ES2855683T3 - Máquina eléctrica rotativa - Google Patents

Abstract

Una máquina eléctrica rotativa que comprende: una carcasa (16); un estator (10) colocado dentro de la carcasa (16); un rotor (11) configurado para girar al recibir el flujo magnético desde el estator (10); en donde el estator (10) incluye varios conjuntos de devanados, y cada conjunto de devanados comprende tres devanados, uno para cada fase; y varios dispositivos de conversión de potencia (21) configurados para suministrar una corriente de magnetización a los varios conjuntos de devanados del estator (10), en donde los varios dispositivos de conversión de potencia (21) se encuentran cada uno en una parte plana diferente (161), en una periferia exterior de la carcasa (16), colocados de forma que se separen unos de otros en una dirección circunferencial; y un conjunto de devanados alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer dispositivo de conversión de potencia (21a) entre los varios dispositivos de conversión de potencia (21) es diferente de un conjunto de devanados alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo dispositivo de conversión de potencia (21b) que es diferente del primer dispositivo de conversión de potencia (21a); y las partes planas (161) se colocan de forma que se separen unas de otras en una dirección circunferencial; en donde: el dispositivo de conversión de potencia incluye un circuito de magnetización (25) que tiene una placa del inversor (22) y un elemento de conmutación (23) conectado a la placa del inversor (22); la parte plana (161) tiene una parte encastrada (162) en una parte de la misma; y la placa del inversor (22) se coloca en una posición en la que una primera superficie del elemento de conmutación (23), opuesta a un lado de la placa del elemento de conmutación (23), y una superficie inferior de la parte encastrada (162) estén en contacto entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina eléctrica rotativa

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a una máquina eléctrica rotativa, y más particularmente a una máquina eléctrica rotativa configurada de forma integral con un dispositivo de control que incluye un dispositivo de conversión de potencia.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

En una bomba instalada en el exterior, por ejemplo, una máquina eléctrica rotativa para accionar la bomba se puede instalar independiente. Por consiguiente, la máquina eléctrica rotativa se puede instalar con, además de un cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa, un inversor para suministrar una corriente de magnetización a la máquina eléctrica rotativa y con un microordenador en el interior de la misma. Además, al incluir una placa de interfaz (I/F) que constituye una interfaz cableada o inalámbrica internamente y externamente, una placa de control para realizar diversos controles operativos y similares, se puede configurar como un denominado montaje de máquina eléctrica rotativa en el que la máquina eléctrica rotativa, el inversor y similares se configuran de forma integral.

Por ejemplo, la bibliografía de patentes 1 describe una máquina eléctrica rotativa en la que el cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa y diversos dispositivos de control se configuran de forma integral.

El documento JP H09 163681 A propone una máquina dinamo-eléctrica dotada con un rotor de imanes permanentes que tiene un imán permanente 6, y un estator que tiene un núcleo de hierro 4, un devanado 5 enrollado alrededor del núcleo de hierro, y un mecanismo de refrigeración 13 para refrigerar el devanado. El documento JP2013233036A propone una placa de circuito para el control del motor que reduce sus dimensiones y aumenta un área en la que se montan los componentes electrónicos cuando se colocan alrededor de un elemento de soporte. El documento JP2015077019A propone un accionamiento rotativo capaz de lograr tanto la supresión de la transmisión de la oscilación generada en un motor a un elemento de conmutación de potencia eléctrica como el mantenimiento de la eficiencia de refrigeración del elemento de conmutación de potencia eléctrica.

El documento US 2012/0319542 A1 propone un módulo de accionamiento integrado en el inversor y un método de fabricación del mismo en el que las bobinas de fase se configuran cada una de ellas devanando un hilo conductor en un devanado concentrado de forma consecutiva en tres partes dentadas consecutivas de forma circunferencial.

LISTA DE CITACIONES

BIBLIOGRAFÍA DE PATENTES BIBLIOGRAFÍA DE PATENTES 1: JP-A-2012-157194

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

PROBLEMA TÉCNICO

Sin embargo, para mejorar aún más la eficiencia de la máquina eléctrica rotativa, existe un problema para reducir el consumo de potencia del inversor y el valor de calentamiento del inversor.

En general, un elemento semiconductor que constituye un inversor y una armadura de una máquina eléctrica rotativa está sometido al efecto adverso de una disminución de la vida, un mal funcionamiento y similares debido a un aumento de temperatura causado por el calor. Por consiguiente, para proporcionar una máquina eléctrica rotativa que tenga una mayor eficiencia, un problema importante es liberar de forma uniforme el calor al exterior de una carcasa dispersando los elementos calefactores y mejorar la eficiencia de la refrigeración reduciendo un gradiente térmico.

La presente invención se ha alcanzado en vista del problema descrito anteriormente en la técnica relacionada, y un objetivo de la misma es proporcionar una máquina eléctrica rotativa que tenga una eficiencia más alta.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA

Para resolver el problema anterior se proporciona una máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1. La presente solicitud incluye varios medios para resolver el problema descrito anteriormente, y un ejemplo del mismo es una máquina eléctrica rotativa que incluye una carcasa, un estator colocado dentro de la carcasa, un rotor que rota recibiendo flujo magnético desde el estator, y un dispositivo de conversión de potencia que suministra una corriente de magnetización a cada devanado del estator. Los varios dispositivos de conversión de potencia se colocan cada uno en una parte plana diferente formada en una periferia exterior de la carcasa, y un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer dispositivo de conversión de potencia entre los varios dispositivos de conversión de potencia es diferente de un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo dispositivo de conversión de potencia, que es diferente del primer dispositivo de conversión de potencia.

También puede ser una máquina eléctrica rotativa que incluye una carcasa, un estator colocado dentro de la carcasa, un rotor que gira recibiendo flujo magnético del estator, un circuito de magnetización que tiene un elemento de conmutación y que suministra una corriente de magnetización a cada devanado del estator, y un circuito de control que transmite una señal de control a los varios circuitos de magnetización. Los varios elementos de conmutación se colocan cada uno en una superficie de instalación diferente formada en una periferia exterior de la carcasa, y la superficie de instalación tiene una forma a lo largo de una primera superficie que es opuesta a la carcasa entre las superficies externas del elemento de conmutación. Un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer circuito de magnetización entre las varias corrientes de magnetización es diferente de un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo circuito de magnetización, que es diferente del primer circuito de magnetización.

EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con la presente invención descrita anteriormente, se puede proporcionar una máquina eléctrica rotativa que tenga una eficiencia más alta.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIGURA 1 es una vista de perspectiva externa que ilustra una configuración general de una máquina eléctrica rotativa de acuerdo con una primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 2 es una vista en perspectiva estallada que ilustra cada parte de la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 3 es una vista de perspectiva externa que ilustra una configuración general del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 4 es una vista en perspectiva estallada que ilustra cada parte del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 5 es una vista explicativa de una posición de una placa del inversor de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 6 es una vista seccional de la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 7 es una vista seccional de una máquina eléctrica rotativa de acuerdo con una segunda forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 8 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración del circuito de la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 9 es una vista explicativa de una posición de un inversor de acuerdo con la segunda forma de realización de la presente invención.

La FIGURA 10 es una vista explicativa de una posición de un inversor de acuerdo con la primera forma de realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN

Primera forma de realización

A continuación en la presente memoria, se describe una configuración de una primera forma de realización de acuerdo con la presente invención con referencia a los dibujos.

La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de una máquina eléctrica rotativa de acuerdo con esta forma de realización, y la FIGURA 3 es una vista en perspectiva del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa antes de ser instalado con un inversor y similares. La FIGURA 2 ilustra una configuración general de la máquina eléctrica rotativa, y la FIGURA 4 ilustra una configuración general del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa. Obsérvese que, en esta forma de realización, las vistas ilustran una máquina eléctrica rotativa del tipo de imanes permanentes como un ejemplo; sin embargo, no hace falta decir que también puede ser una máquina eléctrica rotativa de un tipo diferente.

Según se ilustra en la FIGURA 4, el cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa de esta forma de realización incluye un estator 10, un rotor 11, un eje de rotación 12 que penetra a través de una parte central del rotor entre un lado de la carga y un lado contrario a la carga, un cojinete 13, un soporte final del lado de la carga 14a, un soporte final del lado contrario a la carga 14b, un ventilador 15 proporcionado al exterior del soporte final del lado contrario a la carga, una carcasa 16, varias aletas de refrigeración 17 proporcionadas en la carcasa y similares.

El estator 10 incluye varios devanados y se fija dentro de la carcasa, en esencia, cilíndrica 16. Además, el rotor 11 se inserta en un espacio interior del estator y se instala con capacidad de giro en el mismo a través de un hueco predeterminado. Cada uno de los devanados del estator se alimenta con una corriente de magnetización desde un circuito de magnetización del inversor. En esta forma de realización, el número de devanados es un múltiplo de seis. Esto se debe a que la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con esta forma de realización es un motor trifásico en el que los devanados corresponden a U, V y W, y porque dos inversores controlan diferentes conjuntos UVW. A continuación en la presente memoria, un conjunto de devanados (o una configuración de devanados) se refiere a tres devanados de U, V y W. Un método de devanado de los devanados puede ser devanado concentrado o devanado distribuido. Un efecto de la presente invención se puede ejercer mientras haya un devanado energizado mediante un inversor y un devanado energizado mediante el otro inversor.

El rotor 11 está constituido por varios imanes permanentes que se disponen de forma cilindrica. En esta forma de realización, el imán permanente se utiliza porque se ejemplifica la máquina eléctrica rotativa del tipo de imanes permanentes; sin embargo, también puede ser un rotor con una configuración diferente.

El eje de rotación 12 es un eje de rotación formado de forma integral con el rotor 11, y transmite una fuerza motriz rotacional de la máquina eléctrica rotativa a un dispositivo no motriz (por ejemplo, una bomba) conectado al lado de la carga.

El cojinete 13 se proporciona tanto al lado de la carga como al lado contrario a la carga del eje de rotación 12.

Los soportes finales fijan el rotor 11, el eje de rotación 12 y los cojinetes 13 a cada parte final de la carcasa 16 utilizando tanto el soporte final del lado de la carga 14a como el soporte final del lado contrario a la carga 14b. Para fijarlos, entre el rotor y los soportes finales, también es posible utilizar un elemento de sellado, una arandela y similares a través de los cuales penetra el eje de rotación 12.

El ventilador 15 se dispone en un lado exterior del soporte de extremo del lado contrario a la carga 14b y se fija al eje de rotación 12. Se configura de tal manera que, al girar el ventilador 15 acompañando a la rotación del rotor 11, el aire se conduzca desde el exterior a una periferia de la carcasa y se logre el intercambio de calor mediante el paso del aire a través de la aleta 17, con lo que se puede enfriar el cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa.

En un espacio interior de la carcasa 16, se inserta y se fija una armadura que constituye el estator 10 de la máquina eléctrica rotativa del tipo de imanes permanentes. La apariencia externa de la misma se ilustra en la FIGURA 4, y la carcasa 16 tiene varias aletas de refrigeración 17 que se extienden en paralelo a lo largo del eje de rotación en una superficie periférica exterior de la misma. En esta forma de realización en particular, puesto que entre los soportes de extremo se forma una parte plana 161 en la que se instalan cada uno de los inversores 21a y 21b, las aletas de refrigeración 17 que se extienden en una dirección horizontal con respecto a la parte plana se forman alrededor de la carcasa 16. La carcasa 16 y las aletas de refrigeración 17 se forman de forma integral mediante moldeado a presión de metal. Obsérvese que las aletas de refrigeración 17 también se pueden formar mediante un método diferente, como estampado. Además, en este ejemplo, se utiliza aluminio que tiene una conductividad térmica excelente; aun así, la presente invención no se debe limitar al mismo.

La parte plana 161 se proporciona en una posición opuesta en una dirección radial centrada en el eje de rotación 12, de forma que estén separadas una de la otra. Por consiguiente, puesto que el calor generado en un inversor 21 se dispersa de forma uniforme en la carcasa, el calor se puede liberar de forma eficiente en el aire a través de las aletas. Además, en una parte donde no se proporciona la parte plana 161, las varias aletas de refrigeración 17 se proporcionan para aumentar un área superficial, con lo que se puede disipar aún más el calor generado por el estator y el rotor en el aire. Además, la parte plana 161 se dota con una parte encastrada 162. A continuación, se describe una función de la parte encastrada.

A continuación, con referencia a las FIGURA 1 y 2, se describe la máquina eléctrica rotativa en la que la carcasa 16 se dota de forma integral con el inversor 21 y similares. La máquina eléctrica rotativa, además del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa ilustrado en la FIGURA 3, incluye el inversor 21 (constituido por una placa del inversor 22, una caja del inversor 26, una tapadera interior 27 para la caja, y similares), una caja de bornes 40, una placa I/F 41, una tapa de la caja de bornes 43, una tapa 50, una tapa del ventilador 51 dotada con un orificio en forma de malla de tal manera que el aire pueda pasar a través de la misma, y similares.

La máquina eléctrica rotativa se dota con las partes planas 161 en posiciones opuestas entre sí en la superficie periférica exterior de la carcasa 16, y a cada una de las partes planas 161, se le une la caja del inversor 26 que tiene una sección transversal externa formada con una forma, en esencia, paralelepipédica rectangular. En una periferia exterior de la carcasa entre las cajas del inversor 26, se monta la caja de bornes en la que se alojan la placa I/F 41 y un bloque de bornes RST que suministra potencia a los devanados UVW del motor en el lado exterior de las aletas 17. Aunque en esta forma de realización sólo se ilustra la placa I/F 41, también es posible alojar en la caja de bornes 40 un filtro de ruido, un reactor y similares, así como una placa de circuito para lograr una mejora de la función tal como una comunicación inalámbrica, un control de nivel superior y similares. Además, también se puede configurar de tal manera que, sin limitarse a la caja de bornes 40, éstos se alojen en la caja del inversor 26 u otra caja dedicada y se monten en el exterior.

En cada una de las partes planas 161 de la carcasa 16, se monta la placa del inversor 22 que constituye el inversor 21. La placa 22 es una placa de circuito impreso, por ejemplo, y en la placa 22 se encuentran implementados un elemento de conmutación de potencia (por ejemplo, un módulo de potencia y un módulo de potencia inteligente) 23, un diodo, un condensador, una micro unidad de control (MCU) y similares. Mediante estos dispositivos electrónicos montados en la placa 22, se consigue un circuito de magnetización 25 que suministra una corriente de magnetización al conjunto de los devanados de la máquina eléctrica rotativa, y un circuito de control 24 que introduce una señal de control al circuito de magnetización.

Un medio de conversión de potencia denominado el inversor en esta forma de realización, según se ilustra en la FIGURA 8, está constituido por el circuito de control 24 obtenido por la MCU y el circuito de magnetización 25 obtenido por el elemento de conmutación de potencia 23 y similares. El circuito de control 24 recibe un "valor de una frecuencia de una corriente a suministrar al devanado" desde la placa I/F alojada en la caja de bornes y, en función del valor, conecta y desconecta cada transistor en el elemento de conmutación de potencia en el circuito de magnetización.

El circuito de magnetización 25 está constituido por el diodo, el condensador, el elemento de conmutación de potencia 23 y similares. La corriente suministrada a través de un borne en la caja de bornes pasa a través del elemento de conmutación 23, que se controla mediante el circuito de control 24, y se convierte en una corriente que tiene una frecuencia deseada, y la corriente se suministra a cada uno de los devanados de U, V y W. En este momento, parte de la corriente del elemento de conmutación también se retroalimenta al circuito de control, y el circuito de control controla el elemento de conmutación en función de un valor de corriente que ha sido retroalimentado.

En esta forma de realización, cada uno de los dos inversores 21a y 21b suministra a cada uno de los conjuntos de devanados del estator la corriente de magnetización. De esta manera, al dispersar el inversor 21 en varias posiciones y al suministrar la corriente de magnetización a cada uno de los devanados, se puede asegurar la potencia de salida requerida mediante los varios inversores en total al mismo tiempo que se suprime la potencia de salida mediante un único inversor. Por consiguiente, se reduce el valor de calentamiento del inversor único. Además, puesto que los inversores se proporcionan en posiciones separadas una de otra, se puede reducir de forma significativa la concentración de calor debido a la interferencia térmica entre un inversor y el otro inversor. Como resultado, se puede suprimir la degradación de la fiabilidad debido a un aumento de la temperatura del inversor.

Además, al proporcionar dos inversores, incluso en un caso donde un inversor falle, mientras el otro está funcionando, la máquina eléctrica rotativa puede continuar funcionando con la mitad de la potencia de salida. Por consiguiente, se puede reducir la posibilidad de afectar a otro dispositivo debido a un fallo de la máquina eléctrica rotativa. En este caso, y en especial al utilizar una configuración en la que el devanado controlado por un inversor y el devanado controlado por el otro inversor se disponen de forma alternativa en una dirección circunferencial, el rotor 11 se puede girar con más suavidad con la mitad de la potencia de salida.

Además, en el caso de que se proporcionen dos inversores, pero sólo haya una máquina eléctrica rotativa a controlar, es necesario sincronizar los circuitos de control de los inversores y controlarlos de tal manera que los conjuntos de los devanados giren con la misma velocidad de rotación. En vista de esto, esta forma de realización se configura de tal manera que el circuito de control 24 para los dos inversores se hace común, según se ilustra en la FIGURA 8, y se transmite una señal de control en paralelo a los dos circuitos de magnetización 25, con lo que no es necesario sincronizar dos circuitos de control, logrando un control sencillo. Además, puesto que el consumo de potencia se reduce en una cantidad correspondiente a un circuito de control, se puede suprimir aún más el valor de calentamiento del inversor. En este caso, en la placa a alojar en una de las cajas de los inversores proporcionadas a la derecha y a la izquierda de la carcasa, sólo se implementa un circuito de magnetización 25b, y el circuito de control 24 no se implementa. El circuito de magnetización 25b recibe una señal del circuito de control 24 alojado en la otra de las cajas de los inversores, con la que se controla el elemento de conmutación. Una señal exactamente igual a la señal del circuito de control 24 se introduce en cada uno de los circuitos de magnetización 25 a y 25b en paralelo.

Obsérvese que al incorporar un circuito de protección para proteger de la sobrecorriente y similares en los circuitos de magnetización 25, también se puede configurar de tal manera que los circuitos de magnetización 25 estén protegidos en un caso en el que fluya una gran corriente en los mismos debido, por ejemplo, a la restricción de la máquina eléctrica rotativa, un cortocircuito o un fallo a tierra entre el circuito de magnetización y los devanados y a una rápida aceleración o desaceleración. En este momento, el circuito de control 24 es capaz de captar un problema de los circuitos al recibir información de error desde ambos circuitos de protección.

Además, como una modificación de dicho caso, también se puede configurar de tal manera que el circuito de control se coloque en la caja de bornes 40, y que sólo los circuitos de magnetización se coloquen dentro de las cajas de los inversores 26. De esta manera, cada uno del circuito de control 24 y del circuito de magnetización 25 se pueden proporcionar en planos diferentes. Por ejemplo, se puede configurar de tal manera que el circuito de control 24 se aloje en la caja de bornes, y los circuitos de magnetización 25 se alojen respectivamente en las cajas de los inversores 26a y 26b a ambos lados. En este caso también, puesto que los circuitos de magnetización que tienen un gran valor de calentamiento se disponen de forma dispersa, se puede obtener el efecto de la presente invención de mejorar la eficiencia de la refrigeración. Además, al proporcionar el circuito de control 24 en la caja de bornes, se puede reducir un tamaño de las placas a alojar en las cajas de los inversores por un tamaño que corresponda al circuito de control 24. Al disponer la placa que tiene el tamaño más pequeño cerca de cualquiera del lado de la carga o del lado contrario a la carga, al reducir un área de la parte plana 161 y al proporcionar una aleta de refrigeración a la otra parte de una periferia exterior, se puede mejorar aún más la eficiencia de la refrigeración.

En la instalación de la placa del inversor 22, la placa del inversor 22 que tiene el circuito de control 24 y el circuito de magnetización 25 se aloja en la caja del inversor 26 y se instala en la parte plana 161 formada en una parte de la carcasa 16 de la máquina eléctrica rotativa. A continuación, la tapadera interior 27 y la tapa 50 de protección se instalan desde el exterior. En este momento, al alojar y sellar la placa del inversor en la caja del inversor, se protege del agua, el polvo, la luz solar directa y similares, y se logra una resistencia ambiental, con lo que es posible instalarla sola en el exterior.

El elemento de conmutación de potencia 23 que tiene el mayor valor de calentamiento entre los componentes implementados en la placa del inversor se coloca en la parte encastrada 162 proporcionada en la parte plana 161, y el tablero inversor se fija a la misma. Al utilizar dicha configuración, el calor generado en el elemento de conmutación de potencia 23 se libera de forma eficiente a la carcasa 16 que tiene una excelente conductividad térmica, con lo que se puede suprimir la degradación de la fiabilidad debida al aumento de temperatura del inversor. Una profundidad de la parte encastrada puede ser una profundidad equivalente a una parte del elemento de conmutación 23 o puede ser una profundidad de tal manera que el elemento de conmutación 23 quede, en esencia, enterrado.

En la FIGURA 5, se ilustran ejemplos de cambio de la profundidad de la parte encastrada 162. La parte encastrada 162 se ha proporcionado para liberar el calor también de una superficie que no sea una superficie superior del elemento de conmutación de potencia 23 (superficie opuesta a la carcasa 16). Por consiguiente, cuanto más profunda sea la profundidad de la parte encastrada 162, más fácilmente se transmite el calor a una superficie lateral de la parte encastrada 162 desde una superficie lateral del elemento de conmutación 23, con lo que se mejora el rendimiento de la refrigeración. Como un ejemplo de instalación en el que destaca la conductividad térmica, como en la FIGURA 5 (d), se puede determinar una posición de la placa del inversor 22 de tal manera que el elemento de conmutación de potencia 23 entre en contacto con una superficie inferior (también denominada como superficie de instalación) de la parte encastrada y una superficie lateral de la parte encastrada. También se puede instalar el elemento de conmutación 23 aplicando un relleno que tenga una excelente conductividad térmica, tal como el silicio líquido o en forma de lámina, para mejorar la suavidad de la superficie inferior de la parte encastrada. Al aplicar el silicio, dado que las finas irregularidades de la superficie inferior de la parte encastrada se rellenan con el silicio, el elemento de conmutación y la superficie inferior de la parte encastrada se adhieren entre sí, al igual que se reduce el aire que existe entre ellas, con lo que la eficiencia de la refrigeración se puede mejorar aún más.

Para realizar la colocación en el momento de la instalación más fácilmente, como en la FIGURA 5(c), es preferible formar la profundidad de la parte encastrada como una profundidad cerca de una parte central del elemento de conmutación. En este momento, al disponer el elemento de conmutación 23 de tal manera que no entre en contacto con la superficie inferior de la parte encastrada ni con una pared lateral de la parte encastrada, se puede impedir un mal contacto debido a una carga aplicada a una parte de borne que conecta el elemento de conmutación a la placa, causado por la vibración de la carcasa 16. Por supuesto, en función de la cantidad de radiación y el número de procesos que se puedan utilizar para la colocación, la profundidad de la parte encastrada y la distancia entre el elemento de conmutación y la superficie inferior de la parte encastrada o la superficie de una pared de la parte encastrada se pueden modificar en cualquier momento.

En esta forma de realización, la parte plana 161 y la parte encastrada 162, que están en paralelo a la placa del inversor, se han proporcionado simplemente desde un punto de vista de la facilidad de instalación; sin embargo, con el propósito de mejorar el rendimiento de la radiación, sólo es necesario formar la superficie de instalación cerca de una superficie radiante del elemento de conmutación 23 en la carcasa 16. Por ejemplo, también se puede cortar una pequeña parte de la carcasa 16, en esencia, cilíndrica para formar la parte encastrada 162 que tiene una superficie inferior lisa, disponer la placa en una posición donde la superficie inferior de la parte encastrada sea opuesta al elemento de conmutación 23, y fijar una parte final de la placa a una superficie de la carcasa en forma de arco con un pasador.

También se puede formar una superficie lisa poniendo metal en una parte de la superficie de la carcasa y utilizarla como superficie de instalación acercándola al elemento de conmutación 23.

La tapa 50 que cubre una periferia exterior del cuerpo principal de la máquina eléctrica rotativa se forma, por ejemplo, al presionar y similares un material de supresión de resonancias similar a una placa y conformándolo con una forma predeterminada. Además, instalando un material absorbente del sonido, un material insonorizante, un material de amortiguación, un material a prueba de vibraciones y similares en el interior de la tapa 50, se puede suprimir el ruido y la vibración.

Dado que en esta forma de realización se utiliza la máquina eléctrica rotativa de imanes permanentes, se puede reducir de tamaño en comparación con el caso de utilizar una máquina eléctrica rotativa del tipo de inducción. Además, al disponer un inversor en un espacio asegurado por la reducción de tamaño, se puede formar de forma integral el inversor sin aumentar un tamaño externo del mismo. Como un ejemplo de comparación de tamaños, un tamaño externo de un motor de inducción que tenga una potencia de salida tan grande como en esta forma de realización se indica mediante una línea discontinua en la FIGURA 6. Como queda claro a partir de FIGURA 6, un montaje de una máquina eléctrica rotativa de tipo integral de esta forma de realización se puede proporcionar con el mismo tamaño, en esencia, que el tamaño externo del tipo de máquina eléctrica rotativa del tipo de inducción.

En vista de lo anterior, la máquina eléctrica rotativa de acuerdo con esta forma de realización incluye la carcasa 16, el estator 10 colocado dentro de la carcasa 16, el rotor 11 que gira junto con el eje de rotación 12 recibiendo el flujo magnético del estator 10, y el dispositivo de conversión de potencia 21 que suministra una corriente de magnetización a cada uno de los devanados del estator 10.

Los varios dispositivos de conversión de potencia 21 se colocan cada uno en las diferentes partes planas 161 formadas en una periferia exterior de la carcasa 16, y un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer dispositivo de conversión de potencia 21a es diferente de un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo dispositivo de conversión de potencia 21b.

La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con esta forma de realización puede incluir también la carcasa 16, el estator 10 colocado en el interior de la carcasa 16, el rotor 11 que gira junto con el eje de rotación 12 recibiendo flujo magnético desde el estator 10, el circuito de magnetización 25 que tiene el elemento de conmutación 23 y que suministra una corriente de magnetización a cada uno de los devanados del estator 10, y el circuito de control 24 que transmite una señal de control al circuito de magnetización 25. Los varios elementos de conmutación 23 se colocan cada uno en las diferentes superficies de instalación 162 formadas en la periferia exterior de la carcasa 16, y la superficie de instalación 162 tiene una forma a lo largo de una primera superficie opuesta a la carcasa 16 de entre las superficies exteriores del elemento de conmutación 23. Un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer circuito de magnetización es diferente de un devanado alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo circuito de magnetización.

De esta manera, al dispersar los inversores (o circuitos de magnetización) que controlan cada uno de los devanados que constituyen la máquina eléctrica rotativa en múltiples lugares, se puede dispersar una cantidad del calor generado por los elementos de conmutación de potencia de los inversores, con lo que se puede proporcionar que la máquina eléctrica rotativa tenga mayor eficiencia.

Segunda forma de realización

En una segunda forma de realización a la que se aplica la presente invención, se describe una configuración que tiene el número de inversores diferente de la primera forma de realización. Obsérvese, sin embargo, que de forma apropiada se omite una descripción para una parte común con la primera forma de realización.

La FIGURA 7 ilustra una estructura en la que se proporcionan inversores en tres lugares. En esta estructura, el número de conjuntos de los devanados del estator es un múltiplo de tres, y el inversor que controla cada uno de los conjuntos de los devanados se proporciona en tres lugares. En primer lugar, se proporciona un inversor 21a y un inversor 21b en posiciones opuestas en dirección radial centradas en el eje de rotación 12, y se proporciona un inversor 21c en una posición opuesta en dirección radial de la caja de bornes 40.

Además, otra modificación se ilustra en la FIGURA 9. La FIGURA 9(a) es una vista esquemática de la primera forma de realización, y la FIGURA 9(c) es una vista esquemática de la FIGURA 7. Las FIGURA 9(b) y (d) son vistas esquemáticas en las que los inversores se separan con intervalos iguales. El ángulo formado por el inversor 21a y el inversor 21b y el eje de rotación 12 de la FIGURA 9(b) de esta forma de realización es de aproximadamente 120 grados. De esta manera, también es posible configurar de tal manera que los inversores se dispongan de forma dispersa a intervalos iguales en dirección circunferencial, y la caja de bornes se disponga entre los inversores. Al disponer los inversores separados con intervalos iguales, se puede liberar el calor de manera uniforme hacia la carcasa y reducir considerablemente la concentración de calor debida a la interferencia térmica entre los inversores. Como resultado, se puede suprimir la degradación de la fiabilidad debido a un aumento de la temperatura del inversor.

De esta manera, al aumentar el número de los conjuntos de los devanados y aumentar el número de los correspondientes inversores, se puede suprimir aún más el valor de calentamiento por el inversor.

Tercera forma de realización

En una tercera forma de realización a la que se aplica la presente invención, se describe un caso en la que una posición para proporcionar un inversor en una dirección del eje es diferente de la posición en la primera forma de realización. Obsérvese, sin embargo, que de forma apropiada se omite una descripción para una parte común con la primera forma de realización.

La FIGURA 10 es una vista esquemática de una máquina eléctrica rotativa vista en dirección opuesta a la caja de bornes 40 en un caso en el que hay dos inversores. La FIGURA 10(a) es una vista esquemática de la primera forma de realización, y las FIGURA 10(b) y 10(c) son modificaciones de la misma. En la FIGURA 10(b), se ilustra una configuración en la que se proporcionan dos inversores en superficies opuestas centrados en el eje de rotación 12 de una forma desplazada, de tal manera que uno de los inversores se proporciona en el lado contrario a la carga mientras que el otro se proporciona en el lado de la carga.

En la FIGURA 10(c), las posiciones de las cajas inversoras 26 no se desplazan en la dirección del eje mientras se cambia la dirección de las placas de los inversores 22a y 22b en el mismo, con lo que los elementos de conmutación 23, que son fuentes de calor, se proporcionan en posiciones que están desplazadas en la dirección del eje.

De esta manera, al proporcionar los inversores y los elementos de conmutación de manera desplazada en la dirección del eje, se puede liberar de forma más eficiente el calor hacia la totalidad de la carcasa.

Obsérvese que en la FIGURA 10, se da un ejemplo de la caja en la que hay dos inversores; sin embargo, una configuración combinada con la segunda forma de realización en el que se dispongan tres o más inversores en la manera desplazada en la dirección del eje o similar también está dentro del concepto de la presente invención. Además, la máquina eléctrica rotativa de la presente invención se puede aplicar a un motor eléctrico (motor) y a un generador.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA

Estator 10

Rotor 11

Eje de rotación 12

Cojinete 13

Soporte de extremo 14

Ventilador 15

Carcasa 16

Aleta 17

Inversor 21

Placa del inversor 22

Elemento de conmutación de potencia 23

Circuito de control 24

Circuito de magnetización 25

Caja del inversor 26

Tapadera interna para un inversor 27

Caja de bornes 40

Placa I/F 41

Tapa de la caja de bornes 43

Tapa 50

Tapa del ventilador 51

Parte plana 161

Parte encastrada 162

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Una máquina eléctrica rotativa que comprende:

una carcasa (16);

un estator (10) colocado dentro de la carcasa (16);

un rotor (11) configurado para girar al recibir el flujo magnético desde el estator (10);

en donde el estator (10) incluye varios conjuntos de devanados, y cada conjunto de devanados comprende tres devanados, uno para cada fase; y

varios dispositivos de conversión de potencia (21) configurados para suministrar una corriente de magnetización a los varios conjuntos de devanados del estator (10), en donde

los varios dispositivos de conversión de potencia (21) se encuentran cada uno en una parte plana diferente (161), en una periferia exterior de la carcasa (16), colocados de forma que se separen unos de otros en una dirección circunferencial; y

un conjunto de devanados alimentado con una corriente de magnetización mediante un primer dispositivo de conversión de potencia (21a) entre los varios dispositivos de conversión de potencia (21) es diferente de un conjunto de devanados alimentado con una corriente de magnetización mediante un segundo dispositivo de conversión de potencia (21b) que es diferente del primer dispositivo de conversión de potencia (21a); y las partes planas (161) se colocan de forma que se separen unas de otras en una dirección circunferencial; en donde:

el dispositivo de conversión de potencia incluye un circuito de magnetización (25) que tiene una placa del inversor (22) y un elemento de conmutación (23) conectado a la placa del inversor (22); la parte plana (161) tiene una parte encastrada (162) en una parte de la misma; y la placa del inversor (22) se coloca en una posición en la que una primera superficie del elemento de conmutación (23), opuesta a un lado de la placa del elemento de conmutación (23), y una superficie inferior de la parte encastrada (162) estén en contacto entre sí.

2. La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1,

en donde la carcasa incluye una aleta de refrigeración en la periferia exterior; y en donde la aleta de refrigeración se coloca entre el primer dispositivo de conversión de potencia y el segundo dispositivo de conversión de potencia.

3. La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las partes planas se colocan a intervalos iguales en la dirección circunferencial.

4. La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 3, en donde

el número de los dispositivos de conversión de potencia es dos, y dos partes planas se colocan de forma que se oponen entre sí centrándose en un eje de rotación del rotor.

5. La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde

el primer dispositivo de conversión de potencia incluye un circuito de magnetización que suministra la corriente de magnetización, y un circuito de control que emite una señal de control al circuito de magnetización, y

el segundo dispositivo de conversión de potencia incluye un circuito de magnetización que suministra la corriente de magnetización, y el circuito de magnetización del segundo dispositivo de conversión de potencia funciona mediante la señal de control de un primer dispositivo de conversión de potencia.

6. La máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde

la parte plana y el elemento de conmutación están parcialmente en contacto entre sí.