ES2876249T3

ES2876249T3 - Estructura de un imán con varios imanes unitarios integrados en un mallado

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Publication number: ES2876249T3
Application number: ES18714560T
Authority: ES
Inventors: Vasile Mihaila; Loic Mayeur; Huguette Tiegna; Romain Ravaud
Original assignee: Whylot SAS
Current assignee: Whylot SAS
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: DK3602742T3; WO2018172636A1; CN110506380B; FR3064422A1; RU2019132965A3; RU2019132967A; FR3064420B1; DK3602741T3; RU2019132966A3; US11817747B2; RU2019132966A; FR3064423B1; JP7113530B2; FR3064420A1; JP2020511924A; FR3064423A1; FR3064421A1; EP3602743A1; US20200044500A1; US11239716B2

Abstract

Estructura de un imán (6) en tres dimensiones constituida por una pluralidad de imanes unitarios (4), presentando la estructura del imán (6) un espesor que constituye su dimensión más pequeña, integrando la estructura del imán (6) al menos un mallado (5a) que presenta unas mallas que delimitan cada una un alojamiento (5) para un imán unitario (4) respectivo, presentando cada alojamiento (5) unas dimensiones internas suficientes como para permitir una introducción de un imán unitario (4) en su interior, siendo las mallas de un material aislante reforzado con fibras, caracterizado por que se deja un espacio entre el alojamiento (5) y el imán unitario (4) relleno con al menos una resina reforzada con fibras, incluyendo la estructura del imán (6) una capa de un compuesto no conductor que recubre a los imanes unitarios (4) y al mallado (5a).

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de un imán con varios imanes unitarios integrados en un mallado

El presente invento se refiere a una estructura de un imán con varios imanes unitarios integrados en un mallado. El invento se refiere también a un accionador electromagnético que incluye una o varias de tales estructuras.

El presente invento encuentra una aplicación ventajosa pero no limitativa para un accionador electromagnético que proporciona una fuerte potencia con una velocidad de rotación del rotor elevada, lo que se obtiene mediante la utilización de una o de varias estructuras de un imán según el presente invento. Tal accionador electromagnético puede ser utilizado, por ejemplo, en un vehículo automóvil totalmente eléctrico o híbrido.

De una manera ventajosa pero no limitativa, el accionador puede ser un accionador rotativo que puede incluir al menos un rotor encuadrado por dos estátores, pudiendo superponerse estos elementos unos con respecto a otros estando separados por al menos un entrehierro sobre el mismo eje.

En las aplicaciones de alta velocidad, es necesario tener no solamente un sistema compacto posible mediante la reducción del peso y del tamaño del accionador electromagnético para obtener un rendimiento óptimo, sino igualmente una muy buena rigidez mecánica de la parte giratoria o en traslación, es decir, del rotor o del elemento en traslación lineal, con el fin de mejorar la fiabilidad del sistema.

En las aplicaciones de alta velocidad, es necesario reducir las pérdidas para un rendimiento óptimo. En las aplicaciones para los automóviles, la miniaturización es algo cada vez más buscado. Para ello, es importante tener un sistema compacto posible mediante la reducción del peso y del tamaño del accionador, pero igualmente una muy buena rigidez mecánica de la parte en desplazamiento, con el fin de mejorar la fiabilidad del sistema.

Para un accionador electromagnético de flujo axial, como ejemplo no limitativo del presente invento, el rotor incluye un cuerpo con la forma de un disco que presenta dos caras circulares unidas por un grosor, estando delimitado el disco entre una corona externa y una periferia interna que delimita un rebaje para un eje de rotación.

Al menos dos imanes permanentes están aplicados contra al menos una de las caras circulares del cuerpo llamada cara de soporte. Para un rotor mono-entrehierro destinado a estar asociado con un estátor, una sola cara circular del cuerpo soporta los imanes, mientras que, para un rotor con dos entrehierros con su respectivo estátor, son las dos caras las que soportan a los imanes.

Los imanes están mantenidos cada uno sobre la cara o sobre su cara respectiva por unos medios de mantenimiento, dejando un intervalo entre los citados al menos dos imanes sobre una misma cara.

Para un accionador electromagnético de flujo radial, el rotor incluye un cuerpo cilíndrico en el cual todo el contorno soporta a los imanes.

Para el estátor o para cada estátor, éstos soportan unos elementos de bobinado que incluyen un diente que soporta una bobina, estando encuadrado el diente en cada uno de sus lados por una muesca, estando enrollado un hilo metálico buen conductor sobre el diente para formar la bobina.

Cuando la serie o las series de bobinados son alimentadas eléctricamente, el rotor que es solidario con el eje de salida del motor está sometido a un par resultante del campo magnético, siendo el flujo magnético creado un flujo axial para una máquina electromagnética de flujo axial y un flujo radial para una máquina de flujo radial.

Para un motor de gran potencia, el rotor gira a unas velocidades de rotación elevadas. La principal desventaja de un motor de alta velocidad de rotación reside en la elevada probabilidad de que se desprenda el imán o los imanes del rotor así como la rotura al menos parcial del rotor. El rotor de tal motor debe estar preparado, por lo tanto, para soportar unas velocidades de rotación elevadas.

El documento US-A-2011/0285237 divulga un motor con un entrehierro axial. El objetivo de este documento es una simplificación de las etapas de fabricación del rotor impidiendo al mismo tiempo que los imanes permanentes soportados por este rotor sean desplazados o soltados durante el montaje y el funcionamiento del rotor. Los imanes están alojados en una estructura monopieza hecha de una pieza moldeada que encierra a los imanes.

La pieza moldeada presenta unas ranuras que separan a los imanes en las cuales son introducidas unas nervaduras soportadas por el cuerpo del rotor, permitiendo bloquear a la pieza moldeada frente a un movimiento de desplazamiento axial. El mantenimiento axial de la pieza moldeada se efectúa mediante unos elementos concéntricos interno y externo de la pieza moldeada.

Este documento se destina, por lo tanto, a unos imanes alojados en una pieza moldeada y no sirve de ninguna enseñanza para los imanes que se encuentran separados unos de otros. Además, las nervaduras no mantienen a los imanes nada más que por su acción sobre la pieza moldeada y no actúan directamente, por lo tanto, para el mantenimiento de los imanes en el rotor.

El documento EP-A-1 780 878 describe una estructura de un imán en tres dimensiones constituida por una pluralidad de imanes unitarios, presentando la estructura del imán un espesor que forma su dimensión más pequeña, integrando la estructura al menos un mallado que presenta unas mallas que delimitan cada una un alojamiento para un imán unitario respectivo, presentando cada alojamiento unas dimensiones internas lo suficientemente justas como para permitir una introducción de un imán unitario en su interior, siendo las mallas de un material aislante reforzado con fibras.

Sin embargo, una estructura de un imán tal no está preparada para resistir velocidades de rotación elevadas cuando la o las estructuras del imán son soportadas por un rotor.

El documento FR-A-2996378 describe una estructura de un imán que incluye unos imanes unitarios. Estos imanes unitarios están pegados con una resina sin la interposición de ningún elemento de mantenimiento entre los imanes unitarios. Tal disposición no podría soportar unas velocidades elevadas de rotación sin la pérdida de imanes durante la rotación. El documento EP-A-2 773 023 describe un rotor compuesto para un motor de flujo axial, incluyendo el rotor un medio de mantenimiento para una pluralidad de imanes permanentes separados de manera circunferencial alrededor del rotor. Está previsto un enrollamiento de recubrimiento compuesto por unas hebras de un material de refuerzo enrolladas de manera toroidal sobre el citado medio de mantenimiento y los citados imanes. Las hebras ayudan a reforzar al rotor.

Sin embargo, este enrollamiento de recubrimiento no se aplica sobre cada imán individualmente sino sobre todos los imanes y el medio de mantenimiento formando un todo, siendo los imanes grandes imanes en tres dimensiones. El problema de base del presente invento es el de concebir una estructura de un imán para un accionador electromagnético que pueda soportar unas velocidades de trabajo elevadas suministrando al mismo tiempo un campo magnético potente con un mantenimiento óptimo de los imanes en sus soportes.

A estos efectos, el presente invento se refiere a una estructura de un imán en tres dimensiones constituida por una pluralidad de imanes unitarios, presentando la estructura un espesor que configura su dimensión más pequeña, integrando la estructura al menos un mallado que presenta unas mallas que delimitan cada una un alojamiento para un imán unitario respectivo, presentando cada alojamiento unas dimensiones internas lo suficientemente justas como para permitir la introducción de un imán unitario en su interior, siendo las mallas de un material aislante reforzado con fibras, caracterizado porque se deja un espacio entre el alojamiento y el imán unitario rellenado con al menos una resina reforzada con fibras, incluyendo la estructura del imán una capa de un compuesto no conductor que recubre a los imanes unitarios y al mallado.

El objetivo del presente invento es el de descomponer uno o unos imanes en un rotor según el estado de la técnica en una pluralidad de pequeños o de micro-imanes. Un imán de dimensiones importantes está sujeto a unas pérdidas por las corrientes de Foucault más importantes que su equivalente en pequeños o en micro-imanes. La utilización de pequeños imanes o e micro-imanes perite, por lo tanto, reducir estas pérdidas que son perjudiciales para el funcionamiento del rotor.

El compuesto de recubrimiento de la estructura del imán se prefiere al hierro para no inducir un par de parada. Además, su resistencia mecánica puede ser elevada y el recubrimiento puede hacerse fácilmente especialmente por inyección del compuesto sobre una disposición de imanes unitarios mantenidos en su sitio unos con respecto a otros por un medio cualquiera. Una estructura de un imán así protegida por su recubrimiento es resistente a unas velocidades de rotación elevadas y los imanes unitarios están firmemente mantenidos en su sitio estando ya en un mallado y pegados con una capa de resina.

El rotor con los imanes situados en unos alveolos del presente invento está concebido de tal manera que se reducen las pérdidas en el rotor con unos medios de solidarización que permiten mantener a los imanes y paliar el efecto de la fuerza axial o radial y de la fuerza centrífuga a muy alta velocidad.

La aparición de fisuras en un imán relativamente importante es con frecuencia la razón de un mal funcionamiento de un accionador electromagnético. El presente invento trata de evitar estos daños mediante la presencia de una pluralidad de imanes unitarios más pequeños que el imán al que reemplazan.

Se plantea entonces el problema del despegue de un imán unitario de su alojamiento. Esto se resuelve debido al modo de pegadura propuesto por el presente invento. El alojamiento está calculado lo más justo posible para que mantenga perfectamente al imán que recibe no dejando entre ellos nada más que el sitio suficiente para la inyección de la resina. La misma resina está reforzada con fibras para tener unas características de rigidez mecánica reforzada.

De una manera ventajosa, el citado al menos un mallado tiene la forma de un nido de abejas presentando unos alojamientos de sección hexagonal.

Un mallado en forma de nido de abejas ya es conocido para reforzar la resistencia de un elemento, en el caso presenta la estructura de un imán. Los imanes unitarios están insertados en los alojamientos hexagonales que aseguran su mantenimiento. Las paredes de los alojamientos sirven de aislante eléctrico y la densidad de los alojamientos en la estructura del imán puede ser aumentada considerablemente. El mallado de nido de abeja es de un material compuesto aislante reforzado con fibras.

De una manera ventajosa, cada imán unitario tiene la forma de un tetón alargado que penetra en longitud en su alojamiento asociado extendiéndose según el espesor de la estructura, siendo el tetón alargado cilíndrico o con la forma de un poliedro con al menos una cara longitudinal plana y, cuando el citado al menos un mallado tiene la forma de un nido de abejas, cada tetón presenta una cara longitudinal de forma hexagonal.

La superficie de trabajo de la estructura del imán es la que va a estar enfrente de las bobinas del estátor para un accionador electromagnético giratorio o lineal y de la cual parte el campo magnético.

Según su definición más clásica, u poliedro es una forma geométrica de tres dimensiones que tiene unas caras planas poligonales que se encuentran según unos segmentos de recta que se llaman aristas, por ejemplo, un prisma recto u oblicuo, un cubo o una pirámide. En el marco del presente invento, se prefiere tener un poliedro que presenta dos superficies poligonales longitudinales opuestas, planas e iguales unidas por unas aristas rectas y paralelas tal como un poliedro hexagonal, pero esto no es limitativo, pueden estar presente una única superficie longitudinal, siendo soportado un vértice por el otro extremo del poliedro.

Esto permite tener una estructura de un imán que presenta numerosos tetones que forman los imanes unitarios. Se ha comprobado que una estructura con una pluralidad de imanes unitarios tenía un gran poder de imantación presentando al mismo tiempo una gran resistencia, presentando la estructura del imán una capa preferentemente de un compuesto para recubrir los imanes unitarios. Una estructura de un imán de este tipo puede formar el polo de un imán o ser un imán completo.

Ya es conocido que, para obtener un campo magnético con una intensidad óptima, el volumen ideal de un imán debe aproximarse a un cubo o a un cilindro cuya longitud sea igual a su diámetro. Es de conocimiento corriente que aumentar la longitud de un imán más allá no aporta ningún aumento del campo magnético. La marcha del presente invento va, sin embargo, en el sentido contrario a este prejuicio.

La longitud de un imán unitario se ve aumentada de una manera sensible con respecto al diámetro o a una diagonal de su cara longitudinal plana, al contrario de lo que propone la práctica ampliamente extendida para responder a unas necesidades de resistencia mecánica de la estructura.

Según el invento, se ha descubierto que una pluralidad de imanes unitarios en la estructura de un imán da como resultado una estructura del imán más resistente que un único imán de la misma forma aumentando al mismo tiempo, de manera sorprendente, el campo magnético proporcionado por la estructura.

De una manera ventajosa, la capa de compuesto incluye unas fibras de refuerzo como fibras de vidrio o fibras de un material plástico.

Las fibras de refuerzo concurren en aumentar la resistencia de la estructura del imán y especialmente, la rigidez a la flexión y al pandeo.

De una manera ventajosa, la estructura del imán incluye un apilamiento de dos series de imanes unitarios cada una con su respectivo mallado.

De una manera ventajosa, los dos mallados forman parte de un mismo conjunto, estando situados los mallados uno con respecto a otro de tal manera que cada imán unitario de una serie esté alineado en el sentido de su longitud con un imán unitario respectivo de la otra serie, estando colocados uno detrás de otro.

Cada par de imanes unitarios de series diferentes pegados uno detrás de otro por afinidad magnética se comporta como un imán simple más largo.

De una manera ventajosa, los dos mallados están separados por una capa de compuesto intercalada entre los dos mallados.

Esto permite tener una estructura de un imán que puede tener una superficie de trabajo sobre dos caras opuestas de la estructura, pudiendo servir esta estructura del imán para una máquina eléctrica sobre un rotor encuadrado por dos estátores.

De una manera ventajosa, un material monocapa o multicapa se introduce en el espacio entre el alojamiento y el imán unitario. Este material puede ser un plástico, un compuesto, o un material metálico de recubrimiento de los imanes unitarios como el níquel o el cobre. Este material puede haber sido depositado sobre el imán unitario previamente a su introducción en el mallado siendo, por ejemplo, un material de recubrimiento o puede tener una acción de solidarización del imán unitario con el mallado que le recibe. El invento se refiere también a un accionador eléctrico lineal o rotativo, caracterizado porque incluye tal estructura de un imán formando un conjunto rectangular o formando parte de un rotor rotativo alrededor de su centro, estando situadas la o las estructuras del imán concéntricamente con el rotor.

De una manera ventajosa, al ser el accionador de flujo axial, la estructura del imán forma un único imán que se extiende sobre el accionador.

De una manera ventajosa, al ser el accionador de flujo axial, las estructuras del imán son múltiples siendo unos adoquines sucesivos que forman los polos sucesivos del imán alternados, estando alojadas las estructuras en al menos un soporte que incluye unos brazos que delimitan entre ellos unos alojamientos que reciben cada uno a una estructura de imán respectiva.

De una manera ventajosa, el citado al menos un soporte forma parte de un rotor y tiene forma discoidal parciamente hueco e incluye unos brazos que se extienden sensiblemente de una manera radial o inclinados en la dirección radial del rotor, estando recubierto el citado al menos un soporte discoidal sobre al menos una cara por un disco de recubrimiento como un medio de mantenimiento axial de consolidación del rotor.

La abrazadera representa un medio de mantenimiento radial de las estructuras del imán, los brazos un medio de mantenimiento tangencial en el plano del rotor y el o los discos de recubrimiento un medio de mantenimiento axial de las estructuras del imán.

Según el estado de la técnica, era necesario prever unos medios de mantenimiento axial de los imanes pues los discos de recubrimiento no resistirían el calor desprendido por los imanes. Esto ha sido permitido por las estructuras del imán compuestas por una pluralidad de imanes unitarios que desprenden menos calor y que permiten la utilización de discos de recubrimiento.

De una manera ventajosa, el rotor presenta una corona externa periférica que forma su canto, y al estar colocada una abrazadera sobre la corona externa periférica, eso permite retener a las estructuras del imán.

De una manera ventajosa, al menos dos estructuras de imán que forman sensiblemente una corona están separadas por una pared en medio del soporte de forma discoidal.

El invento se refiere a un procedimiento de fabricación de tal estructura de imán caracterizado porque incluye las siguientes etapas:

- corte en una chapa imantada que presenta una longitud, una anchura y un espesor formando las tres dimensiones de la chapa, de varios imanes unitarios según las tres dimensiones de la chapa imantada,

- posicionamiento y mantenimiento de los imanes unitarios a una distancia unos de otros mediante la introducción de cada imán unitario en un alojamiento respectivo asociado a un mallado, dejando un espacio entre el citado alojamiento y el citado imán unitario,

- pegadura de cada imán unitario mediante la introducción de una resina alrededor del imán unitario en cada alojamiento,

- inyección de una capa de un compuesto no conductor alrededor del mallado y de los imanes unitarios para su recubrimiento.

De una manera ventajosa, cuando la estructura incluye dos series apiladas de imanes unitarios, el procedimiento incluye la etapa de mantenimiento de los mallados de las dos series a distancia uno de otro con el fin de inyectar una capa del compuesto entre los dos mallados o entre los mallados que incluyen cada uno una base, estando aplicada la base de un mallado contra la base del otro mallado, presentando las dos bases un espesor suficiente como para separar a los imanes unitarios de una serie con respecto a los imanes unitarios de la otra serie.

Otras características, objetivos y ventajas del presente invento aparecerán de la lectura de la descripción detallada que viene a continuación y a la vista de los dibujos anexos dados a título de ejemplos no limitativos y sobre los cuales:

- la figura 1a es una representación esquemática de una vista de una cara de un rotor destinado a un accionador electromagnético de flujo axial según una primera forma de realización del presente invento,

- la figura 1b es una representación esquemática de una vista aumentada de la parte encerrada en un círculo referenciada A en la figura 1 a,

- la figura 1c es una representación esquemática de una vista aumentada de la estructura del imán compuesta por un mallado y unos imanes unitarios,

- la figura 2a es una representación esquemática de una vista despiezada de un primer modo de realización según el presente invento de un rotor destinado a un accionador electromagnético de flujo axial,

- la figura 2b es una representación esquemática de una vista despiezada de un segundo modo de realización según el presente invento de un rotor destinado a un accionador electromagnético de flujo axial,

- la figura 3 es una representación esquemática de una vista despiezada de un modo de realización según el presente invento de un accionador electromagnético de flujo radial,

- la figura 4 es una representación esquemática de una vista en perspectiva de un tetón que hace las veces de un imán unitario en una estructura de un imán según el presente invento,

- las figuras 5a y 5b son unas representaciones esquemáticas de unas vistas desde arriba respectivamente de una estructura de un imán que forma un único imán y de un aumento de una porción de esta estructura del imán, - las figuras 6a y 6b son unas representaciones esquemáticas respectivamente de una vista en perspectiva y de una vista lateral de un nido de abejas con el que se puede realizar el mallado que rodea a los tetones que forman los imanes unitarios en una estructura de un imán según el presente invento.

Las figuras se dan a título de ejemplos y no son limitativas del invento. Constituyen unas representaciones esquemáticas de principio destinadas a facilitar la comprensión del invento y no están necesariamente a la escala de las aplicaciones prácticas. En particular las dimensiones de las diferentes piezas no son representativas de la realidad.

Haciendo referencia a todas las figuras y, especialmente, a las figuras 4, 5a, 5b, 6a y 6b y reportándose también al resto de las demás figuras para las referencias que faltan en estas primeras figuras, el presente invento se refiere a una estructura de un imán 6 de tres dimensiones constituida por una pluralidad de imanes unitarios 4. La estructura del imán 6 puede tener la forma de un adoquín que presenta una anchura, una longitud y un espesor, formando el espesor la dimensión más pequeña de la estructura del imán 6.

Según el invento, la estructura del imán 6 integra al menos un mallado 5a que presenta unas mallas que delimitan cada una un alojamiento 5 o alveolo para un imán unitario 4 respectivo. Cada alojamiento 5 presenta unas dimensiones internas lo suficientemente justas como para permitir la introducción de un imán unitario 4 en su interior dejando al mismo tiempo un espacio entre el alojamiento 5 y el imán unitario 4 relleno con una resina reforzada con fibras, siendo las mallas de un material aislante reforzado con fibras, siendo este espacio lo más pequeño posible para un mejor encaje de cada imán unitario.

Esto permite asegurar el mantenimiento de los imanes unitarios 4 en su respectivo alojamiento 5 incluso para una velocidad de desplazamiento elevada, por ejemplo, una velocidad de rotación elevada para una o para varias de las estructuras del imán 6 que forman parte de un rotor 1, 1a, lo que no es limitativo.

El mallado 5a puede tener la forma de un nido de abejas presentando unos alojamientos 5 de sección hexagonal. En este caso, cada imán unitario 4 puede tener la forma de un tetón 4 alargado que penetra en longitud en su alojamiento 5 asociado extendiéndose según el espesor de la estructura del imán 6.

Según una característica preferente del invento, cada imán unitario 4 puede tener la forma de un tetón 4 alargado, visible especialmente en la figura 4, presentando una longitud 4a que se extiende según el espesor de la estructura del imán 6. El tetón 4 alargado puede ser cilíndrico o tener la forma de un poliedro con al menos una cara longitudinal 4b plana orientada hacia una superficie de trabajo de la estructura del imán 6 que es la superficie que está enfrente de los bobinados en un accionador electromagnético rotativo o lineal.

Por ejemplo, sin que esto sea limitativo, los imanes unitarios 4 pueden ser unos imanes neodyme fer bore o samarium cobalt o cualquier otro tipo de imanes. Los imanes en neodyme son sensibles a los choques y a la torsión y pueden inflamarse fácilmente. Al disminuir sus dimensiones por división, el presente invento permite evitar todos estos riesgos y especialmente los riesgos de rotura de los imanes. Su mantenimiento en los alveolos también los protege.

Cuando el mallado 5a tiene la forma de un nido de abejas, cada tetón 4 presenta una cara longitudinal 4b de forma hexagonal.

La estructura del imán 6 incluye una capa de un compuesto no conductor que recubre a los imanes unitarios 4 y al mallado 5a. el mantenimiento de los imanes unitarios 4 está, por lo tanto, asegurado por el mallado 5a con la interposición de una resina reforzada con fibras entre cada imán unitario y la malla recibiendo a continuación una capa de un compuesto que reviste al conjunto, lo que confiere a la estructura del imán 6 una rigidez mecánica óptima. Todo el contorno de la estructura del imán 6 puede estar delimitada por esta capa de compuesto.

El imán unitario 4 puede estar revestido con un material monocapa o multicapa que colabora o no a su adhesión en el interior de la malla que le recibe.

El compuesto, preferentemente, no contiene hierro para no inducir un par de parada o pérdidas suplementarias. La capa del compuesto puede incluir unas fibras de refuerzo como fibras de vidrio o fibras de un material plástico. La capa del compuesto puede incluir unas fibras de refuerzo como fibras de vidrio o fibras de un material plástico, por ejemplo, de kevlar o de poliamida o de cualquier material plástico que aumente la resistencia mecánica del conjunto.

De una manera ventajosa, la estructura del imán 6 incluye un apilado de dos series de imanes unitarios 4 con un mallado 5a respectivo cada uno.

Un mallado 5a tomado aisladamente de la estructura del imán 6 se muestra en las figuras 6a y 6b. Los alojamientos 5 o los alveolos no rodean a su tetón 4 asociado en toda su longitud.

De esta manera, en el marco de una realización preferente del invento, la capa de recubrimiento del compuesto, el mallado 5a que rodea a los imanes unitarios 4 y los medios de pegadura de los imanes en los alojamientos 5 del mallado 5a pueden estar los tres reforzados con fibras. La estructura del imán 6 así obtenida presenta unas características mecánicas de resistencia a la rotura muy elevadas.

En un primer modo de realización preferente no mostrado en las figuras, la estructura del imán 6 puede incluir un apilado de dos series de imanes unitarios 4, estando alineado cada imán unitario 4 en el sentido de su longitud con un imán unitario 4 respectivo de la otra serie, estando uno detrás del otro. Cada par de imanes unitarios 4 de series diferentes pegados uno detrás del otro por afinidad magnética puede comportarse como un imán simple más largo. Los dos mallados 5a de las dos series forman parte de un mismo conjunto, estando situados los mallados 5a uno con respecto al otro de tal manera que cada imán unitario 4 de una serie esté alineado en el sentido de su longitud con un imán unitario 4 respectivo de la otra serie, estando uno detrás del otro.

En un segundo modo de realización preferente no mostrado en las figuras, la estructura del imán 6 puede incluir un apilado de dos series de varios imanes unitarios 4, estando apiladas las dos series una sobre otra, estando intercalada una capa de un compuesto entre las dos series apiladas. Las dos series apiladas están, de esta manera, aisladas eléctricamente una de otra.

Esto permite tener una estructura de un imán 6 que puede presentar una superficie de trabajo sobre dos caras opuestas de la estructura del imán 6, pudiendo, por ejemplo, esta estructura del imán 6 servir en un accionador electromagnético giratorio para un rotor 1, 1a encuadrado por dos estátores.

Por ejemplo, en la figura 2b, las dos series de imanes unitarios 4 de cada estructura del imán 6 cuya única referencia es 6 en esta figura, pueden formar unas estructuras del imán 6 con dos series de imanes recubiertos con la misma capa de compuesto, estando aislada eléctricamente una serie con respecto a la otra serie.

El invento se refiere también a un accionador electromagnético lineal o rotativo. El accionador incluye una estructura de un imán 6 unitario o varias estructuras del imán 6 tales como las descritas precedentemente. En este último caso, las estructuras del imán 6 están separadas unas de otras por unos brazos 3. El invento se refiere también a un accionador electromagnético lineal o rotativo, siendo mostrado solo un accionador electromagnético rotativo en las figuras 1 a, 2a. Este accionador puede ser de flujo radial, de flujo axial o de una combinación de los dos.

La o las estructuras del imán 6 pueden formar un conjunto rectangular para un accionador lineal, estando situadas las estructuras del imán 6 alineadas unas después de las otras. La o las estructuras del imán 6 pueden formar parte del rotor 1, 1a que gira alrededor de su centro para un accionador rotatorio, estando entonces la o las estructuras del imán 6 situadas concéntricamente con el rotor 1, 1a.

El rotor 1, 1a para un accionador electromagnético giratorio o el soporte en traslación para un accionador lineal pueden ser también de un material compuesto reforzado con fibras.

De una manera ventajosa, cuando es unitaria, la estructura del imán 6 forma un único imán que se extiende sobre el accionador. Esto se muestra en la figura 5a. Cuando es múltiple, las estructuras del imán 6 son unos adoquines sucesivos que forman los polos del imán sucesivos y alternados. Esto se muestra especialmente en la figura 2a. En invento se refiere a un procedimiento de fabricación de una estructura de un imán 6 tal como la descrita precedentemente. El procedimiento de fabricación incluye una primera etapa de corte en una chapa imantada que presenta una longitud, una anchura y un espesor formando las tres dimensiones de la chapa. El corte da como resultado varios imanes unitarios 4 según las tres dimensiones de la chapa imantada.

La segunda etapa se refiere al posicionamiento y al mantenimiento de los imanes unitarios 4 a una distancia unos de otros por la introducción de cada imán unitario 4 en un alojamiento 5 respectivo asociado de un mallado 5a.

La tercera etapa se refiere a la pegadura de cada imán unitario 4 mediante la introducción de una resina alrededor del imán unitario 4 en cada alojamiento 5.

La cuarta etapa se refiere a una inyección de una capa de un compuesto alrededor del mallado 5a y de los imanes unitarios 4 para su recubrimiento.

De una manera ventajosa, cuando la estructura del imán 6 incluye dos series apiladas de imanes unitarios 4, el procedimiento incluye la etapa de mantenimiento de los mallados 5a de las dos series a distancia una de otra con el fin de inyectar una capa del compuesto entre los dos mallados 5a y de aislar a los imanes unitarios de una serie con respecto a los imanes unitarios de la otra serie.

Como alternativa, los mallados 5a pueden incluir cada uno una base, estando aplicada la base de un mallado 5a contra la base del otro mallado 5a, presentando las dos bases un espesor suficiente como para poder espaciar los imanes unitarios 4 de una serie con respecto a los imanes unitarios 4 de la otra serie.

Refiriéndonos a las figuras 1a a 1c, 2a, 2b y 3, se muestra un rotor 1, 1a de un accionador electromagnético que presenta al menos un soporte 2, 2a que aloja a una pluralidad de imanes unitarios 4. Puede tener, por ejemplo, un soporte 2, 2a a cada lado del rotor o en el interior del rotor, según que el rotor sea de flujo axial o de flujo radial. El citado al menos un soporte 2, 2a incluye unos brazos 3, 3a que delimitan entre ellos unas cavidades que reciben cada una a una estructura de un imán 6 respectivo pudiendo estar compuesta de un mallado 5a que incluye unos alojamientos o alveolos 5 y unos imanes unitarios 4, estando insertado cada imán unitario 4 en un alojamiento o alveolo 5 respectivo, formando la estructura del imán 6 un polo de un imán o un imán entero. La figura 1c muestra una vista aumentada con respecto a la figura 1a de tal estructura del imán 6.

El objetivo del presente invento es el de reemplazar a uno o a varios imanes de tamaño importante por una pluralidad de pequeños imanes unitarios 4. Existe, por lo tanto, una creación de un flujo magnético por una multitud de pequeños imanes unitarios 4 cuyo número es al menos de 20 y puede sobrepasar los 100, e incluso claramente más por cada estructura del imán 6.

Un rotor del estado de la técnica podía incluir de 1 a 5 imanes mientras que el presente invento prevé muchos más imanes unitarios 4 de pequeño tamaño. Los pequeños imanes unitarios 4 según el presente invento pueden ser insertados en unos alojamientos o alveolos 5 respectivos por un robot. Para un rotor de tamaño medio, los pequeños imanes unitarios 4 en el marco del presente invento pueden tener una dimensión de 4 mm.

En una primera forma de realización preferente del invento, el rotor es de flujo radial, destinado, por lo tanto, a un motor o a un generador de flujo radial. En esta forma de realización, el citado al menos un soporte 2a tiene una forma cilíndrica que incluye unos brazos 3a.

En el modo de realización mostrado en la figura 3, que muestra a un accionador electromagnético de flujo radial con dos estátores y un rotor 1a, el rotor 1a de flujo radial de forma cilíndrica presenta un soporte cilíndrico 2a que presenta a su vez unos brazos de separación 3a que pueden extenderse axialmente sobre el soporte cilíndrico 2a. Los brazos de separación 3a delimitan axialmente unas estructuras del imán 6 compuestas por un mallado 5a y unos imanes unitarios 4. Puede que el soporte cilíndrico 2a esté hundido entre los brazos de separación 3a para recibir a las estructuras del imán 6 compuestas por un mallado alveolar 5a y unos imanes unitarios 4.

Una abrazadera 9a recubre un extremo del rotor 1a en las cercanías del soporte cilíndrico 2a. En el interior del soporte cilíndrico 2a está insertado un cilindro de recubrimiento interior 10 y en el exterior del soporte cilíndrico 2a sobre la periferia externa del soporte cilíndrico 2a se extiende un cilindro de recubrimiento exterior 15.

Un primer estátor está situado en el interior del rotor 1a presentando un circuito magnético interno 12 que soporta unas bobinas 11. El recubrimiento interior 10 recubre el circuito magnético interno 12.

Un segundo estátor está situado en el exterior del rotor 1a rodeándolo y presentando un circuito magnético externo 14 que integra en su interior a unas bobinas 13. El recubrimiento exterior 15 está situado entre las bobinas 13 y el circuito magnético externo 14. Un cárter 16 recubre al conjunto del rotor 1a y de los dos estátores.

En otro modo de realización no mostrado en la figura 3, los brazos pueden tener la forma de unas coronas separadas en la dirección axial del soporte cilíndrico. Los brazos sucesivos pueden sobresalir radialmente en la periferia del citado al menos un soporte. El citado al menos un soporte cilíndrico puede estar hundido para presentar entre dos brazos sucesivos un alojamiento para la recepción de una unidad compuesta de la estructura alveolar y de los imanes.

Las estructuras del imán 6 compuestas por un mallado 5a y unos imanes unitarios 4 utilizadas para un soporte cilíndrico pueden tener cada una la forma de un anillo cerrado o de unos adoquines situados a una distancia unos de otros. Sino la disposición de los estátores y de los posibles cilindros de recubrimiento o de la abrazadera del extremo en el accionador de flujo radial según este otro modo puede ser similar a la mostrada en la figura 3. Este otro modo de realización no es preferido.

En una segunda forma de realización preferente del invento, el rotor es de flujo axial, destinado, por lo tanto, a un motor o a un generador de flujo axial. En esta forma de realización, el citado al menos un soporte 2, 2a tiene una forma discoidal y está parcialmente hueco incluyendo unos brazos 3, 3a que se extienden sensiblemente de una manera radial o inclinados en la dirección radial entre un contorno interno 18, delimitando interiormente un paso para un eje de rotación del rotor 1 y una corona externa 17 del soporte 2 formando la corona externa del soporte 2. Esto se muestra en las figuras 1a, 1b, 2a y 2b.

Los brazos 3, 3a pueden estar inclinados con respecto al eje de rotación con lo están las palas de una hélice y tener una anchura creciente, cuanto más se alejen del centro del soporte.

El contorno externo puede presentar unos bordes radialmente curvados hacia el interior del soporte 2 con el fin de formar unos topes axiales para las porciones de los extremos de las estructuras del imán 6 compuestas por el mallado 5a alveolar y los imanes unitarios 4 introducidos en el contorno externo 17.

En esta segunda forma de realización, el citado al menos un soporte discoidal 2a puede estar recubierto sobre al menos una cara por un disco de recubrimiento 8 como unos medios de mantenimiento axial de consolidación del rotor. Esto puede hacerse sobre las dos caras opuestas por un disco de recubrimiento 8 respectivo. Tal disco de recubrimiento 8 puede ser de un material compuesto y servir como medio de mantenimiento axial de los imanes unitarios 4.

En esta segunda forma de realización, el rotor 1, 1a puede presentar una corona externa periférica formando un tramo, estando realizada sobre la corona externa 17 periférica una abrazadera 9 que permite retener a los imanes unitarios 4 contra una fuerza centrífuga.

En esta segunda fuerza de realización, cada estructura del imán 6 compuesta por un mallado 5a y unos imanes unitarios 4 puede incluir unos alojamientos o alveolos 5 traveseros o no sobre cada cara del soporte discoidal 2a. Cada uno de los imanes unitarios 4 alojados en un alojamiento o alveolo 5 respectivo puede desembocar, por lo tanto, sobre cada cara del soporte discoidal 2a.

En la figura 2a, se han mostrado unos brazos 3 de separación de dos unidades adyacentes.

Como es visible en la figura 2b, al menos dos estructuras del imán 6 compuestas por un mallado 5a y unos imanes unitarios 4 que forman sensiblemente una corona pueden estar separados por una pared 19 en medio del soporte de forma discoidal 2. Las estructuras del imán 6 pueden ser unos discos monopiezas o separados por los brazos 3a. Lo que sigue a continuación puede ser válido para los dos modos de realización preferente del presente invento. Las estructuras del imán 6 compuestas cada una por un mallado 5a y unos imanes unitarios 4 pueden ser solidarias con el citado al menos un soporte 2, 2a por unos medios de solidarización a base de unos materiales ferrosos, de unos materiales sintéticos o compuestos.

Los medios de solidarización pueden formar parte integrante del rotor y/o pueden ser unas piezas añadidas solidarias con el rotor. Las piezas añadidas pueden estar soldadas, atornilladas o encajadas en el rotor 1, 1a. Es posible prever unos medios de solidarización entre cada imán unitario 4 y el alojamiento o alveolo 5 que le recibe, y esto sobre la cara interna del alojamiento o alveolo 5 de las paredes de separación 19 que la delimita con respecto a los alojamientos o alveolos 5 adyacentes.

En cada estructura del imán 6 compuesta por el mallado alveolar 5a y los imanes unitarios 4, los alojamientos o alveolos 5 pueden estar delimitados por unas paredes de separación 19, siendo solidario cada imán unitario 4 con su alojamiento a alveolo 5 respectivo por la resina.

Los imanes unitarios 4 y sus alojamientos o alveolos 5 respectivos pueden tener una forma variable con sus polos orientados en unas direcciones paralelas o divergentes. Por ejemplo, las dimensiones de los alojamientos o alveolos 5 pueden diferir de un alojamiento o alveolo 5 a otro. Los alojamientos o alveolos 5 pueden no ser obligatoriamente de forma hexagonal, aunque sea la preferida.

El accionador electromagnético puede incluir al menos un estátor que soporta al menos un bobinado, el accionador electromagnético que incluye uno o varios entrehierros entre el citado al menos un rotor y el citado al menos un estátor, incluye uno o varios estátores que soportan el bobinado.

Cada estátor puede incluir un circuito magnético asociado a un bobinado. El estátor puede presentar unos dientes o unas muescas abiertas o cerradas. Una carcasa permite proteger al motor o al generador electromagnético que actúa como accionador. Los estátores pueden estar conectados en serie o en paralelo. El decalaje de un estátor un ángulo con respecto al otro, combinado con la forma de las muescas y con la forma de los imanes unitarios 4, permite reducir la variación del par y del par de parada.

Al poder ser el accionador un motor o un generador electromagnético puede funcionar a velocidades muy elevadas con o sin un multiplicador de velocidades. El motor o el generador puede incluir al menos dos estátores conectados en serie o en paralelo o al menos dos rotores.

El rotor puede incluir un eje de rotación que se extiende perpendicularmente a las caras circulares del rotor 1, 1a atravesando a los dos estátores. El rotor 1, 1a puede ser soportado por al menos dos rodamientos, con un rodamiento asociado a un estátor respectivo para permitir su rotación con respecto a los estátores.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Estructura de un imán (6) en tres dimensiones constituida por una pluralidad de imanes unitarios (4), presentando la estructura del imán (6) un espesor que constituye su dimensión más pequeña, integrando la estructura del imán (6) al menos un mallado (5a) que presenta unas mallas que delimitan cada una un alojamiento (5) para un imán unitario (4) respectivo, presentando cada alojamiento (5) unas dimensiones internas suficientes como para permitir una introducción de un imán unitario (4) en su interior, siendo las mallas de un material aislante reforzado con fibras, caracterizado por que se deja un espacio entre el alojamiento (5) y el imán unitario (4) relleno con al menos una resina reforzada con fibras, incluyendo la estructura del imán (6) una capa de un compuesto no conductor que recubre a los imanes unitarios (4) y al mallado (5a).

2. Estructura de un imán (6) según la reivindicación precedente, en la cual el citado al menos un mallado (5a) tiene la forma de un nido de abejas que presenta unos alojamientos (5) de sección hexagonal.

3. estructura de un imán (6) según una cualquiera de las dos reivindicaciones precedentes, en la cual cada imán unitario tiene la forma de un tetón (4) alargado que penetra en longitud en su alojamiento (5) asociado extendiéndose según el espesor de la estructura del imán (6), siendo el tetón alargado (4) cilíndrico o con la forma de un poliedro con al menos una cara longitudinal (4b) plana y, cuando el citado al menos un mallado (5a) tiene la forma de un nido de abejas, cada tetón (4) presenta una cara longitudinal (4b) de forma hexagonal.

4. Estructura de un imán (6) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la capa del compuesto incluye unas fibras de refuerzo como fibras de vidrio o fibras de un material plástico.

5. Estructura de un imán (6) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye un apilado de dos series de imanes unitarios (4) cada uno con un mallado (5a) respectivo.

6. Estructura de un imán (6) según la reivindicación precedente, en la cual los dos mallados (5a) forman parte de un mismo conjunto, estando situados los mallados (5a) uno con respecto al otro de tal manera que cada imán unitario (4) de una serie esté alineado en el sentido de su longitud con un imán unitario (4) respectivo de la otra serie estando uno detrás de otro.

7. Estructura de un imán (6) según la reivindicación precedente, en la cual los dos mallados (5a) están separados por una capa de un compuesto intercalada entre los dos mallados (5a).

8. Estructura de un imán (6) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual se introduce un material monocapa o multicapa en el espacio entre el alojamiento (5) del imán unitario (4).

9. Accionador electromagnético lineal o rotativo, caracterizado por que incluye una estructura de un imán (6) unitario o varias estructuras de un imán (6) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, formando la o las estructuras del imán (6) un conjunto rectangular o que forma parte de un rotor (1, 1a) rotativo alrededor de su centro, estando situadas la o las estructuras del imán (6) concéntricamente con el rotor (1, 1a).

10. Accionador electromagnético según la reivindicación 9, en el cual al ser el accionador de flujo axial, la estructura del imán (6) forma un único imán que se extiende sobre el accionador.

11. Accionador electromagnético según la reivindicación 9, en el cual, al ser el accionador de flujo axial, las estructuras del imán (6) son múltiples siendo unos adoquines sucesivos que forman los polos sucesivos alternos del imán, estando alojadas las estructuras del imán (6) en al menos un soporte (2, 2a) que incluye unos brazos (3, 3a) que delimitan entre ellos los alojamientos que reciben a cada una de las estructuras del imán (6) respectivo.

12. Accionador electromagnético según la reivindicación precedente, en el cual el citado al menos un soporte (2, 2a) forma parte de un rotor (1) y tiene forma discoidal parcialmente hueco incluyendo unos brazos (3) que se extienden sensiblemente de forma radial o están inclinados en la dirección radial del rotor (1), estando recubierto el citado al menos uno soporte discoidal (2) sobre al menos una cara por un disco de recubrimiento (8) como medio de mantenimiento axial de consolidación del rotor (1).

13. Accionador electromagnético según la reivindicación precedente, en el cual el rotor (1) presenta una corona externa (17) periférica que forma su tramo, estando realizada sobre la corona externa (17) una abrazadera (9) que permite retener a las estructuras del imán (6).

14. Accionador electromagnético según una cualquiera de las dos reivindicaciones precedentes, en el cual al menos dos estructuras del imán (6) que forman sensiblemente una corona están separadas por una pared (19) en medio del soporte de forma discoidal (2).

15. Procedimiento de fabricación de una estructura de un imán (6) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que incluye las siguientes etapas:

- corte en una chapa imantada que presenta una longitud, una anchura y un espesor formando las tres dimensiones de la chapa, de varios imanes unitarios (4) según las tres dimensiones de la chapa imantada,

- posicionamiento y mantenimiento de los imanes unitarios (4) a una distancia unos de otros por la introducción de cada imán unitario (4) en un alojamiento (5) respectivo asociado a un mallado (5a) y dejando un espacio entre el citado alojamiento (5) y el citado imán unitario (4),

- pegadura de cada imán unitario (4) por la introducción de una resina alrededor del imán unitario (4) en cada alojamiento,

- inyección de una capa de un compuesto no conductor alrededor del mallado (5a) y de los imanes unitarios (4) para su recubrimiento.

16. Procedimiento según la reivindicación precedente, en el cual, cuando la estructura del imán (6) incluye dos series apiladas de imanes unitarios (4), el procedimiento incluye la etapa de mantenimiento de los mallados (5a) de las dos series a una distancia uno de otro con el fin de inyectar una capa de un compuesto entre los dos mallados (5a) o los mallados (5a) incluye cada uno una base, estando aplicada la base de un mallado (5a) contra la base del otro mallado (5a), presentando las dos bases un espesor suficiente como para separar los imanes unitarios (4) de una serie con respecto a los imanes unitarios (4) de la otra serie.