula de ardilla

Info

Publication number: ES2808111T3
Application number: ES15735520T
Authority: ES
Inventors: Louis Finkle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: RU2016132385A; EP3092704B1; US9923440B2; CA2935961C; BR112016015054B1; EP3092704A1; RU2016132385A3; CN106031002A; US20150194868A1; CN106031002B; WO2015106002A1; BR112016015054A2; RU2669206C2; JP2017502641A; CA2935961A1; JP6596002B2; EP3092704A4; PL3092704T3

Abstract

Un motor sin embrague híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que comprende: una carcasa (12) de motor; un estátor (16) fijado a la carcasa (12) de motor y que produce un campo magnético de estátor giratorio; un eje (14) de motor conectado de manera giratoria a la carcasa (12) de motor y que se extiende desde al menos un extremo de la carcasa (12) de motor para unión a una carga; un rotor (30) interno de jaula de ardilla que reside fijado de manera giratoria coaxial al eje (14) de motor y que incluye: un segundo núcleo (36) de rotor; y segundas barras (32) de jaula de ardilla incorporadas en el segundo núcleo (36) de rotor; caracterizado porque comprende además: un rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que reside entre el estátor (16) y el rotor (20) interno de jaula de ardilla y coaxial con el eje (14) de motor y que incluye: un primer núcleo (23) de rotor; un número N de imanes (22) permanentes espaciados angularmente incorporados en el primer núcleo (23) de rotor; primeras barras (26) de jaula de ardilla incorporadas en el primer núcleo (23) de rotor; en donde el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente no está acoplado mecánicamente de manera giratoria al eje (14) de motor ni al rotor (30) interno de jaula de ardilla durante ninguna operación, y en donde el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente está configurado para girar independientemente del eje (14) de motor, y para ser acoplado magnéticamente de manera giratoria al rotor (30) interno de jaula de ardilla a velocidad sincrónica.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor eléctrico híbrido con imán permanente autoalineador y rotores de jaula de ardilla

La presente solicitud reivindica la prioridad de Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. de Serie 14/151,333 presentada el 09 de enero de 2014 y la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. de Serie 14/229,673 presentada el 28 de marzo de 2014.

Campo técnico

La presente invención se relaciona con motores eléctricos y en particular con un motor de inducción que tiene un rotor de imán permanente que gira independientemente acoplado de manera variable a un rotor inductivo para reconfigurar el motor de la operación de inducción asincrónica en el arranque a la operación sincrónica después del arranque para una operación eficiente. La invención está definida en las reivindicaciones anexas.

Técnica antecedente

Una forma preferida de motores eléctricos son los motores de inducción de AC sin escobillas. Los rotores de motores de inducción incluyen una jaula (o jaula de ardilla que se parece a una "rueda de hámster") que gira dentro de un estátor. La jaula comprende barras que se desplazan axialmente espaciadas angularmente en el perímetro externo del rotor. Una corriente de AC proporcionada al estátor introduce un campo magnético de estátor giratorio dentro del rotor, y el campo giratorio induce de manera inductiva corriente en las barras. La corriente inducida en las barras crea un campo magnético inducido el cual coopera con el campo magnético de estátor para producir torque y así la rotación del rotor.

La introducción de corriente en las barras requiere que las barras no estén moviéndose (o girando) de manera sincrónica con el campo magnético de estátor giratorio debido a que la inducción electromagnética requiere un movimiento relativo (denominado deslizamiento) entre un campo magnético y un conductor en el campo. Como resultado, el rotor debe deslizarse con respecto al campo magnético de estátor giratorio para inducir corriente en las barras para producir torque, y los motores de inducción por lo tanto se denominan motores asincrónicos.

Desafortunadamente, los motores de inducción de baja potencia no son altamente eficientes a la velocidad de operación diseñada, y son incluso menos eficientes bajo cargas reducidas debido a que la cantidad de potencia consumida por el estátor permanece constante a tales cargas reducidas.

Una metodología para mejorar la eficiencia de motor de inducción ha sido agregar imanes permanentes al rotor. Inicialmente el motor inicia de la misma manera que un motor de inducción típico, pero a medida que el motor alcanza su velocidad de operación, el campo magnético de estátor coopera con los imanes permanentes para entrar en operación sincrónica. Desafortunadamente, los imanes permanentes son limitados en tamaño debido a que, si los imanes permanentes son demasiado grandes, evitan que el motor arranque. Tal limitación de tamaño limita el beneficio obtenido de la adición de los imanes permanentes.

La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2013278096 (A1) del presente Solicitante divulga un motor de inducción híbrido que incluye un rotor inductivo y un rotor de imán permanente que gira independientemente. El rotor inductivo es un rotor tipo jaula de ardilla para la operación de motor de inducción en el arranque. El rotor de imán permanente es desplazado axialmente y acoplado de manera variable al rotor inductivo (o a una carga de motor) a través de un embrague y se le permite girar independientemente del rotor inductivo en el arranque, y cuando alcanzan RPM sincrónicas el motor hace transición a la operación sincrónica eficiente.

El diseño de la solicitud anterior es adecuado para algunos diseños de motores, pero en otros diseños, el acoplamiento mecánico entre los dos rotores presenta complejidad y costes adicionales de construcción y operación.

Divulgación de la invención

La presente invención aborda las necesidades anteriores y otras proporcionando un motor de inducción híbrido el cual incluye un estátor fijo, un rotor externo que gira independientemente, y un rotor interno fijado a un eje de motor. En una realización el rotor externo incluye primeras barras espaciadas e imanes permanentes, y el rotor interno incluye segundas barras espaciadas. En otra realización el rotor externo incluye primeras barras espaciadas angularmente pero no imanes permanentes, y el rotor interno incluye imanes permanentes y también puede incluir segundas barras espaciadas angularmente. El rotor externo es acelerado inicialmente mediante la cooperación de un campo magnético de estátor giratorio con las primeras barras. A medida que el rotor externo acelera hacia RPM sincrónicas, el rotor interno es acelerado para hacer transición a la operación sincrónica eficiente. El rotor externo actúa, así como un embrague para desacoplar el rotor interno del campo magnético de estátor giratorio en el arranque y para acoplar el rotor interno al campo magnético de estátor giratorio a velocidad sincrónica.

De acuerdo con una realización de la invención, se proporciona un motor de inducción híbrido el cual incluye un estátor fijo, un rotor externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente (HPMSC) que gira independientemente, y un rotor interno de Jaula de Ardilla (SC) fijado a un eje de motor. El rotor HPMSC tiene N imanes permanentes espaciados angularmente y N conjuntos de una pluralidad de primeras barras espaciadas angularmente entre imanes permanentes consecutivos. El rotor de SC tiene N grupos de segundas barras espaciadas angularmente, y ranuras en una superficie externa del rotor de SC entre grupos consecutivos de las segundas barras. El rotor HPMSC es acelerado inicialmente mediante la cooperación del estátor con las primeras barras. Los imanes permanentes crean un campo magnético giratorio en el rotor de SC que coopera con las segundas barras para acelerar el rotor de SC. A medida que el rotor HPMSC acelera hacia RPM sincrónicas, el campo de estátor llega al rotor HPMSC y coopera con los imanes permanentes para hacer transición a la operación sincrónica. Los polos salientes son creados mediante la cooperación de los imanes permanentes con las ranuras en el rotor de SC para bloquear los dos rotores en RPM sincrónicas.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un rotor de Jaula de Ardilla (SC) interno que tiene ranuras que se extienden axialmente espaciadas angularmente en una superficie externa del rotor de SC interno. El espaciado de las ranuras coincide con el espaciado de imanes permanentes en un rotor externo híbrido con imán permanente/jaula de ardilla (HPMSC) que gira independientemente. A velocidad sincrónica las ranuras e imanes permanentes cooperan para formar polos salientes que acoplan la rotación del rotor interno de SC con el rotor externo HPMSC, eliminando una necesidad de un acoplamiento mecánico del rotor externo HPMSC con el rotor interno de SC.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, se proporciona un motor que tiene una secuencia mejorada de arranque inductivo y transición a operación sincrónica eficiente. El diseño de las primeras barras del rotor externo HPMSC produce torque suficiente para superar el arrastre del rotor interno de SC creado por los imanes permanentes. Como resultado, el rotor externo HPMSC alcanza rápidamente RPM sincrónicas. A medida que el rotor externo HPMSC acelera más rápido que el rotor interno de SC, la cooperación de los imanes permanentes y las segundas barras del rotor interno de SC crea más torque en el rotor interno de SC para acelerar el rotor interno de SC. Cuando el primer rotor alcanza cerca de RPM sincrónicas, el flujo de estátor penetra las segundas barras del rotor interno de SC aplicando torque adicional para acelerar además el rotor interno de SC hacia RPM sincrónicas.

De acuerdo con todavía otro aspecto de la invención, se proporciona un motor que tiene un rotor externo HPMSC y un rotor interno de SC acoplado por la cooperación de imanes permanentes en el rotor externo HPMSC y ranuras que se extienden axialmente en la superficie del rotor interno de SC. La profundidad de las ranuras puede ser alterada con base en el propósito del motor para optimizar el bloqueo del rotor interno de SC al rotor externo HPMSC.

De acuerdo con otra realización de la invención, se proporciona un motor de inducción híbrido el cual incluye un estátor fijo, un rotor externo de Jaula de Ardilla (SC) que gira independientemente, y un rotor interno de Imán Permanente (PM) fijado a un eje de motor. El rotor externo de SC tiene primeras barras espaciadas angularmente. El rotor interno de PM puede incluir grupos de segundas barras en espacios entre los imanes permanentes. El rotor externo de SC es acelerado inicialmente mediante la cooperación de un campo magnético de estátor giratorio con las primeras barras. A medida que el rotor externo de SC acelera hacia RPM sincrónicas, el campo de estátor llega a través del rotor externo de SC y coopera con el rotor interno de PM para acelerar el rotor interno de PM para hacer transición a la operación sincrónica. El rotor externo de SC actúa, así como un embrague para desacoplar el rotor interno de PM del campo magnético de estátor giratorio en el arranque y para acoplar el rotor interno de PM al campo magnético de estátor giratorio a velocidad sincrónica. A medida que el rotor externo de SC acelera, el flujo magnético de los imanes permanentes en el rotor interno de PM coopera con las primeras barras en el rotor externo de SC produciendo torque y acelerando el rotor interno de PM simultáneamente. A medida que las RPM de rotor externo de SC aumentan más cerca de RPM de flujo de estátor, el flujo de estátor penetra el rotor externo de SC e imparte más flujo en el rotor interno de PM agregando torque adicional al rotor interno de PM para acelerar el rotor interno de PM a la operación sincrónica.

Breve descripción del dibujo

Los anteriores y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción más particular de la misma, presentada en conjunto con los siguientes dibujos en donde:

La figura 1A muestra una vista de extremo de un motor eléctrico que tiene un rotor externo Híbrido con Imán Permanente/Jaula de ardilla (HPMSC) que gira independientemente y un rotor interno de Jaula de Ardilla (SC) acoplado de manera fija a un eje de motor, de acuerdo con la presente invención.

La figura 1B muestra una vista lateral del motor eléctrico que tiene un rotor externo HPMSC que gira independientemente y un rotor interno de Jaula de Ardilla (SC) acoplado de manera fija a un eje de motor, de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2- 2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 3- 3 de la figura 1A, de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 muestra una vista en sección transversal de una carcasa y una porción fija de estátor del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de Sc acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 muestra una vista en sección transversal de la carcasa y la porción fija de estátor del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de Sc acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 4, de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 muestra una vista en sección transversal del rotor externo HPMSC que gira independientemente del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 7 muestra una vista en sección transversal del rotor externo HPMSC que gira independientemente del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 7-7 de la figura 6, de acuerdo con la presente invención.

La figura 8 muestra una vista en sección transversal de un rotor interno de SC del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 9 muestra una vista en sección transversal del rotor interno de SC del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 9-9 de la figura 8, de acuerdo con la presente invención.

La figura 10 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor que muestra líneas de campo magnético en el arranque tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 11 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 12 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene segundas realizaciones del rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 13 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene las segundas realizaciones del rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A, de acuerdo con la presente invención.

La figura 14 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene tercera realización del rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 15 muestra una vista en sección transversal del motor eléctrico que tiene las terceras realizaciones del rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A, de acuerdo con la presente invención.

La figura 16 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del rotor externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 17 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del rotor externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 17-17 de la figura 16, de acuerdo con la presente invención.

La figura 18 muestra una vista en sección transversal de la tercera realización del rotor externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 19 muestra una vista en sección transversal de la tercera realización del rotor externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 19-19 de la figura 18, de acuerdo con la presente invención.

La figura 20 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor, que muestra líneas de campo magnético en el arranque tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 21 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor, que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 22 muestra una vista en sección transversal de la tercera realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor en el arranque tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 23 muestra una vista en sección transversal de la tercera realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo HPMSC que gira independientemente y el rotor interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 24 muestra una vista en sección transversal de una segunda realización el motor eléctrico que tiene un rotor externo de SC que gira independientemente y un rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 25 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A, de acuerdo con la presente invención.

La figura 26 muestra una vista en sección transversal de una carcasa y porción fija de estátor de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 27 muestra una vista en sección transversal de la carcasa y la porción fija de estátor de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 27-27 de la figura 26, de acuerdo con la presente invención.

La figura 28 muestra una vista en sección transversal del rotor externo de SC que gira independientemente de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 29 muestra una vista en sección transversal del rotor externo de SC que gira independientemente de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 29-29 de la figura 28, de acuerdo con la presente invención.

La figura 30 muestra una vista en sección transversal de un rotor interno HPMSC de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 31 muestra una vista en sección transversal del rotor interno HPMSC de la segunda realización del motor eléctrico que tiene el rotor externo de SC que gira independientemente y el rotor interno HPMSC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 31-31 de la figura 30, de acuerdo con la presente invención.

La figura 32 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico, que muestra líneas de campo magnético en el arranque, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 33 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico, que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 34 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico que no tiene barras en el rotor interno que muestra líneas de campo magnético en el arranque tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 35 muestra una vista en sección transversal de la segunda realización del motor eléctrico que no tiene barras en el rotor interno que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, de acuerdo con la presente invención.

La figura 36A muestra una primera realización de un rotor interno de PM de acuerdo con la presente invención.

La figura 36B muestra una segunda realización de un rotor interno de PM de acuerdo con la presente invención.

La figura 36C muestra una tercera realización de un rotor interno de PM de acuerdo con la presente invención.

La figura 37A muestra una cuarta realización de un rotor interno de PM de acuerdo con la presente invención.

La figura 37B muestra una quinta realización de un rotor interno de PM de acuerdo con la presente invención.

Los caracteres de referencia correspondientes indican componentes correspondientes a lo largo de las varias vistas de los dibujos.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

La siguiente descripción es el mejor modo contemplado actualmente para llevar a cabo la invención. Esta descripción no debe tomarse en un sentido limitante, sino que se hace simplemente con el propósito de describir una o más realizaciones preferidas de la invención. El alcance de la invención debe determinarse con referencia a las reivindicaciones.

Se muestra en la figura 1A una vista de extremo de un motor 10 eléctrico que tiene un rotor 20 externo híbrido con Imán Permanente/Jaula de ardilla (HPMSC) que gira independientemente y un rotor 30 interno de Jaula de Ardilla (SC) acoplado de manera fija a un eje 14 de motor, de acuerdo con la presente invención, y se muestra en la figura 1B una vista lateral del motor 10 eléctrico. Se muestra en la figura 2 una vista en sección transversal del motor 10 eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 3 una vista en sección transversal del motor 10 eléctrico tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A. El motor 10 eléctrico incluye una carcasa 12, una porción 16 de estátor acoplada de manera fija a la carcasa 12, montando el rotor 20 externo HPMSC que gira independientemente sobre los cojinetes 29 (véase figura 7), y el rotor 30 interno de SC fijado al eje 14 de motor.

Se muestra en la figura 4 una vista en sección transversal de la carcasa 12 y porción 16 fija de estátor del motor 10 eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 5 una vista en sección transversal de la carcasa 12 y la porción 16 fija de estátor tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 4. Los devanados 18 fijos de estátor residen en un núcleo 19 de estator. Los devanados 18 de estátor crean un campo magnético de estátor giratorio cuando se proporcionan con una señal de Corriente Alterna (AC). La carcasa 12 incluye cojinetes 13 para transportar el eje 14.

Se muestra en la figura 6 una vista en sección transversal del rotor 20 externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 7 una vista en sección transversal del rotor 20 externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 7-7 de la figura 6. El rotor 20 externo HPMSC incluye imanes 22 permanentes espaciados angularmente y primeras barras 26 espaciadas angularmente que residen en un primer núcleo 23 de rotor. El rotor 20 externo HPMSC puede incluir cualquier número par de imanes 22 permanentes, por ejemplo, dos, cuatro, seis, ocho, etc. imanes 22 permanentes. Las brechas 24 no ferrosas en el núcleo 23 de rotor están presentes en extremos de cada imán 22 permanente y el ancho angular entre imanes 22 sucesivos y brechas 24 es un segmento angular S. Las brechas 24 son brechas de aire o material no ferroso para minimizar la fuga de flujo, si un material ferroso estuviera presente en extremos de los imanes 22, el flujo magnético se curvaría de vuelta hacia los imanes 22, acortando gran parte de las líneas de flujo magnético de vuelta hacia los imanes 22. El núcleo 23 es preferiblemente un núcleo 38 laminado y las secciones 23a delgadas del núcleo 23 que sostienen juntas las secciones de laminación son consideradas áreas de fuga de flujo. El grosor de las áreas 23a delgadas es optimizado preferiblemente para minimizar la fuga mientras que se mantiene la integridad mecánica del núcleo 23 de rotor. Las barras 26 no están necesariamente pero preferiblemente están espaciadas angularmente de manera uniforme y angularmente entre los imanes 22.

Las tapas 28 de extremo de rotor están unidas a extremos opuestos del rotor 20 externo HPMSC e incluyen cojinetes 29 que permiten que el rotor 20 externo HPMSC gire de manera libre sobre el eje 14 de motor.

Los cojinetes 29 son preferiblemente cojinetes de baja fricción (por ejemplo, cojinetes de bolas), pero pueden ser simples casquillos (por ejemplo, casquillos de bronce o casquillos Oilite).

Se muestra en la figura 8 una vista en sección transversal del rotor 30 interno de SC del motor 10 eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 9 una vista en sección transversal del rotor 30 interno de SC del motor 10 eléctrico tomada a lo largo de la línea 9-9 de la figura 8. El rotor 30 interno de SC está fijado al eje 14 de motor y acopla el rotor 20 externo HPMSC al eje 14 de motor. Las segundas barras 32 residen en un segundo núcleo 36 de rotor. Las barras no están necesariamente pero preferiblemente están espaciadas angularmente de manera uniforme, pero más preferiblemente están bilateralmente simétricas (es decir, están en pares simétricos en lados opuestos. Se puede optimizar un equilibrio entre la resistencia de barra 26 y la saturación de núcleo 23 de rotor y la forma, número y dimensiones de las barras 26 pueden tener un gran efecto sobre el rendimiento, por ejemplo, arranque de motor.

Las ranuras 34 espaciadas angularmente, que se extienden axialmente están formadas en una cara 36a externa cilíndrica del núcleo 36 de rotor. El número y espaciado de las ranuras 34 coinciden con el número y espaciado de los imanes 22 en el rotor 20 externo HPMSC. El tamaño, y en particular, la profundidad, de las ranuras 34 determina sustancialmente el acoplamiento del rotor 20 externo HPMSC al rotor 30 interno de SC al afectar los polos 50 salientes (véase figura 11). Los polos 50 salientes a su vez determinan el acoplamiento entre el rotor 20 externo HPMSC y el rotor 30 interno de SC cuando el motor 10 opera a velocidad sincrónica.

Se muestra en la figura 10 una vista en sección transversal del motor 10 eléctrico en el arranque, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B. Cuando se proporciona potencia de AC al estátor 16, el campo magnético de estátor giratorio coopera de manera inductiva con las primeras barras 26 en el rotor 20 externo HPMSC para crear corriente en las primeras barras 26 y las líneas 40 de flujo magnético resultantes. Sin embargo, en el arranque, la interacción del campo magnético de estátor giratorio con las barras de rotor estacionarias produce una frecuencia de rotor que provoca un efecto de superficie, y el campo magnético de estátor giratorio no penetra profundamente en el rotor 20 externo HPMSC y por lo tanto no llega a porciones de las primeras barras 26 de rotor debajo de la superficie del rotor 20 externo HPMSC. El campo de estátor giratorio luego acelera el rotor 20 externo HPMSC. Las segundas barras 32 en el rotor 30 interno de SC cooperan con los imanes 22 en el rotor 20 externo HPMSC para acelerar el rotor 30 interno de SC.

Las ranuras 34 en el rotor 30 interno de SC no se alinean con los imanes 22 en el arranque debido a que el rotor 20 externo HPMSC acelera primero, haciendo que los imanes 22 (y así el campo magnético del imán) salten sobre los polos 50 salientes, pero todavía cooperando de manera inductiva con las segundas barras 32 del rotor 30 interno de SC hasta que el rotor 30 interno de Sc alcance cerca de rpm sincrónicas donde la atracción de los polos 50 salientes hacia los imanes 22 es suficiente para sostener el rotor 30 interno de SC a las mismas RPM que el rotor 20 externo HPMSC. El diseño de polos 50 salientes determina el torque de acoplamiento. El torque de acoplamiento está diseñado para ser ligeramente más alto que el torque nominal de motor para sostener el rotor 30 interno de SC a las mismas RPM que el rotor 20 externo HPMSC durante la operación normal. Este diseño también es ventajoso debido a que el diseño evita que el motor 10 se cale por completo durante una sobrecarga debido a que cuando la carga en el eje 14 de motor, y así en el rotor 30 interno de SC, excede el torque de diseño de motor, el rotor 30 interno de SC puede separarse del rotor 20 externo HPMSC dejando el rotor 20 externo HPMSC a RPM sincrónicas.

A medida que el rotor 20 externo HPMSC aumenta en RPM, la frecuencia de rotor disminuye, cuando esto se presenta el campo magnético de estátor giratorio llega más profundo en el rotor 20 externo HPMSC y en el rotor 30 interno de SC, creando un efecto de rotor de jaula dual de una sección de barra en la superficie de rotor y barras de sección más grandes más profundas en el rotor, produciendo más resistencia de partida que reduce los picos de corriente.

Se muestra en la figura 11 una vista en sección transversal del motor 10 eléctrico a velocidad sincrónica, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B. A medida que el rotor 20 externo HPMSC y el rotor 30 interno de SC se aproximan a la velocidad sincrónica la frecuencia de rotor disminuye, la cooperación del rotor 20 externo HPMSC con el campo magnético de estátor giratorio hace transición de la inducción a la operación de imán permanente y el flujo 40 y 42 magnético disminuye y las líneas 52 de flujo que pasan a través de los imanes 22 y hacia el rotor 30 interno de SC crecen, dando como resultado que el rotor 20 externo HPMSC converja a la operación sincrónica. El rotor 20 externo HPMSC continúa tirando del rotor 30 interno de SC hacia la velocidad sincrónica, y los polos 50 salientes acoplan el rotor 30 interno de SC al rotor 20 externo HPMSC para una operación sincrónica de imán permanente eficiente.

Se muestra en la figura 12 una vista en sección transversal del motor 10a eléctrico que tiene segundas realizaciones del rotor 20a externo HPMSC que gira independientemente y el rotor 30a interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 13 una vista en sección transversal del motor 10a eléctrico tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A. El rotor 30a interno de SC no incluye las ranuras 34 del rotor 30 interno de SC.

Se muestra en la figura 14 una vista en sección transversal del motor 10b eléctrico que tiene tercera realización del rotor 20b externo HPMSC que gira independientemente y el rotor 30b interno de SC acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 15 una vista en sección transversal del motor 10b eléctrico tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A. El rotor 30b interno de SC no incluye las ranuras 34 del rotor 30 interno de SC.

Se muestra en la figura 16 una vista en sección transversal de la segunda realización del rotor 20a externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 17 una vista en sección transversal del rotor 20a tomada a lo largo de la línea 17-17 de la figura 16. El rotor 20a externo HPMSC incluye cuatro barras 26 entre imanes 22 consecutivos.

Se muestra en la figura 18 una vista en sección transversal de la tercera realización del rotor 20b externo HPMSC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 19 una vista en sección transversal del rotor 20b externo HPMSC tomada a lo largo de la línea 19-19 de la figura 18. El rotor 20b externo HPMSC incluye cinco barras 26 entre imanes 22 consecutivos.

Se muestra en la figura 20 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10a eléctrico que muestra líneas 40a y 42a de campo magnético en el arranque tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 21 una vista en sección transversal del motor 10a eléctrico que muestra líneas 52a de campo magnético a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B. Las líneas de campo magnético hacen transición de manera similar a las transiciones descritas en las figuras 10 y 11.

Se muestra en la figura 22 una vista en sección transversal del motor 10b eléctrico que muestra líneas 40b y 42b de campo magnético en el arranque, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 23 una vista en sección transversal del motor 10b eléctrico que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B. Las líneas de campo magnético hacen transición de manera similar a las transiciones descritas en las figuras 10 y 11.

Una primera realización de la invención divulga así un motor sin embrague híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que comprende:

una carcasa de motor;

un estátor fijado a la carcasa de motor y que produce un campo magnético de estátor giratorio;

un eje de motor conectado de manera giratoria a la carcasa de motor y que se extiende desde al menos un extremo de la carcasa de motor para unión a una carga;

un rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que reside coaxial con el eje de motor y que tiene un primer núcleo de rotor, un número N de imanes permanentes espaciados angularmente incorporados en el núcleo de rotor, brechas no ferrosas en el núcleo de rotor presentes en extremos de cada imán permanente, y primeras barras incorporadas en el núcleo de rotor, el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente capaz de girar independientemente del eje de motor; y

un rotor de jaula de ardilla que reside coaxial con el eje de motor y que tiene un segundo núcleo de rotor, segundas barras incorporadas en el segundo núcleo de rotor, y el número N de ranuras que se desplazan axialmente espaciadas angularmente de manera uniforme en una superficie del segundo núcleo de rotor enfrentando al rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, y el rotor de jaula de ardilla fijado de manera giratoria al eje de motor.

La primera realización puede incluir además:

el rotor de jaula de ardilla es un rotor interno de jaula de ardilla que reside dentro del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente;

el rotor de jaula de ardilla está alineado axialmente con el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; en el arranque las primeras barras del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente cooperan de manera inductiva con el campo magnético de estátor giratorio para aplicar torque al rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, y las segundas barras del rotor de jaula de ardilla desvían los imanes permanentes del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, para facilitar la aceleración inicial del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; a medida que el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente acelera, los imanes permanentes crean un campo magnético giratorio que coopera de manera inductiva con las segundas barras del rotor de jaula de ardilla, y acelerando el rotor de jaula de ardilla;

a medida que tanto el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente como el rotor de jaula de ardilla se aproximan a la operación sincrónica:

las ranuras en la superficie del rotor de jaula de ardilla cooperan con los imanes permanentes y las brechas no ferrosas en extremos de cada imán permanente del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear polos salientes que acoplan magnéticamente la rotación del rotor de jaula de ardilla al rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; y

el campo magnético de estátor giratorio se acopla con los imanes permanentes, pasando a través de los imanes permanentes hacia el rotor interno de jaula de ardilla, en operación sincrónica con los imanes permanentes;

los imanes permanentes comprenden un número par de imanes permanentes;

el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente incluye tapas de extremo que sostienen cojinetes, montando los cojinetes en el eje de motor;

los imanes permanentes combinados y brechas en extremos de los imanes permanentes en el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente están espaciados angularmente por segmentos angulares S, y las primeras barras en el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente residen espaciadas angularmente de manera uniforme en los segmentos angulares S;

las primeras barras en el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente están en un radio común; o

el rotor externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente reside entre el rotor de jaula de ardilla y el estátor. La primera realización puede describirse además como un método para la operación de motor sin embrague híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que comprende:

proporcionar una señal de AC a un rotor fijo;

crear un campo magnético de estátor giratorio que coopera con un rotor de dos partes que comprende:

un rotor externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que reside coaxial con un eje de motor y que tiene un primer núcleo de rotor, un número N de imanes permanentes espaciados angularmente incorporados en el núcleo de rotor, brechas no ferrosas en el núcleo de rotor presentes en extremos de cada imán permanente, y primeras barras incorporadas en el núcleo de rotor, el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente capaz de girar independientemente del eje de motor; y

un rotor interno de jaula de ardilla que reside coaxial con el eje de motor y que tiene un segundo núcleo de rotor, segundas barras incorporadas en el segundo núcleo de rotor, y el número N de ranuras que se desplazan axialmente espaciadas angularmente de manera uniforme en una superficie del segundo núcleo de rotor enfrentando al rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, y el rotor de jaula de ardilla fijado de manera giratoria al eje de motor;

cooperando el campo magnético de estátor giratorio de manera inductiva con las primeras barras del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear torque en el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente;

desviar un campo magnético de los imanes permanentes mediante las segundas barras que residen en el rotor de jaula de ardilla, reduciendo de esa manera un efecto de evitar la aceleración del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente debido a los imanes permanentes;

acelerar el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente hacia RPM sincrónicas;

crear un campo de imán permanente giratorio de imán permanente;

cooperando el campo de imán permanente giratorio de manera inductiva con las segundas barras del rotor de jaula de ardilla para crear torque en el rotor de jaula de ardilla;

a medida que el rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente y los rotores de jaula de ardilla se aproximan a RPM sincrónicas, las ranuras en la superficie del rotor de jaula de ardilla cooperan con los imanes permanentes y las brechas no ferrosas en extremos de cada imán permanente del rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear polos salientes que acoplan magnéticamente la rotación del rotor de jaula de ardilla al rotor híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; y

acoplándose el campo magnético de estátor giratorio con los imanes permanentes, pasando a través de los imanes permanentes hacia el rotor interno de jaula de ardilla, en operación sincrónica con los imanes permanentes.

Se muestra en la figura 24 una vista en sección transversal de una segunda realización del motor 10' eléctrico que tiene el rotor 20' externo de SC que gira independientemente y un rotor 30' interno de PM acoplado de manera fija a un eje de motor tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 25 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10' eléctrico tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1A. Se muestra en la figura 26 una vista en sección transversal de una carcasa 12 y la porción 16 fija de estátor de la segunda realización del motor 10' eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, se muestra en la figura 27 una vista en sección transversal de la carcasa 12 y la porción 16 fija de estátor de la segunda realización del motor 10' eléctrico tomada a lo largo de la línea 27-27 de la figura 26, se muestra en la figura 28 una vista en sección transversal del rotor 20' externo de SC que gira independientemente de la segunda realización del motor 10' eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, se muestra en la figura 29 una vista en sección transversal del rotor 20' externo de SC que gira independientemente tomada a lo largo de la línea 29-29 de la figura 28, se muestra en la figura 30 una vista en sección transversal de un rotor 30' interno de SC tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 31 una vista en sección transversal del rotor 30' interno de SC tomada a lo largo de la línea 31-31 de la figura 30.

El rotor 20' externo de SC incluye primeras barras 26' y pequeñas brechas 27 entre las barras 26' y la superficie 21 del rotor 20' externo de SC. Las primeras barras 26' cooperan inicialmente con el campo magnético de estátor giratorio para acelerar de manera inductiva el rotor externo de SC, y después cooperan con los imanes permanentes. Las brechas 21 pueden ser brechas de aire o un material no ferroso. Si no hay brechas 21 presentes, un puente de hierro puede dar como resultado la disminución del efecto inductivo al crear fuga de flujo entre las barras 26' que actúan como polos a medida que las polaridades conmutan de un lado para otro durante el arranque cuando las frecuencias de rotor son más altas reduciendo la aceleración del rotor externo de SC, sin embargo, algunos puentes de hierro pueden ser aceptables y un motor de acuerdo con la presente invención que experimente algún puente de hierro está previsto para entrar dentro del alcance de la presente invención.

El rotor 30' interno de PM incluye imanes 22' permanentes y puede incluir segundas barras 32'. Como la aceleración del rotor externo de SC crea una frecuencia de rotor entre los rotores interno y externo, la cooperación inductiva entre las primeras barras 26' y los imanes 22' permanentes acelera el rotor 30' interno hacia RPM sincrónicas.

Se muestra en la figura 32 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10' eléctrico, que muestra líneas de campo magnético en el arranque, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, y se muestra en la figura 33 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10' eléctrico, que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B. En el arranque, cuando las frecuencias (por ejemplo, la diferencia entre las RPM de campo magnético de estátor y RPM de rotor) son más altas, las líneas 40' de flujo magnético tienden a permanecer cerca de la superficie, esto se denomina el efecto pelicular o de superficie. El motor 10' eléctrico aprovecha el efecto pelicular para arrancar debido a que el flujo de estátor giratorio coopera con las primeras barras en el rotor externo de SC el cual no se afecta sustancialmente por el flujo de imán permanente del flujo de rotor interno de PM debido a que el efecto pelicular reduce la cooperación de los imanes permanentes en el rotor interno de PM con el rotor externo de SC.

En casi sincronía las frecuencias de rotor son bajas, y en operación sincrónica la frecuencia de rotor es 0, y las líneas 52' de flujo magnético no están en cizallamiento y penetran profundo en el hierro de rotor proporcionando un efecto de barra profunda. A medida que aumentan RPM de rotor externo de SC, el efecto pelicular también entra en juego acoplando las primeras barras 26' en el rotor 20' externo de SC a los imanes 22' permanentes en el rotor 30' interno de Pm a medida que aumenta la frecuencia entre el rotor 20' externo de SC y el rotor 30' interno de PM, produciendo torque para acelerar el rotor 30' interno de PM.

Se muestra en la figura 34 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10" eléctrico que no tiene barras en el rotor interno, que muestra líneas de campo magnético, en el arranque, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura IB, y se muestra en la figura 35 una vista en sección transversal de la segunda realización del motor 10" eléctrico tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1B, que muestra líneas de campo magnético a velocidad sincrónica. Las líneas 40" y 52" de campo magnético son similares a las líneas 40' y 52' de campo magnético con una diferencia que es una ausencia de líneas entre las primeras barras 26' y segundas barras 32' las cuales ya no están presentes. El motor 10" eléctrico proporciona una ventaja de un diseño más simple y menos costoso en comparación con el motor 10' eléctrico.

Se muestra en la figura 36a una primera realización de un rotor 30'a interno de PM, se muestra en la figura 36B una segunda realización de un rotor 30'b interno de PM, y se muestra en la figura 36C una tercera realización de un rotor 30'c interno de PM. El rotor 30'a interno de PM incluye dos imanes 22' permanentes, el rotor 30'b interno de PM incluye cuatro imanes 22' permanentes, y el rotor 30'c interno de PM incluye seis imanes 22' permanentes. Las segundas barras 32' pueden o pueden no residir entre los imanes 22' permanentes.

Se muestra en la figura 37A una cuarta realización de un rotor 30'd interno de PM y se muestra en la figura 37B una quinta realización de un rotor 30'e interno de PM. Un rotor 30d interno de PM incluye dos imanes 22" permanentes en contacto, y un rotor 30e interno de PM incluye cuatro imanes 22" permanentes en contacto. Los imanes 22" permanentes pueden ser imanes de ferrita de bajo coste.

Se describen anteriormente varias realizaciones de motores eléctricos híbridos que tienen un rotor interno fijado de manera giratoria al eje de motor que reside coaxial con el eje de motor y que tienen un segundo núcleo de rotor, y al menos una de segundas barras de jaula de ardilla eléctricamente conductoras incorporadas en el segundo núcleo de rotor y un número N de los imanes permanentes incorporados en el segundo núcleo de rotor, y un rotor externo que reside entre el estátor y rotor interno y coaxial con el eje de motor y capaz de girar independientemente del eje de motor y que tiene un primer núcleo de rotor y primeras barras de jaula de ardilla eléctricamente conductoras incorporadas en el núcleo de rotor, en donde los imanes permanentes residen en al menos uno del rotor interno y el rotor externo. Los experimentados en la técnica reconocerán otras realizaciones no descritas aquí con diferentes números de imanes, barras, y ranuras, pero que se basan en los principios divulgados aquí, y esas realizaciones están previstas para entrar dentro del alcance de la presente invención.

Aplicabilidad industrial

La presente invención encuentra aplicabilidad industrial en el campo de motores eléctricos.

Alcance de la invención

Aunque la invención divulgada en este documente ha sido descrita por medio de realizaciones específicas y aplicaciones de la misma, los experimentados en la técnica podrían hacer numerosas modificaciones y variaciones a la misma sin apartarse del alcance de la invención descrita en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un motor sin embrague híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que comprende:

una carcasa (12) de motor;

un estátor (16) fijado a la carcasa (12) de motor y que produce un campo magnético de estátor giratorio;

un eje (14) de motor conectado de manera giratoria a la carcasa (12) de motor y que se extiende desde al menos un extremo de la carcasa (12) de motor para unión a una carga;

un rotor (30) interno de jaula de ardilla que reside fijado de manera giratoria coaxial al eje (14) de motor y que incluye: un segundo núcleo (36) de rotor; y

segundas barras (32) de jaula de ardilla incorporadas en el segundo núcleo (36) de rotor;

caracterizado porque comprende además:

un rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que reside entre el estátor (16) y el rotor (20) interno de jaula de ardilla y coaxial con el eje (14) de motor y que incluye:

un primer núcleo (23) de rotor;

un número N de imanes (22) permanentes espaciados angularmente incorporados en el primer núcleo (23) de rotor; primeras barras (26) de jaula de ardilla incorporadas en el primer núcleo (23) de rotor; en donde

el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente no está acoplado mecánicamente de manera giratoria al eje (14) de motor ni al rotor (30) interno de jaula de ardilla durante ninguna operación, y en donde el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente está configurado para girar independientemente del eje (14) de motor, y para ser acoplado magnéticamente de manera giratoria al rotor (30) interno de jaula de ardilla a velocidad sincrónica.

2. El motor de la reivindicación 1, en donde el motor está configurado de tal manera que en el arranque:

las primeras barras (26) de jaula de ardilla del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente cooperan de manera inductiva con el campo magnético de estátor giratorio para aplicar torque al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; y

se reduce la cooperación del campo magnético de estátor giratorio con los imanes (22) permanentes del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, para facilitar la aceleración inicial del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente.

3. El motor de la reivindicación 1 o 2, en donde el motor está configurado de tal manera que a medida que el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente acelera, los imanes (22) permanentes crean un campo magnético giratorio que coopera de manera inductiva con las segundas barras (32) del rotor (30) interno de jaula de ardilla, y acelerando el rotor (30) interno de jaula de ardilla.

4. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el motor está configurado de tal manera que a medida que tanto el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente como el rotor (30) interno de jaula de ardilla se aproximan a la operación sincrónica, ranuras (34) en una superficie del rotor (30) interno de jaula de ardilla cooperan con los imanes (22) permanentes y con brechas (24) no ferrosas en extremos de cada imán (22) permanente del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear polos salientes que acoplan magnéticamente la rotación del rotor (30) interno de jaula de ardilla al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente.

5. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los imanes (22) permanentes comprenden un número par de imanes permanentes.

6. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente incluye tapas (28) de extremo que sostienen los cojinetes (29), montando los cojinetes (29) en el eje (14) de motor.

7. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los imanes (22) permanentes combinados y brechas (24) en extremos de los imanes (22) permanentes en el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente están espaciados angularmente por segmentos angulares S, y las primeras barras (26) en el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente residen espaciadas angularmente de manera uniforme en los segmentos angulares S.

8. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el rotor (20) interno de jaula de ardilla no incluye imanes permanentes.

9. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente incluye brechas (24) no ferrosas en el núcleo (23) de rotor presentes en extremos de cada imán (22) permanente, y el rotor (30) interno de jaula de ardilla incluye ranuras (34) espaciadas angularmente, que se desplazan axialmente en una superficie del segundo núcleo (36) de rotor enfrentando al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente.

10. Un método para la operación de motor sin embrague híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que comprende:

proporcionar una señal de AC a un estátor (18) fijo;

crear un campo magnético de estátor giratorio que coopere con rotores externo (20) e interno (30) que comprende:

un rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente que reside coaxial con un eje (14) de motor y que tiene un primer núcleo (23) de rotor, imanes (22) permanentes espaciados angularmente incorporados en el primer núcleo (23) de rotor, y primeras barras (26) de jaula de ardilla incorporadas en el primer núcleo (23) de rotor, el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente no está acoplado mecánicamente de manera giratoria al eje (14) de motor en ningún momento y es capaz de girar independientemente del eje (14) de motor; y

un rotor (30) interno de jaula de ardilla que reside coaxial con el eje (14) de motor y que tiene un segundo núcleo (36) de rotor, segundas barras (320 incorporadas en el segundo núcleo (30) de rotor, y el rotor (30) interno de jaula de ardilla fijado de manera giratoria al eje (14) de motor;

en el arranque, cooperando el campo magnético de estátor giratorio de manera inductiva con las primeras barras (26) del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear torque en el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, y reduciendo la cooperación magnética del campo magnético de estátor giratorio con los imanes (22) permanentes del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente reduciendo de esa manera un efecto de evitar la aceleración del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente debido a la imanes (22) permanentes;

acelerar el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente hacia RPM sincrónicas;

creando los imanes (22) permanentes giratorios del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente un campo de imán permanente giratorio de imán (22) permanente;

cooperando el campo de imán permanente giratorio de manera inductiva con las segundas barras (23) del rotor (30) interno de jaula de ardilla para crear torque en el rotor (30) interno de jaula de ardilla;

a medida que el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente y rotor (30) interno de jaula de ardilla se aproximan a RPM sincrónicas, acoplan magnéticamente la rotación del rotor (30) interno de jaula de ardilla al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; y

acoplándose el campo magnético de estátor giratorio con los imanes (22) permanentes, pasando a través de los imanes (22) permanentes hacia el rotor (30) interno de jaula de ardilla, en operación sincrónica con los imanes (22) permanentes.

11. El método de la reivindicación 10, en donde, a medida que tanto el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente como el rotor (30) interno de jaula de ardilla se aproximan a RPM sincrónicas, ranuras (34) en una superficie circunferencial del rotor (30) interno de jaula de ardilla cooperan con los imanes (22) permanentes y brechas (24) no ferrosas en extremos de cada imán (22) permanente del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente para crear polos salientes que acoplan magnéticamente la rotación del rotor (30) interno de jaula de ardilla al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente.

12. El método de la reivindicación 10 u 11, en donde:

el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente incluye brechas (24) no ferrosas en el núcleo (23) de rotor presentes en extremos de cada imán (22) permanente, y el rotor (30) interno de jaula de ardilla incluye ranuras (34) espaciadas angularmente, que se desplazan axialmente en una superficie del segundo núcleo (36) de rotor enfrentando al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente; e incluyendo además, a medida que el rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente y rotor (30) interno de jaula de ardilla se aproximan a RPM sincrónicas, las ranuras (34) en la superficie del rotor (30) de jaula de ardilla cooperan con los imanes (22) permanentes y las brechas (240 no ferrosas en extremos de cada imán (22) permanente del rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente, para crear polos salientes que acoplan magnéticamente la rotación del rotor (30) interno de jaula de ardilla al rotor (20) externo híbrido con jaula de ardilla/imán permanente.