ES2922053T3

ES2922053T3 - Módulo de bobina para una máquina eléctrica

Info

Publication number: ES2922053T3
Application number: ES20153605T
Authority: ES
Inventors: Yannick Dominik; Jörg Berthelmann; Georg Franz
Original assignee: Vaionic Technologies GmbH
Current assignee: Vaionic Technologies GmbH
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2022-09-07
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: EP3813237B1; HUE059118T2; HRP20220879T1; PL3813238T3; EP3813238A1; HUE057413T2; PL3813237T3; EP3813237A1; HRP20220136T1; ES2904892T3; EP3813238B1

Abstract

La invención se relaciona con un módulo de bobina (18) para una máquina eléctrica, que comprende: un disco de la primera bobina (6) con al menos un devanado (13) hecho de un material eléctricamente conductor; un segundo disco de la bobina (6) con al menos un devanado (13) hecho de un material eléctricamente conductor; en el que el primer disco de carrete (6) y/o el segundo disco de carrete (6) tiene/tiene un receso anular sustancialmente (22); en el que el primer disco de carrete (6) y el segundo disco de carrete (6) se unen entre sí, están, clase entre el primer disco de la bobina (6) y el segundo disco de la bobina (6) a través del receso sustancialmente anular Ausenhmumg (22) Se forma un canal de enfriamiento anular sustancialmente (23) para un refrigerante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Módulo de bobina para una máquina eléctrica

La presente invención se refiere a un módulo de bobina para una máquina eléctrica.

En el estado de la técnica se conocen máquinas eléctricas de los tipos más variados. En el documento DE 102017 204072 A1 se describe un tipo de devanado en forma de meandro para un motor eléctrico, en el que se asegura una alta densidad de material conductor de la electricidad en el área de un campo magnético generado por imanes permanentes. Sin embargo, una desventaja de dichas estructuras consiste en el cable plano utilizado debido a sus peculiaridades electromagnéticas que conducen a la ineficiencia. Además, resulta difícil formar una estructura multifase.

El documento US 2008/0100166 A1 se refiere a un motor eléctrico que tiene refrigeración líquida, teniendo el motor eléctrico un estator compuesto por uno o más devanados generalmente planos conectados a un primer lado de un núcleo magnético que tiene al menos un paso de refrigeración.

El documento US 7.795.773 B1 se refiere a un actuador eléctrico que tiene devanados hechos de un núcleo conductor de material de alta permeabilidad magnética rodeado por un aislante eléctrico. El núcleo conductor transporta una corriente eléctrica y un campo magnético al mismo tiempo.

El documento WO 2012/128646 A1 describe un conjunto de bobina para una máquina eléctrica de poleas múltiples de flujo axial libre de hierro e imán permanente trifásico. El conjunto de la bobina se ensambla a partir de elementos de bobina de alambre plano y luego se mecaniza para que se puedan ensamblar en un disco plano. Además, los elementos de la bobina se pueden colocar en un marco y los elementos de la bobina se pueden conectar mediante cables que no se cruzan entre sí.

Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo de proponer un módulo de bobina para una máquina eléctrica con el que se superen estos inconvenientes y se pueda realizar una estructura compacta que requiera poco espacio. Otro objeto en el que se basa la invención es proporcionar una refrigeración eficaz que ahorre espacio y/o peso de la máquina eléctrica.

En el contexto de la invención, una máquina eléctrica debe entenderse como un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica o viceversa. El término "máquina eléctrica" puede entenderse en particular como una máquina de energía eléctrica o un electromotor o un motor eléctrico o un electrogenerador o un generador eléctrico.

Uno, varios o todos estos objetivos se logran según la invención mediante un módulo de bobina que se describe a continuación, una máquina eléctrica que se describe a continuación y/o un vehículo o una herramienta que se describen a continuación.

Un módulo de bobina para una máquina eléctrica presenta al menos un disco de bobina. El disco de bobina presenta a su vez un soporte de bobina de un material aislante eléctrico y una pluralidad de devanados individuales de un material conductor de la electricidad, por regla general en forma de hilo. Los devanados están dispuestos sobre al menos un disco de bobina circunferencialmente alrededor de un punto central de al menos un disco de bobina. Cada uno de los devanados presenta dos áreas activas que se extienden en dirección radial a partir del punto central y dos áreas pasivas que se extienden en dirección tangencial en sus bordes exterior e interior en dirección radial. En una vista en planta o superior de al menos un disco de bobina, las áreas activas de diferentes devanados no se superponen entre sí, pero cada área pasiva de uno de los devanados cubre en cada caso parcialmente las áreas pasivas correspondientes de los dos devanados inmediatamente adyacentes. En las áreas activas, en sección transversal, el espesor del devanado respectivo en la dirección axial es mayor que en las áreas pasivas del devanado respectivo.

Aunque este documento habla de un gran número de devanados individuales, varios devanados eléctricos individuales, por ejemplo, devanados individuales de la misma fase, pueden conectarse entre sí.

Por áreas activas se puede entender las áreas de los devanados que son adecuadas para contribuir al par de la máquina eléctrica y/o se encuentran en el campo magnético de al menos un módulo magnético contiguo de la máquina eléctrica. En consecuencia, las áreas pasivas de los devanados no son adecuadas para contribuir al par de la máquina eléctrica y/o no están en el campo magnético de un módulo magnético adyacente de la máquina eléctrica.

En el contexto de este documento, el término "espesor del devanado respectivo en dirección axial" o "espesor en dirección axial" del devanado debe entenderse como el espesor del devanado medido en dirección axial. Asimismo, por "anchura en dirección tangencial o radial" del enrollamiento debe entenderse la anchura del enrollamiento medida en dirección tangencial o radial. Esto significa que la información "en la dirección axial", "en la dirección tangencial" y "en la dirección radial" y la información comparable indican la dirección a lo largo de la cual se mide la variable respectiva (por ejemplo, espesor, ancho).

Debido a la superposición parcial en las áreas pasivas, la cantidad de material conductor de la electricidad, preferiblemente cobre, en las áreas pasivas es normalmente el doble que en las áreas activas. Para evitar el engrosamiento del disco de bobina y de un módulo de bobina formado por al menos un disco de bobina en la dirección axial, el espesor en dirección axial en la sección transversal es mayor en las áreas activas que en las áreas pasivas, de modo que se asegura una estructura compacta. En este contexto, un material aislante eléctrico debe ser un material con una conductividad eléctrica de menos de 10-8 S/m a una temperatura de 25 °C. En este contexto, por un material conductor de la electricidad se ha de entender cualquier material cuya conductividad eléctrica sea superior a 106 S/m a una temperatura de 25° C. En el marco de este documento, de acuerdo con las convenciones habituales, por dirección radial debe entenderse como la dirección que se extiende desde el punto central en línea recta hasta el borde, mientras que la dirección tangencial es, por lo tanto, una dirección que se extiende en ángulo recto con respecto a la dirección radial. **En el contexto de este documento, las áreas pasivas pueden entenderse como aquellas áreas de los devanados que no discurren radialmente y que conectan entre sí las dos áreas activas del respectivo devanado individual. Sin embargo, las áreas pasivas no tienen que ser exactamente tangenciales. Por ejemplo, las áreas pasivas también pueden presentar preferiblemente áreas cortas que discurren radialmente, que se unen a las áreas activas y en las que, por ejemplo, tiene lugar un cambio en la sección transversal. Debido al hecho de que la sección transversal de los devanados dispuestos circunferencialmente cambia entre áreas activas y áreas pasivas, se puede variar la distancia axial del entrehierro entre discos magnéticos y por lo tanto se puede aumentar el grado relativo de relleno de cobre. Además, debido al espesor reducido en las áreas pasivas, se puede acomodar más fácilmente una disposición trifásica de los devanados. En el contexto de este documento, una vista desde arriba debe entenderse como una vista a lo largo de un vector normal de al menos un disco de bobina, y una vista lateral debe entenderse como una posición en ángulo de 90° con respecto a la vista desde arriba. En este caso, el vector normal debería comenzar desde el área en la que la longitud y el ancho de al menos un disco de bobina son mayores que el grosor de al menos un disco de bobina. En la máquina eléctrica, el vector normal es paralelo al eje de rotación. Los devanados, también denominados bobinas, se presentan preferentemente como devanados sin núcleo o con núcleo de hierro. En el contexto de este documento, el término "soporte de bobina" debe entenderse en particular como un soporte para devanados o bobinas, que típicamente conecta mecánicamente los devanados y consiste preferiblemente en una resina epoxi u otro plástico resistente a la temperatura. En el contexto de este documento, el término "disco de bobina" significa un anillo correspondiente fijado por el soporte de bobina con las bobinas o devanados, mientras que el término "módulo de bobina" pretende significar una pieza integrada completa con al menos una bobina. disco, pero típicamente dos o más discos de bobina.

La multiplicidad de devanados individuales puede, por ejemplo, fundirse en el material del soporte de la bobina, preferiblemente resina epoxi, y formar así el disco de bobina.

La relación entre el espesor del devanado respectivo en las áreas pasivas y el espesor en las áreas activas puede ser inferior a 1. La relación es preferiblemente mayor o igual que 0,3 y menor que 1, en el caso de las áreas pasivas exteriores de forma particularmente preferible exactamente 0,5, para aprovechar el espacio de instalación más grande y producir un espesor relativo uniforme con el área activa igual a 1 al observar el disco de bobina.

Por regla general, en la transición de un área activa a un área pasiva, la forma de la superficie de la sección transversal del devanado respectivo cambia. Preferiblemente, un contenido de área de la superficie de la sección transversal permanece igual y un factor relleno es máximo, lo que puede tener lugar, por ejemplo, durante un prensado, pero la forma modificada permite que pase más material a través de las líneas del campo magnético y, por lo tanto, el accionamiento se puede diseñar de manera más eficiente. Como resultado del cambio de forma, en la máquina eléctrica se puede usar el espacio de instalación disponible para el material conductor de la electricidad permaneciendo invariable la distancia entre los imanes y, por lo tanto, el rendimiento y la eficiencia se pueden aumentar en consecuencia.

Puede estar previsto que todas las áreas activas de diferentes devanados, por regla general de todos los devanados, estén dispuestas y/o se crucen en un solo plano en una vista lateral.

Este plano puede ser ortogonal a la dirección axial del disco de bobina o de la máquina eléctrica. También se debe tener en cuenta que las áreas activas, por ejemplo, en la realización en abanico, pueden tener un espesor variable de manera que sus superficies superior y/o inferior pueden no ser paralelas al plano. Las áreas activas están formadas preferiblemente de tal manera que intersecan el plano. De esto puede excluirse una sola área activa o un pequeño número de áreas activas, en las cuales o en las cuales se forma la banda aquí descrita, por ejemplo.

Esto significa que las áreas activas de los diversos devanados pueden estar todas dispuestas a la misma altura en vista lateral en la dirección a lo largo del vector normal del disco de bobina, de modo que, por ejemplo, ninguna área activa sobresalga con respecto a las otras áreas activas. De esta manera puede excluirse una sola área activa o un pequeño número de áreas activas, en las cuales o en las cuales se forma la banda aquí descrita, por ejemplo.

La disposición en un solo plano asegura que todas las áreas activas estén igualmente ubicadas en el campo magnético de un módulo magnético. Alternativamente, se prefiere que casi todas, preferiblemente todas menos una, las áreas activas de los diversos devanados estén todas dispuestas a la misma altura cuando se ven desde un lado en la dirección a lo largo del vector normal del disco de bobina, de modo que, por ejemplo, solo un pequeña número, preferiblemente un área activa sobresale con respecto a las otras áreas activas. Por ejemplo, la banda aquí descrita se puede disponer en esta área.

El espesor en la dirección axial de las áreas activas de los devanados respectivos disminuye preferentemente en la dirección radial hacia el exterior. Además, el ancho en la dirección tangencial de las áreas activas de los devanados respectivos aumenta en la dirección radial hacia el exterior.

Es decir, las áreas activas se abren en abanico hacia el exterior.

Este abanico de las áreas activas permite instalar más material conductor en los respectivos devanados con el mismo espesor en la dirección axial del disco de bobina. Esto, a su vez, conduce a una máquina eléctrica más potente y/o a un mayor grado de eficiencia de la máquina eléctrica.

Sin embargo, este abanico no tiene que estar presente en la totalidad de las áreas activas de los devanados. Por ejemplo, las áreas activas adyacentes a las áreas pasivas pueden tener transiciones respectivas que están exentas de este abanico.

Preferiblemente, el área de la sección transversal de las áreas activas permanece constante a lo largo de la dirección radial.

Normalmente, los devanados están formados a partir de un cordón fino de varios hilos que están eléctricamente aislados entre sí, presentando los hilos que están eléctricamente aislados entre sí un diámetro de hilo menor o igual que 0,1 mm. Con varios cordones provistos de un revestimiento aislante eléctrico se puede lograr tanto una flexibilidad suficiente del devanado formado a partir del hilo durante la fabricación como una conductividad eléctrica suficientemente alta.

El número de devanados corresponde preferiblemente a un múltiplo entero de 3, de modo que los devanados posibilitan un funcionamiento trifásico. Por lo tanto, en total se forman tres ramales de fases diferentes a partir de los devanados. De manera especialmente preferida, todas las áreas activas de los devanados están situadas en un solo plano en una vista lateral, mientras que las áreas pasivas están distribuidas en dos planos. Normalmente, las áreas pasivas de dos fases están en cada caso en un plano y las áreas pasivas de una tercera fase lleva a cabo un cambio de plano adicional. Por regla general, los dos planos suelen ser diferentes uno del otro, pero paralelos entre sí.

Puede estar previsto que todos los devanados estén construidos de forma idéntica, es decir, en particular, que tengan dimensiones y formas idénticas. No obstante, alternativamente también se puede prever el uso de al menos un devanado que difiera en su forma o espesor de los demás devanados.

El disco de bobina puede estar diseñado de tal modo que una área pasiva interior y una área pasiva exterior de uno de los devanados difieran en su espesor en la dirección axial. El área pasiva interior está dispuesta a una distancia más pequeña del punto central del disco de bobina y del módulo de la bobina que el área pasiva exterior. En este caso, el espesor del área pasiva exterior de uno de los devanados se selecciona por regla general de tal modo que la relación entre el espesor de esta área y el espesor de las áreas activas sea menor o igual que 0,5. Para el área pasiva interior puede estar previsto que la relación entre el espesor de esta área pasiva interior y el espesor de las áreas activas sea menor que 1. Esto permite que la superficie de refrigeración se extienda desde las áreas activas a las áreas pasivas exteriores.

La invención también se refiere a una máquina eléctrica con un cojinete y un eje guiado en el cojinete, con al menos un módulo magnético con varios imanes permanentes y al menos un módulo de bobina descrito en este documento dispuesto concéntrico a lo largo del eje.

La máquina eléctrica como un electromotor o motor eléctrico o un electrogenerador o generador eléctrico tiene un cojinete y un árbol guiado en el cojinete. A lo largo del árbol están dispuestos concéntricamente al menos un módulo magnético con una pluralidad imanes permanentes y al menos un módulo de bobina con las propiedades anteriormente descritas, estando dispuesto el módulo magnético en el árbol y estando conectado el módulo de bobina a una carcasa. Mediante la alta densidad de empaquetamiento de los devanados se logra una eficiencia y una densidad de potencia particularmente ventajosas durante el funcionamiento de la máquina eléctrica.

Al menos un módulo de bobina puede tener pegada, al menos en su lado orientado hacia el módulo magnético, una lámina de un material aislante eléctrico para evitar el paso de líquido y posibilitar la formación de canales de refrigeración. En lugar de una unión por adhesión, la lámina también puede estar aplicada mediante otra unión, como una unión por soldadura como unión de material o una unión forzada, por ejemplo, mediante un anillo atornillado.

Para enfriar eficientemente la máquina eléctrica y en particular las áreas activas, al menos un módulo de bobina puede presentar al menos dos discos de bobina unidos entre sí y un canal de refrigeración formado por una cavidad entre los dos discos de bobina. Alternativa o adicionalmente, el canal de refrigeración también puede estar formado y delimitado por el disco de bobina o el módulo de bobina y la lámina.

La invención también se refiere a un vehículo o una máquina herramienta o una herramienta con una máquina eléctrica descrita en este documento.

Uno, varios o todos los objetivos en los que se basa la invención se logran mediante el módulo de bobina descrito a continuación, la máquina eléctrica expuesta a continuación y/o el vehículo descrito a continuación o la máquina herramienta expuesta a continuación.

Dado que el módulo de bobina descrito a continuación contiene una serie de características que también se describen en relación con el módulo de bobina descrito anteriormente, los efectos técnicos, las ventajas y las explicaciones descritas anteriormente también se aplican a las características correspondientes descritas a continuación. En particular, cabe señalar que el módulo de bobina que se describe a continuación puede tener preferentemente cualquiera de las características descritas anteriormente en relación con el módulo de bobina.

El módulo de bobina tiene un primer disco de bobina con al menos un devanado de material conductor de la electricidad y un segundo disco de bobina con al menos un devanado de material conductor de la electricidad. El primer disco de bobina y/o el segundo disco de bobina tienen/tienen un rebaje o escotadura esencialmente anular. El primer disco de bobina y el segundo disco de bobina también están unidos entre sí de tal manera que entre el primer disco de bobina y el segundo disco de bobina se forma un canal de refrigeración esencialmente anular para un refrigerante mediante las escotaduras/rebajes anulares.

El módulo de bobina, el primer disco de bobina, el segundo disco de bobina y los devanados del primer y segundo disco de bobina pueden diseñarse como se describe anteriormente.

Puede entenderse que un rebaje o escotadura esencialmente anular significa un rebaje o escotadura que se extiende esencialmente alrededor de toda la circunferencia del disco de bobina. La declaración "esencialmente" significa que el rebaje o escotadura tiene, por ejemplo, una (o más) aristas, descritas con más detalle a continuación, que interrumpen el rebaje o escotadura esencialmente anular. El rebaje o escotadura esencialmente anular puede extenderse alrededor de un punto central del disco de bobina y puede no estar ubicado en el punto central del disco de bobina. Por punto central del disco de bobina debe entenderse el punto del disco de bobina a través del cual discurre el eje de giro del árbol o de la máquina eléctrica.

El borde radialmente exterior y/o radialmente interior del rebaje o escotadura esencialmente anular puede ser circular en una vista en planta (es decir, una vista ortogonal en las direcciones longitudinal y de anchura) del disco de bobina. Los bordes radialmente exterior y radialmente interior del rebaje o escotadura en este caso designan cada uno la transición desde la superficie esencialmente plana del disco de bobina al rebaje o escotadura esencialmente anular. Sin embargo, la forma del borde exterior y/o interior también puede desviarse de una forma circular exacta. Por ejemplo, el borde exterior y/o interior puede ser ondulado. Además, el borde exterior y/o interior también puede tener forma poligonal.

El rebaje o escotadura puede tener una sección transversal rectangular con dos caras laterales opuestas y una cara inferior. Alternativamente, el rebaje o escotadura también puede tener una sección transversal trapezoidal, en la que la distancia entre las superficies laterales opuestas y las superficies inferiores disminuye. Además, el rebaje o escotadura también puede tener una sección transversal en forma de arco circular o curva.

En otras palabras, puede entenderse que el rebaje o escotadura en forma de anillo significa una muesca esencialmente en forma de anillo en el disco de bobina. El disco de bobina puede tener un espesor menor en el área del rebaje o escotadura esencialmente en forma de anillo que en las áreas fuera del rebaje o escotadura en forma de anillo.

El disco de bobina se fabrica preferiblemente encapsulando al menos un devanado en el material aislante eléctrico tal como resina epoxi. Para ello, los devanados se pueden colocar en un molde que luego se rellena con el material aislante eléctrico. El rebaje o escotadura esencialmente en forma de anillo se puede producir entonces en un proceso de prensado. Por ejemplo, por medio de un molde esencialmente anular o un punzón.

La forma en que se inserta al menos un devanado puede tener proyecciones o salientes que mantienen libres los espacios entre las áreas activas de los devanados, de modo que el disco de bobina en un área esencialmente anular en la que las áreas activas de los devanados se ubican entre las áreas activas que tienen huecos para el aire. El disco de bobina con estos huecos puede ser especialmente adecuado para la refrigeración por aire de la máquina eléctrica, prefiriéndose otra forma de refrigeración, por ejemplo mediante un refrigerante (por ejemplo, una mezcla de agua y glicol).

En el caso de las áreas activas en abanico descritas aquí, estas protuberancias en el molde pueden prescindirse preferiblemente, de manera que las distancias entre las áreas activas pueden ser muy pequeñas y no queda espacio entre las áreas activas después del moldeado.

Sin embargo, el rebaje o escotadura esencialmente en forma de anillo también se puede producir por medio de otros métodos. Por ejemplo, el propio molde en el que se inserta el material aislante eléctrico puede definir el rebaje o escotadura, de modo que no se requiere un proceso de prensado posterior. El rebaje o escotadura esencialmente en forma de anillo también se puede realizar, por ejemplo, mediante fresado.

Dicho rebaje o escotadura esencialmente anular puede proporcionarse en uno de los discos de bobina primero y/o segundo. Preferiblemente, se proporciona un rebaje o escotadura esencialmente anular en cada uno de los discos de bobina primero y segundo.

Como ya se ha mencionado, en el contexto de este documento, se entiende por disco un cuerpo cuya longitud y anchura o diámetro son significativamente mayores, por ejemplo, por un factor 10 de su espesor. Los lados del disco deben entenderse como los lados del cuerpo que son paralelos al plano atravesado por la longitud y la anchura, es decir, ortogonales a la dirección axial de la máquina eléctrica. El rebaje o escotadura esencialmente anular se proporciona en uno de los lados del disco de bobina. Sin embargo, el disco de bobina también puede tener un rebaje o escotadura esencialmente anular en ambos lados.

Los discos de bobina primero y segundo pueden unirse entre sí de manera que uno de los dos lados del primer disco de bobina se apoye en uno de los dos lados del segundo disco de bobina, sin excluir la interposición de una capa de sellado. Por ejemplo, los discos de bobina primero y segundo se pueden pegar entre sí, pudiendo el adhesivo sellar al mismo tiempo el canal de refrigerante del entorno, por ejemplo.

A continuación, los lados del primer y segundo disco de bobina que se apoyan en el otro disco de bobina se denominan cada uno de ellos el lado interior. Correspondientemente, los lados de los discos de bobina primero y segundo que miran hacia afuera y no se apoyan en el otro disco de bobina se denominan lados exteriores. Por lo tanto, puede entenderse que el rebaje o escotadura esencialmente anular se proporciona en el lado interior del primer disco de bobina y/o en el lado interior del segundo disco de bobina.

Si los discos de bobina primero y segundo tienen cada uno un rebaje o escotadura, los rebajes o escotaduras de los discos de bobina primero y segundo tienen preferiblemente formas idénticas y están dispuestos preferiblemente de tal manera que están exactamente opuestos y/o superpuestos entre sí. Sin embargo, también es posible que el rebaje o escotadura en el primer disco de bobina tenga una forma diferente que el rebaje o escotadura en el segundo disco de bobina y/o que estén desplazados entre sí cuando el módulo de bobina está en estado ensamblado.

El canal de refrigeración esencialmente anular puede entenderse como un espacio delimitado por el primer y segundo disco de bobina, que está delimitado por un lado por la pared del rebaje o escotadura en el primer o segundo disco de bobina y por otro lado por el lado interior del segundo disco de bobina. Preferiblemente, el canal de refrigeración esencialmente en forma de anillo está delimitado por dos rebajes o escotaduras previstos en el primer disco de bobina y el segundo disco de bobina. Sin embargo, el canal de refrigeración esencialmente anular no tiene que estar completamente delimitado. Esto significa que el canal de refrigeración esencialmente en forma de anillo puede tener, por ejemplo, una abertura de entrada y/o una abertura de salida, a través de la cual puede entrar refrigerante en el canal de refrigeración y/o salir de él.

Este conducto de refrigeración ofrece la ventaja de que se puede llevar un refrigerante muy cerca de los devanados, de modo que la máquina eléctrica se puede enfriar de forma muy eficaz. Al mismo tiempo, esta estructura de refrigeración no requiere ningún componente adicional para conducir el refrigerante, por lo que esta estructura de refrigeración ahorra espacio y peso. Además, esta estructura de refrigeración también es muy robusta y no es propensa a fallar.

El refrigerante es preferiblemente un refrigerante a base de agua, más preferiblemente una mezcla de agua y glicol. Sin embargo, el aceite de transformador también se puede utilizar como refrigerante. Sin embargo, el módulo de bobina descrito en este documento también se puede enfriar con aire.

El primer disco de bobina y/o el segundo disco de bobina presentan preferentemente una abertura de entrada en el área de la escotadura para conducir refrigerante al canal de refrigeración esencialmente anular. Como alternativa o adicionalmente, el primer disco de bobina y/o el segundo disco de bobina presentan una abertura de salida en el área de la escotadura para dirigir el refrigerante hacia el exterior desde el canal de refrigeración esencialmente en forma de anillo.

La abertura de entrada y/o las aberturas de salida pueden estar previstas, por ejemplo, en la superficie lateral radialmente exterior de la cavidad. Preferiblemente, el puerto de entrada se proporciona en la superficie lateral del rebaje o escotadura del primer disco de bobina y el puerto de salida está en la superficie lateral del segundo rebaje o escotadura, o viceversa. Un canal de entrada puede extenderse en el primer disco de bobina a partir de la abertura de entrada y un canal de salida puede extenderse en el segundo disco de bobina a partir de la abertura de salida. El canal de entrada y el canal de salida pueden extenderse cada uno radialmente hacia fuera desde las aberturas de entrada y salida, respectivamente. El canal de entrada puede estar formado como un rebaje o escotadura en el primer disco de bobina y el canal de salida puede estar formado como un rebaje o escotadura en el segundo disco de bobina. En el extremo opuesto de la lumbrera de admisión desde la lumbrera de admisión, se puede proporcionar un orificio de admisión y/o un orificio pasante de admisión en los discos de bobina primero y segundo para dirigir el refrigerante hacia la lumbrera de admisión. En el extremo de la lumbrera de escape opuesto a la lumbrera de escape, se puede proporcionar un orificio de escape y/o un orificio pasante de escape en el disco de bobina en los discos de bobina primero y segundo para dirigir el refrigerante fuera del puerto de escape.

El conducto de entrada y/o el conducto de salida se extienden preferentemente en una área pasiva exterior de un devanado que no cubre o solo cubre parcialmente las áreas pasivas exteriores de los devanados inmediatamente adyacentes. De esta forma, el canal de entrada y/o salida se dispone en una área en la que el espesor de los enrollamientos es el menor posible. Esto permite una disposición que ahorra espacio.

Alternativamente, las aberturas de entrada y salida y los canales de entrada y salida pueden estar previstos solo en uno de los dos discos de bobina o en ambos discos de bobina.

Si la máquina eléctrica tiene varios módulos de bobina que están conectados entre sí a través de un espaciador de bobina, el espaciador de bobina también puede tener orificios de entrada y salida. Cuando están ensamblados, los orificios de entrada de los diversos módulos de serpentín y los espaciadores de serpentín dispuestos entre ellos se superponen. Asimismo, en estado ensamblado, los orificios de salida de los distintos módulos de bobina y los espaciadores de bobina dispuestos entre ellos se superponen. En otras palabras, todos los orificios de entrada y salida pueden estar cada uno en una línea.

En este caso, por ejemplo, se pueden omitir los orificios de entrada y salida en el caso del disco de bobina o distanciador de bobina situado en un extremo de la máquina eléctrica, visto en dirección axial. En el caso del disco de bobina o el espaciador de bobina ubicado en el otro extremo de la máquina eléctrica, el refrigerante puede conducirse a los módulos de bobina individuales a través de los orificios de entrada y salida. De esta manera, los diferentes módulos de bobina pueden conectarse entre sí en paralelo con respecto al flujo de refrigerante.

Una primera línea de conexión entre la abertura de entrada y el punto central del disco de bobina y una segunda línea de conexión entre la abertura de salida y el punto central del disco de bobina pueden encerrar un ángulo en una vista en planta del disco de bobina que es preferentemente menor que 30°, más preferiblemente menor de 20°, aún más preferiblemente menor de 10°. En particular, se prefiere disponer las aberturas lo más juntas posible, de modo que el ángulo correspondiente sea lo más pequeño posible. De esta manera se puede garantizar que el refrigerante fluya lo más completamente posible alrededor del punto central del disco de bobina para asegurar el enfriamiento de todas las espiras.

El primer disco de bobina y/o el segundo disco de bobina presenta en el rebaje o escotadura entre la abertura de entrada y la abertura de salida preferentemente una arista, que está configurada de tal manera que el canal de refrigeración esencialmente en forma de anillo presenta una pared divisoria entre la abertura de entrada y la abertura de salida. apertura. Debe entenderse que el reborde entre la conexión más corta del puerto de entrada y el puerto de salida está ubicado en el rebaje o escotadura para obligar al refrigerante a fluir alrededor de casi toda la circunferencia del disco de bobina.

Bajo el reborde puede haber una interrupción del rebaje o escotadura. En otras palabras, puede entenderse que la arista discurre desde el borde radialmente interior del rebaje o escotadura hasta el borde radialmente exterior del rebaje o escotadura. La banda puede, por ejemplo, discurrir radialmente desde el borde interior del rebaje o escotadura hasta el borde exterior del rebaje o escotadura. Alternativamente, la banda puede formar un ángulo con la dirección radial. La banda puede tener un lado superior que se encuentra por encima de la superficie inferior del rebaje o escotadura, preferentemente en el mismo plano que el resto del lado interior del disco de bobina. En este caso, la banda se diseña preferiblemente para que sea lo más estrecha posible, de manera que continúe representando un bloqueo efectivo para el refrigerante.

Preferiblemente, la primera línea de conexión entre la abertura de entrada y el punto central del disco de bobina y la segunda línea de conexión entre la abertura de salida y el punto central del disco de bobina también encierran un ángulo que es inferior a 30°. Debido a la banda entre las aberturas de entrada y salida, el refrigerante no puede tomar el "camino corto" entre las aberturas de entrada y salida y se ve obligado a fluir alrededor de la sección de arco circular restante, significativamente más grande, del canal de refrigeración.

Esta banda forma una barrera para el refrigerante en el canal de refrigeración. Por lo tanto, esta banda asegura que el refrigerante fluya a través de todas las áreas relevantes de los discos de bobina primero y segundo y, por lo tanto, enfríe todas las áreas relevantes de los discos de bobina primero y segundo.

Preferiblemente, los discos de bobina primero y segundo tienen cada uno un rebaje o escotadura y una arista. En el estado ensamblado del módulo de bobinas, la arista del primer disco de bobinas y la del segundo disco de bobinas están superpuestas, aunque no es imposible que entre ellas esté dispuesta una capa adhesiva y/o de sellado, pudiendo el adhesivo representar al mismo tiempo el sello.

Preferiblemente, el primer disco de bobina y el segundo disco de bobina tienen cada uno: al menos un soporte de bobina hecho de un material aislante eléctrico y una gran cantidad de devanados individuales hechos de un material conductor de electricidad, que están dispuestos en al menos un disco de bobina alrededor un punto central de al menos un disco de bobina. En este caso, cada uno de los devanados tiene dos áreas activas que discurren radialmente desde el centro y dos áreas pasivas que discurren tangencialmente sobre su borde radialmente exterior e interior. Además, en una vista en planta del disco de bobina, las áreas activas de diferentes devanados no se superponen entre sí, sino que cada área pasiva de uno de los devanados se superpone parcialmente a las correspondientes áreas pasivas de los dos devanados inmediatamente adyacentes. Además, los devanados respectivos en las áreas activas tienen un mayor espesor en la dirección axial en sección transversal que en las áreas pasivas.

Otros efectos técnicos, ventajas y/o explicaciones de estas características ya se han revelado en otra parte de este documento y también se aplican a las características descritas aquí.

Preferiblemente, el rebaje/los rebajes o escotadura/escotaduras están dispuestos al menos en el área de las áreas activas que se extienden radialmente, preferiblemente también en el área de las áreas pasivas radialmente exteriores.

Dado que las áreas pasivas de uno de los devanados se superponen parcialmente a las áreas pasivas correspondientes de los devanados inmediatamente adyacentes y las áreas activas de los diferentes devanados no se superponen, puede haber espacio para el rebaje o escotadura en las áreas activas del primero y/o del segundo. disco de bobina Debido a que este espacio se utiliza para la refrigeración, la provisión del canal de refrigeración por medio del hueco/huecos no conduce a un mayor uso del espacio. Al mismo tiempo, este tipo de devanado, ya explicado anteriormente, ofrece la ventaja de que se puede instalar una gran cantidad de material conductor en un espacio reducido.

Sin embargo, el rebaje/los rebajes o escotadura/escotaduras también se pueden proporcionar al menos parcialmente en las áreas pasivas, preferiblemente en las áreas pasivas radialmente exteriores. Por ejemplo, las áreas pasivas radialmente exteriores pueden tener una anchura mayor en la dirección radial que las áreas pasivas radialmente interiores, de modo que es posible formar las áreas pasivas radialmente exteriores con un espesor menor en la dirección axial. También es posible que no todas las áreas pasivas de los diferentes devanados cubran las áreas pasivas de los devanados inmediatamente adyacentes. De esta manera, por ejemplo, también puede haber espacio para el hueco en las áreas pasivas.

Preferiblemente, el espesor en la dirección axial de las áreas activas del devanado respectivo del primer y/o segundo disco de bobina disminuye hacia afuera en la dirección radial. Además, el ancho en la dirección tangencial de las áreas activas del devanado respectivo del primer y/o segundo disco de bobina aumenta hacia afuera en la dirección radial.

Esta estructura también se denomina "abanico" de las áreas activas.

En este caso, el espesor en dirección axial no tiene que disminuir hacia fuera en toda la longitud de las áreas activas y el ancho en dirección tangencial no tiene que aumentar hacia fuera en toda la longitud de las áreas activas. Sin embargo, las áreas activas están preferiblemente en abanico a lo largo de al menos el 70%, preferiblemente al menos el 90% de su longitud.

Otra ventaja de este abanico es que se puede reducir la distancia o desnivel entre una área activa de un devanado y las áreas activas de los devanados inmediatamente adyacentes.

Una ventaja resultante es que cuando el rebaje o escotadura está en las áreas activas del devanado o devanados, la superficie inferior del rebaje o escotadura está sellada por el propio disco de bobina. Esto significa que no hay espacio entre las áreas activas del devanado o los devanados que tendrían que sellarse adicionalmente. Por lo tanto, el disco de bobina no solo es autoportante sino también autosellante.

De esta manera, por ejemplo, se puede prescindir de la lámina descrita anteriormente, de modo que el módulo de bobina tiene un grosor total menor en dirección axial. De esta forma, el módulo magnético de la máquina eléctrica puede acercarse al devanado o devanados, lo que a su vez aumenta el rendimiento y/o la eficiencia de la máquina eléctrica.

Además, esto significa que se requieren menos pasos de proceso para producir el disco de bobina, los módulos de bobina y/o la máquina eléctrica. Además, las herramientas para formar el disco de bobina también se pueden simplificar, ya que no se deben mantener libres espacios entre las áreas activas de los devanados. En general, los costes de producción de la máquina eléctrica se pueden reducir de esta manera.

La distancia entre un área activa de un devanado y las áreas activas de los devanados inmediatamente adyacentes es preferiblemente de unos pocos micrómetros.

La profundidad en la dirección axial del rebaje o escotadura aumenta preferentemente hacia el exterior en la dirección radial.

Por profundidad axial del hueco se entiende la profundidad del hueco medida en la dirección axial, por ejemplo, la diferencia entre el punto más bajo (por ejemplo, la superficie inferior) del hueco y un plano definido por el lado interior del disco de bobina.

El hecho de que la profundidad en la dirección axial del rebaje o escotadura aumente hacia afuera en la dirección radial puede entenderse que significa que un área interna, radial, esencialmente anular del rebaje o escotadura tiene una profundidad menor que un área esencialmente anular del rebaje o escotadura que queda más al exterior.

La profundidad puede aumentar continuamente (es decir, constantemente) o en pasos (es decir, discontinuamente) desde el interior hacia el exterior. La profundidad también puede aumentar lineal o no linealmente desde el interior hacia el exterior.

Esta geometría del rebaje o escotadura también se denomina geometría "V-Cooling".

Preferentemente, la relación entre el grosor del devanado respectivo en las áreas pasivas y el grosor en las áreas activas es inferior a 1.

Los efectos técnicos, las ventajas y/o las explicaciones de estas características ya se han descrito en otras partes de este documento y también se aplican a las características descritas aquí.

Preferentemente, la relación entre el espesor del devanado respectivo en las áreas pasivas y el espesor en las áreas activas es superior o igual a 0,3 e inferior a 1.

Preferentemente, el espesor añadido en dirección axial de dos enrollamientos inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas superpuestas es mayor que el espesor en dirección axial de cada uno de los dos enrollamientos inmediatamente adyacentes en las áreas activas. Por ejemplo, el espesor axial agregado de dos devanados inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas interiores superpuestas y en el área de las áreas pasivas exteriores superpuestas es mayor que el espesor axial de cada uno de los dos devanados inmediatamente adyacentes en las áreas activas. Alternativamente, el espesor axial agregado de dos devanados inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas interiores superpuestas puede ser mayor que el espesor axial de cada uno de los dos devanados inmediatamente adyacentes en las áreas activas. Además, el espesor axial sumado de los dos devanados inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas exteriores superpuestas puede ser menor que el espesor axial de cada uno de los dos devanados inmediatamente adyacentes en las áreas activas.

Debido a las transiciones suaves en el grosor, las áreas cortas individuales de los devanados pueden tener otros grosores que se desvían de los grosores mencionados anteriormente.

Esto puede aplicarse a todos o esencialmente a todos los devanados inmediatamente adyacentes. Es decir, una área activa o unas pocas áreas activas pueden estar en el área de la cresta aquí descrita y por tanto tener un espesor mayor que las otras áreas activas.

El espesor total en la dirección axial de dos devanados inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas superpuestas es la suma del respectivo espesor en la dirección axial de las respectivas áreas pasivas de los respectivos devanados, con el espesor del respectivo pasivo áreas que se miden en un área en la que las áreas pasivas de los devanados inmediatamente adyacentes se superponen.

Esto puede aplicarse a las áreas pasivas radialmente interior y radialmente exterior. Alternativamente, el espesor total en dirección axial de los dos devanados directamente adyacentes también puede ser mayor que el espesor en dirección axial de cada uno de los dos devanados directamente adyacentes en las áreas activas sólo en las áreas pasivas radialmente interiores.

De esta manera, las áreas activas y, opcionalmente, las áreas pasivas exteriores ocupan preferiblemente menos espacio en general en la dirección axial que las áreas pasivas. Como resultado, hay espacio para el rebaje o escotadura en los discos de la bobina en el área de las áreas activas y, si corresponde, las áreas pasivas exteriores.

Una relación del espesor total en dirección axial de dos devanados inmediatamente adyacentes en el área de las áreas pasivas superpuestas al espesor máximo en dirección axial de cada uno de los dos devanados inmediatamente adyacentes en las áreas activas es preferiblemente superior a 1 .

Esto puede aplicarse a todos los devanados inmediatamente adyacentes.

La forma del área de la sección transversal del devanado respectivo cambia preferiblemente durante una transición de un área activa a un área pasiva.

Preferiblemente, todas las áreas activas de diferentes devanados están dispuestas en un solo plano en vista lateral. Los efectos técnicos, las ventajas y/o las explicaciones de estas características ya se han descrito en otras partes de este documento y también se aplican a las características descritas aquí.

Los devanados están preferentemente formados por una fina hebra de varios hilos que están eléctricamente aislados entre sí y tienen un diámetro de hilo inferior o igual a 0,1 mm.

Preferiblemente, un número de devanados corresponde a un múltiplo entero de 3, de modo que los devanados permitan el funcionamiento trifásico.

Una área pasiva interior y una área pasiva exterior de uno de los devanados difieren preferiblemente en su espesor en la dirección axial.

El espesor del área pasiva exterior de uno de los devanados se elige preferentemente de modo que una relación entre el espesor de esta área y el espesor de las áreas activas sea inferior o igual a 0,5.

La máquina eléctrica presenta preferentemente al menos un módulo de bobinas, preferentemente al menos un módulo de bobinas y como máximo seis módulos de bobinas, con especial preferencia al menos un módulo de bobinas y como máximo tres módulos de bobinas. En este caso, la máquina eléctrica tiene preferentemente un módulo de imán más que módulos de bobina.

La invención también se refiere a un vehículo o una máquina herramienta con una máquina eléctrica descrita dentro del alcance de este documento.

Otras realizaciones de la invención se describen en los siguientes puntos numerados:

1. Módulo (18) de bobina para una máquina eléctrica con

al menos un disco (6) de bobina

al menos un soporte (15) de bobina de un material aislante eléctrico y

una pluralidad de devanados (13) individuales hechos de un material conductor de la electricidad, que están dispuestos circunferencialmente alrededor de un punto central (14) de al menos un disco (6) de bobina en al menos un disco (6) de bobina, en donde

cada uno de los devanados (13) tiene dos áreas activas (16) que discurren radialmente desde el centro (14) y dos áreas pasivas (17a, 17b) que discurren tangencialmente en su borde exterior e interior radialmente y

en vista en planta del disco (6) de bobina, las áreas activas (16) de los diferentes devanados (13) no se superponen entre sí, pero cada área pasiva (17a, 17b) de uno de los devanados (13) tienen respectivamente correspondientes áreas pasivas (17a, 17b) de los dos devanados (13) inmediatamente adyacentes parcialmente cubiertas, caracterizado por que

en las áreas activas (16), el devanado (13) respectivo tiene mayor espesor en la dirección axial de la sección transversal que en las áreas pasivas (17a, 17b).

2. Módulo (18) de bobina según el punto 1, caracterizado por que una relación del espesor del respectivo devanado (13) en las áreas pasivas (17a, 17b) con el espesor de las áreas activas (16) es inferior a 1.

3. Módulo (18) de bobina según el punto 1 o el punto 2, caracterizado por que la relación entre el espesor del respectivo devanado (13) en las áreas pasivas (17a, 17b) y el espesor en las áreas activas (16) es superior a o igual a 0, 3 y menor que 1.

4. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado por que la forma del área de la sección transversal del devanado (13) respectivo cambia en una transición de un área activa (16) a un área pasiva (17a, 17b).

5. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado por que todas las áreas activas (16) de los diferentes devanados (13) están dispuestas en un único plano en vista lateral.

6. Módulo de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado porque el espesor en dirección axial de las áreas activas (16) del respectivo devanado (13) disminuye en dirección radial hacia el exterior; y el ancho en la dirección tangencial de las áreas activas (16) del devanado ( respectivo (13) aumenta hacia el exterior en la dirección radial.

7. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado por que los devanados están formados por una fina hebra de varios hilos eléctricamente aislados entre sí y de diámetro de hilo inferior o igual a 0,1 mm.

8. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado por que el número de devanados (13) corresponde a un múltiplo entero de 3, de manera que los devanados (13) permiten el funcionamiento trifásico.

9. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos anteriores, caracterizado por que una área pasiva interior (17a) y una área pasiva exterior (17b) de uno de los devanados (13) difieren en su espesor en dirección axial.

10. Módulo (18) de bobina según el punto 9, caracterizado por que el espesor de el área pasiva exterior (17) de uno de los devanados (13) se selecciona de tal forma que una relación entre el espesor de esta área y el espesor de las áreas activas (16) es menor o igual a 0,5 es.

11. Máquina eléctrica con un cojinete (1,3) y un eje o árbol (2) guiado en el cojinete (1,3), al menos un módulo magnético (4) con varios imanes permanentes (5) y al menos un módulo (18) de bobina están dispuestos concéntricamente según uno de los puntos anteriores.

12. Máquina eléctrica según el punto 11, caracterizada por que al menos un módulo (18) de bobina tiene pegada una lámina de material aislante eléctrico al menos en su lado vuelto hacia el módulo magnético (4).

13. Máquina eléctrica según el punto 11 o punto 12, caracterizada por que al menos un módulo (18) de bobina tiene al menos dos discos (6) de bobina interconectados y un canal de refrigeración formado por una cavidad entre los dos módulos de bobina.

14. Vehículo o máquina herramienta con máquina eléctrica según uno de los puntos 11 a 13.

15. Módulo (18) de bobina para una máquina eléctrica, en particular según uno de los puntos anteriores, que tiene:

un primer disco (6) de bobina con al menos un devanado (13) hecho de un material conductor de la electricidad;

un segundo disco (6) de bobina con al menos un devanado (13) hecho de un material conductor de la electricidad;

en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina tiene/tienen un rebaje o escotadura (22) esencialmente anular;

en el que el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina están unidos entre sí de tal manera que entre el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina a través del rebaje/escotadura (22) esencialmente anular se forma un canal de refrigeración (23) esencialmente anular para un refrigerante.

16. Módulo (18) de bobina según el punto 15, en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina tienen una abertura de entrada (43) en el área del rebaje o escotadura (22) para alimentar refrigerante al conducto de refrigeración esencialmente anular (23). y o

en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina tienen una abertura de salida (45) en el área del rebaje o escotadura (22) para conducir el refrigerante hacia afuera desde el canal de refrigeración (23) esencialmente anular.

17. Módulo (18) de bobina según el punto 16, en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina tienen una arista (38a, 38b) en el rebaje o escotadura (22) entre la abertura de entrada (43) y la abertura de salida (45), que está diseñada de tal manera que el canal de refrigeración (23) esencialmente anular entre la abertura de entrada (43) y la abertura de salida (45) tiene una pared divisoria.

18. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 15 a 17, en el que el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina tienen cada uno:

al menos un soporte (15) de bobina de un material aislante eléctrico y

cada uno de los devanados (13) tiene dos áreas activas (16) que discurren radialmente desde el punto central (14) y dos áreas pasivas (17b) que discurren tangencialmente en su borde exterior e interior radialmente y

en vista en planta del disco (6) de bobina, las áreas activas (16) de los diferentes devanados (13) no se superponen entre sí, pero cada área pasiva (17a, 17b) de cada uno de los devanados (13) tienen respectivamente correspondientes áreas pasivas (17a, 17b) de los dos devanados (13) inmediatamente adyacentes parcialmente cubiertas, caracterizado por que

en las áreas activas (16), el devanado respectivo (13) tiene mayor espesor en dirección axial en sección transversal que en las áreas pasivas (17a, 17b).

19. Módulo (18) de bobina según el punto 18, en el que los rebajes/escotaduras (22) están dispuestas al menos en el área de las áreas activas que discurren radialmente (16) y preferentemente también en el área de las áreas radialmente exteriores áreas pasivas (17b).

20. Módulo (18) de bobina según el punto 19, en el que el espesor en dirección axial de las áreas activas (16) del devanado (13) respectivo del primer y/o segundo disco de bobina disminuye en dirección radial hacia el exterior; y el ancho en la dirección tangencial de las áreas activas (16) del devanado (13) respectivo del primer y/o segundo disco de bobina aumentando en la dirección radial hacia el exterior.

21. Módulo (18) de bobina según el punto 20, en el que una profundidad (34, 34a, 34b) en dirección axial del rebaje o escotadura (22) en el área de las áreas activas (16) aumenta en dirección radial hacia el exterior.

22. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 21, en el que la relación del espesor del devanado (13) respectivo en las áreas pasivas (17a, 17b) con el espesor en las áreas activas (16) es inferior a 1.

23. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 22, en el que la relación del espesor del respectivo devanado (13) en las áreas pasivas (17a, 17b) con el espesor en las áreas activas (16) es mayor o igual a 0.3 y es menor que 1.

24. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 23, en el que la forma del área de la sección transversal del devanado respectivo (13) cambia en la transición de un área activa (16) a un área pasiva (17a, 17b ).

25. Módulo (18) de bobina según cualquiera de los puntos 18 a 24, caracterizado por que todas las áreas activas (16) de los diferentes devanados (13) están dispuestas en un único plano en vista lateral.

26. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 25, caracterizado por que los devanados están formados por una fina hebra de varios hilos eléctricamente aislados entre sí y de diámetro de hilo inferior o igual a 0,1 mm.

27. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 26, caracterizado por que un número de devanados (13) corresponde a un múltiplo entero de 3, de forma que los devanados (13) permiten el funcionamiento trifásico.

28. Módulo (18) de bobina según uno de los puntos 18 a 27, caracterizado por que un área pasiva interior (17a) y una área pasiva exterior (17b) de uno de los devanados (13) difieren en su espesor en dirección axial.

29. Módulo (18) de bobina según el punto 28, caracterizado por que el espesor del área pasiva exterior (17b) de uno de los devanados (13) se selecciona de tal manera que una relación entre el espesor de esta área y el espesor de las áreas activas (16) es menor o igual a 0,5 es.

30. Máquina eléctrica con un cojinete (1,3) y un eje o árbol (2) guiado en el cojinete (1,3), al menos un módulo magnético (4) con varios imanes permanentes (5) y al menos un módulo (18) de bobina están dispuestas concéntricamente después de uno de los puntos 15 a 29.

31. Vehículo (50) o máquina herramienta (54) con una máquina eléctrica según el punto 30.

Los ejemplos de realización de la invención se muestran a continuación en los dibujos y se explican con referencia a las figuras siguientes.

Se muestran en:

La Figura 1, una vista en despiece ordenado de un electromotor;

la Figura 2, una vista en planta o superior de un disco de bobina;

la Figura 3, una vista lateral de un módulo de bobina;

la Figura 4, una vista en planta o superior y una vista en sección de un devanado;

la Figura 5, una vista en planta o superior del módulo de bobina; y

la Figura 6, una vista en sección del módulo de bobina.

la Figura 7, una vista en planta o superior de un disco de bobina;

las Figuras 8A a 8D, vistas en sección a través de un disco de bobina

las Figuras 9A, 9B, vista en planta o superior y vista en sección de un devanado;

la Figura 10, una vista en sección a través de un módulo de bobina;

las Figuras 11A, 11B, vista en planta o superior de los discos de bobina primero y segundo;

la Figura 12A, una vista en perspectiva de un módulo de bobina;

la Figura 12B, una vista en planta o superior del módulo de bobina mostrado en la Figura 12A;

la Figura 12C, la Figura 12 es una vista en perspectiva de una parte del módulo de bobina mostrado en la Figura 12A;

la Figura 13, un vehículo; y

la Figura 14, una máquina herramienta.

En la Figura 1 está representado un electromotor en una vista en despiece ordenado. Una primera placa 1 de cojinete junto con una segunda placa 3 de cojinete forman un cojinete para un árbol (2) del motor. En el centro de las placas 1 y 3 de cojinete está guiado un árbol 2 de motor, que está provisto de una tapa 7 de cojinete y un cojinete fijo 8 en el área de la primera placa 1 de cojinete y de un cojinete flotante 12 en el área de la segunda placa 3 de cojinete. En el ejemplo de realización representado, las placas 1 y 3 de cojinete, la tapa 7 de cojinete y un distanciador 10 de bobina y un distanciador 9 de imán están hechos de poliamida, el árbol 2 de motor está hecho de acero inoxidable, y el cojinete fijo 8 y el cojinete flotante 12 están hechos como rodamientos ranurados de bolas de acero.

Entre la primera placa 1 de cojinete y la segunda placa 3 de cojinete, están dispuestos de forma visible un módulo 18 de bobina que consta de dos discos 6 de bobina dispuestos axialmente uno detrás del otro y un disco magnético 4 o módulo magnético, que se mantienen a una distancia espacial predeterminada entre sí por medio del distanciador 10 de bobina y el distanciador 9 de imán. El módulo 18 de bobina tiene forma de disco, es decir, su longitud y anchura son significativamente mayores que su espesor (que se mide en la dirección axial en la Figura 1). Por el concepto "significativamente mayor" se ha de entender aquí que su espesor corresponde como máximo al 10 por ciento de su longitud o su anchura. La longitud y la anchura suelen ser iguales. En el ejemplo de realización representado, el módulo 18 de bobina actúa como un estator que, apilado en el árbol 2 de motor, está situado junto a dos discos magnéticos 4 o módulos magnéticos que actúan como rotores. El estator está dispuesto en el centro entre los dos discos magnéticos 4. Además, en el ejemplo de realización mostrado en la Figura 1 está prevista una guía 11 de flujo de hierro entre el disco magnético 4 y la segunda placa 3 de cojinete, pero esta guía 11 de flujo de hierro también se puede omitir o realizar de forma alternativa en otros ejemplos de realización.

Los discos magnéticos 4 consisten en un material no magnetizable, preferiblemente no conductor de la electricidad, como el aluminio, y están sujetos en el árbol 2 de motor, que está montado en los cojinetes 8 y 12 de las placas 1 y 3 de cojinete. En el árbol 2 de motor también está montado el distanciador 9 de imán, que crea un entrehierro entre los discos magnéticos 4 en los que está dispuesto el módulo 18 de bobina. Sobre el disco magnético 4 están dispuestos circunferencialmente en dirección radial unos imanes permanentes 5 en orientación alterna, es decir siempre alternando con el polo norte y el polo sur apuntando en la dirección del estator, es decir, en la dirección axial. En este contexto, el número de imanes permanentes 5 es siempre un número par. El número de imanes permanentes 5 corresponde exactamente al doble del número de devanados por fase.

En el ejemplo de realización mostrado en la Figura 1, un módulo 18 de bobina individual puede estar hecho a partir de dos discos 6 de bobina, pero también puede estar previsto conectar tres o más de estos discos 6 de bobina entre sí y de este modo obtener el módulo 18 de bobina. Durante el funcionamiento se puede conducir un medio de refrigeración dentro de una cavidad formada entre los discos 6 de bobina individuales. La estructura del motor más simple, pero al mismo tiempo eficientemente operable, está formada por un solo módulo 18 de bobina con un solo disco 6 de bobina y dos discos magnéticos 4, pero también puede estar previsto disponer más módulos 18 de bobina y discos magnéticos 4, siendo el número de discos magnéticos 4 preferiblemente una unidad mayor que el número de los módulos 18 de bobina. Las ventajas de un diseño modular correspondiente se obtienen precisamente, con un diseño correspondiente de los árboles y cojinetes, mediante la cantidad variable de discos 18 de bobina y discos magnéticos 4 montados. Además de una combinación de los dos módulos, el módulo 18 de bobina y el disco magnético 4, la variación de los módulos individuales conduce a una mayor flexibilidad en el diseño de los módulos. El módulo 18 de bobina y el disco magnético 4 se pueden ajustar independientemente uno del otro, por ejemplo, puede ser necesaria únicamente una adaptación de los imanes permanentes 5, mientras que el resto de la estructura permanece sin cambios.

En la Figura 2, en una vista en planta o superior, es decir, a lo largo de una dirección normal tanto perpendicular a la longitud como perpendicular a la anchura del módulo 18 de bobina, se muestra un soporte 15 de bobina que forma el disco 6 de bobina con devanados 13 dispuestos sobre el mismo. Las características recurrentes están provistas de símbolos de referencia idénticos en esta figura, al igual que en las siguientes figuras. El soporte 15 de bobina es redondo en vista en planta o superior, es decir, el tamaño de la longitud corresponde exactamente al tamaño de la anchura, y está hecho de un material aislante eléctrico. Sobre el soporte 15 de bobina están dispuestos varios devanados 13 individuales en dirección radial circunferencialmente alrededor de un punto central 14 del soporte 15 de bobina, estando cada uno de los devanados 13 aislado eléctricamente con respecto a los devanados 13 directamente adyacentes. En el punto central 14, el eje de rotación de la máquina eléctrica corta el soporte 15 de bobina. En el ejemplo de realización representado en la Figura 2, estos devanados 13 presentan un enrollamiento trifásico. Cada devanado consta de varias vueltas de cordón. Como resultado de ello, cada tercer devanado 13 está configurado de la misma manera en términos de su disposición en el conjunto. Estos devanados 13 también están colocados de manera idéntica con respecto a su alineación y disposición en profundidad: por lo tanto, mediante los devanados 13 visibles en la Figura 1 como capa superior se forma una primera fase.

Cada uno de los devanados 13 tiene dos áreas activas 16 que se extienden en dirección radial a partir del punto central 14 del disco 6 de bobina, que contribuyen al par del motor, y dos áreas pasivas 17a y 17b que se extienden en dirección tangencial en sus bordes radialmente exterior e interior, es decir, un área pasiva 17a radialmente interior y un área pasiva 17b radialmente exterior. Las áreas pasivas 17b interiores, que por lo tanto están dispuestas más cerca del punto central 14 que las áreas pasivas 17b exteriores, tienen menor longitud que las áreas pasivas 17b exteriores. Las áreas activas 16 de diferentes devanados 13 no se superponen entre sí en una vista en planta o superior, es decir, en una vista a lo largo del árbol 2 de motor, cada una de las áreas pasivas 17a y 17b de uno de los devanados 13 cubre en cada caso parcialmente las áreas 17a y 17b pasivas correspondientes de los dos devanados 13 inmediatamente adyacentes.

Los círculos K1 y K2 representan aquí los límites radialmente interior y radialmente exterior de las áreas activas 16. Esto significa que las áreas activas 16 se extienden desde el círculo interior K1 hasta el círculo exterior K2. Las áreas de los devanados que se encuentran fuera de estos círculos K1 y K2 se asignan a las áreas pasivas 17a y 17b.

En el ejemplo de realización mostrado en la Figura 2, cada una de las tres fases está formada por dientes individuales, es decir, devanados 13 individuales; los devanados 13 individuales están arrollados varias veces de forma circunferencial, pero también puede estar prevista una única vuelta. Una particularidad consiste en que las diferentes fases en las áreas activas 16 estructuradas en forma de radios están situadas una al lado de la otra en un solo plano. En la Figura 2, estas áreas activas 16 están identificadas por las dos líneas circulares sobre los devanados 13. Por lo tanto, las áreas activas 16 son también idénticas en cada caso en su forma y dimensiones, mientras que las áreas pasivas 17a y 17b están construidas de manera diferente tanto en términos de forma como en términos de dimensiones.

Las áreas pasivas 17a y 17b presentan superposiciones siempre de dos dientes adyacentes, con lo que las fases individuales tienen que realizar un cambio de plano. Sin un cambio en la sección transversal, el espesor del disco 6 de bobina se duplica en la dirección axial en el área de las áreas pasivas 17a y 17b en caso de un solapamiento directo. Mediante un cambio en la sección transversal, es decir, un cambio en la relación espesor-anchura o en la relación altura-anchura, de los devanados 13 se puede influir en un aumento de una distancia axial de los imanes permanentes 5 resultante de ello. La relación entre el espesor del devanado 13 respectivo en las áreas activas 16 y el espesor en las áreas pasivas 17a y 17b es de exactamente 2 en el ejemplo de realización ilustrado. En este contexto, de forma simplificada, se puede suponer que el espesor o la altura de las áreas activas 16 (que en el ejemplo de realización ilustrado están todas configuradas de forma idéntica en términos de su espesor) en la dirección axial está normalizado a 1, mientras que las áreas pasivas 17a y 17b (que en el ejemplo de realización ilustrado también están todas configuradas de forma idéntica en términos de su espesor) presentan un espesor menor, de 0,75, en relación con este espesor normalizado, pero, en una vista lateral, estos espesores de las áreas pasivas 17a y 17b suman solo 1,5 debido a su disposición en alineación una detrás de la otra. Una disposición de este tipo se muestra, por ejemplo, en la parte derecha de la vista en sección de la Figura 2. Mientras que las áreas pasivas 17a y 17b en sí mismas presentan en cada caso un espesor o altura menor que las áreas activas 16, en la disposición superpuesta de los devanados 13 las áreas pasivas 17 aparecerán más gruesas debido a las superposiciones y en la parte media resulta un espacio constructivo adicional en el que los imanes permanentes 5 se pueden acercar más a las áreas activas 16. En la parte inferior de la Figura 2 está representado esquemáticamente un recorrido de la parte exterior de las áreas pasivas 17b. En este contexto queda claro que cada tercer devanado 13 realiza un cambio de plano en su área pasiva 17b. En el ejemplo de realización mostrado, el número de devanados 13 corresponde a un múltiplo entero de tres, de modo que los devanados 13 permiten un funcionamiento trifásico. Por lo tanto, en total se forman tres ramales de fases diferentes a partir de los devanados 13, estando situadas todas las áreas activas 16 de los devanados 13 en un solo plano en una vista lateral, mientras que las áreas pasivas 17a y 17b están distribuidas en dos planos. Dos fases están en cada caso en un plano y una tercera fase realiza un cambio de plano adicional.

Por ejemplo, en lugar de en la dirección axial, dos fases se pueden apilar o colocar una junto a la otra en la dirección radial mediante un cambio correspondiente en la sección transversal, lo que conduce a un aumento del tamaño del disco 6 de bobina en la dirección radial. Cuando la altura o espesor de las áreas pasivas 17a y 17b se duplica en la dirección radial, se compensa una duplicación de las dos fases en la dirección axial y resulta un plano para todo el disco 6 de bobina. Por lo tanto, resulta un módulo 18 de bobina sin hierro con enrollamiento trifásico y con cambio de sección transversal adaptable de los devanados 13 y, por consiguiente, con altura axial ajustable del módulo 18 de bobina para su utilización en motores eléctricos de flujo axial sin hierro.

En el ejemplo de realización mostrado en la Figura 2, en cada caso ocho devanados 13 dispuestos en círculo y conectados eléctricamente en serie forman una bobina. Tres de estas bobinas se combinan con el soporte 15 de bobina en el disco 6 de bobina y el módulo 18 de bobina de acuerdo con las tres fases de la corriente eléctrica.

En otros ejemplos de realización también es posible pegar entre sí dos o más discos 6 de bobina o unirlos entre sí de otro modo mediante unión por material o unión forzada, para de este modo obtener el módulo 18 de bobina. El tamaño de la cavidad entre las áreas activas 16 se puede adaptar cambiando la sección transversal de la estructura de la bobina formada por los devanados 13.

La Figura 3 muestra en una vista lateral esquemática un cambio de sección transversal correspondiente en el disco 6 de bobina. En la parte izquierda de la Figura 3, bajo la relación 1:1, está representado esquemáticamente un devanado 13 en el que las áreas pasivas 17a y 17b solo tienen la mitad de espesor que las áreas activas 16. En un solo disco 6 de bobina, solo se superponen las áreas pasivas 17 parcialmente (y nunca por completo), pero nunca las áreas activas 16. Las áreas activas 16 de mayor espesor están dispuestas una detrás de la otra en el mismo plano en la vista izquierda de la Figura 3, mientras que las áreas pasivas 17a y 17b sólo tienen la mitad de espesor que éstas a causa del cambio de sección transversal y, debido a los planos diferentes, dan como resultado una relación total entre las áreas activas 16 y las áreas pasivas 17a y 17b de 1:1, es decir, la suma de los espesores de las áreas pasivas 17 corresponde exactamente al espesor de las áreas activas 16 en sección transversal.

En el dibujo central de la Figura 3 con la relación 1:1,5, el disco 6 de bobina se muestra de nuevo en sección transversal. En la vista en sección transversal mostrada, el total de las áreas pasivas 17, como resultado de la superposición, es ahora exactamente 1,5 veces más grueso que las áreas activas 16, que, debido a su disposición una detrás de la otra, requieren menos espacio de construcción vistas de lado. Los dos ejemplos de realización mostrados bajo 1:1,5 muestran diferentes cambios de plano, por lo que en el primer ejemplo de realización (izquierda) se crea una cavidad a la derecha del área activa 16 y en el segundo ejemplo de realización (derecha) se crean dos cavidades a ambos lados del área activa 16. Los imanes de la disposición de imanes se pueden insertar en cavidades formadas de este modo y, por lo tanto, se puede reducir la distancia o espacio axial entre las áreas activas 16 y los imanes permanentes 5 (aunque la misma no puede desaparecer por completo). Por tanto, el espacio de construcción disponible se utiliza de forma más eficiente. Alternativamente, las cavidades que se forman también se pueden usar para la refrigeración.

Por último, en la parte derecha de la Figura 3 se muestra una relación de 1:0,7. Los tres ejemplos de realización representados muestran la formación de cavidades mediante cambios correspondientes en la sección transversal y el plano en las áreas pasivas 17a y 17b. Estas cavidades también se pueden utilizar para la refrigeración. En los ejemplos de realización descritos, para los devanados 13 se utilizan preferiblemente cordones flexibles de cobre o aluminio con un diámetro de menos de 2 mm, en concreto de 1,2 mm en el ejemplo de realización mostrado, que consisten en varios hilos individuales aislados eléctricamente con un diámetro de menos de 0,2 mm, pero por regla general de 0,05 mm en el ejemplo de realización mostrado.

Una cavidad formada entre las áreas activas 16, configuradas como nervios, de los discos 6 de bobina que forman el módulo 18 de bobina se puede utilizar para el flujo de un medio de refrigeración. Para el sellado hidráulico, en este caso los discos 6 de bobina se pegan en un lado orientado hacia del disco magnético 4 a una lámina estanca a los fluidos hecha de un material no conductor de la electricidad, de modo que el módulo 18 de bobina formado por varios discos 6 de bobina se sella con respecto al exterior. En este contexto, las cavidades pueden ser rectangulares, triangulares o trapezoidales, o estar configuradas en formas complejas.

En la ilustración izquierda de la Figura 4 está representado uno de los devanados 13 en una vista en planta o superior correspondiente a la ilustración de la Figura 2. En la vista en sección a través del devanado 13 mostrada en la parte derecha de la Figura 4 se puede ver que el espesor es mayor en las áreas activas 16 que en las áreas pasivas 17.

Como en la Figura 2, los círculos K1 y K2 representan la extensión de las áreas activas 16.

En una vista en planta o superior correspondiente a la Figura 2, la Figura 5 muestra un módulo 18 de bobina en el que dos discos 6 de bobina están dispuestos uno detrás de otro en la dirección axial y están incrustados en cada caso en un anillo 20 de soporte de bobina que complementa el soporte 15 de bobina, saliendo del anillo 20 de soporte de bobina contactos eléctricos 19 de los devanados 13. En este ejemplo de realización, el anillo 20 de soporte de bobina está hecho de un tejido de fibra de vidrio-resina epoxi.

En la Figura 6 se muestra el módulo 18 de bobina en una vista en sección, estando dispuestos los dos discos 6 de bobina combinados entre sí de tal modo que entre las áreas 16 activas de ambos discos 6 de bobina está formada una cavidad 21. Dado que los discos de bobina están sellados de manera estanca a los fluidos por medio de una lámina, en dicha cavidad 21 se puede introducir un medio de refrigeración.

La Figura 7 muestra un lado interior de un disco 6 de bobina de un módulo de bobina para una máquina eléctrica, a partir del cual se explica con más detalle la geometría de refrigeración. El disco 6 de bobina tiene un soporte 15 de bobina hecho de un material aislante eléctrico y al menos un devanado 13 hecho de un material conductor de la electricidad, que está dispuesto sobre o en el disco 6 de bobina rodeando un punto central 14 de al menos un disco 6 de bobina.

Los devanados 13 son ventajosamente los devanados con áreas activas 16 y áreas pasivas 17a, 17b descritos con más detalle en este documento, no superponiéndose las áreas activas 16 de diferentes devanados 13, pero cada área pasiva 17a, 17b de uno de los devanados 13 cubre parcialmente las áreas pasivas correspondientes 17a, 17b de los dos devanados 13 inmediatamente adyacentes, y en las áreas activas 16 el devanado respectivo 13 tiene un mayor espesor en la dirección axial en sección transversal que en las áreas pasivas 17. En el caso del devanado 13, sin embargo, también puede ser un tipo diferente de devanado. Al menos un enrollamiento 13 también puede estar realizado, por ejemplo, como al menos un enrollamiento dispuesto en forma de meandro alrededor del punto central 14.

El disco 6 de bobina también tiene un rebaje o escotadura 22 esencialmente anular. El rebaje o escotadura 22 está ubicado en el lado interior del disco 6 de bobina, es decir, el lado que mira hacia el otro disco de bobina en el módulo de bobina, de modo que el rebaje o escotadura 22 está encerrado dentro de los dos discos de bobina y forma así el canal de refrigeración. El rebaje o escotadura 22 tiene un borde exterior 24 y un borde interior 26 a partir del cual se rebaja el rebaje o escotadura 22 con respecto a la superficie restante del disco 6 de bobina. Esto significa que el lado interior del disco 6 de bobina, aparte del rebaje o escotadura 22, se encuentra esencialmente en un plano, de modo que los bordes 24 y 26 representan cada uno la transición del lado interior plano del disco 6 de bobina al rebaje o escotadura 22. Aunque el rebaje o escotadura 22 está diseñado exactamente como un anillo en este ejemplo de realización, no tiene que tener una forma de anillo exacta de acuerdo con la invención. El rebaje o escotadura 22 se extiende esencialmente alrededor del punto central 14 y no se encuentra en el mismo punto central 14. Sin embargo, el rebaje o escotadura 22 puede tener uno o más nervios, que se explican con más detalle en otra parte de este documento, que interrumpen el rebaje o escotadura 22. Además, el borde interior 26 y/o el borde exterior 24 del rebaje o escotadura 22 no necesitan ser exactamente circulares y pueden tener forma poligonal o irregular, por ejemplo.

El borde interior 26 del rebaje o escotadura 22 se encuentra en el área de transición de las áreas activas 16 a las áreas pasivas interiores 17a de los devanados 13. El borde exterior 24 del rebaje o escotadura 22 se sitúa en el área radialmente más exterior de las áreas pasivas exteriores 17b de los devanados 13. Esta disposición del rebaje o escotadura 22 puede ser ventajosa ya que las áreas pasivas radialmente interiores 17a son más gruesas que las áreas pasivas radialmente exteriores 17b debido al espacio limitado y las áreas pasivas interiores 17a de inmediato los devanados adyacentes 13 se superponen en contraste con las áreas activas 16, de modo que el espesor total en la dirección axial de las áreas pasivas radialmente interiores 17a es mayor que el espesor de las áreas activas 16. Por lo tanto, el espacio para el rebaje o escotadura 22 está disponible en el área de las áreas activas 16 y posiblemente en el área de las áreas pasivas exteriores 17b. Alternativamente, el borde exterior 24 del rebaje o escotadura 22 también puede estar situado en la transición entre las áreas activas 16 y las áreas pasivas radialmente exteriores 17b.

Debe mencionarse que si el diseño de la máquina eléctrica es lo más óptimo posible, puede ser ventajoso disponer el rebaje o escotadura 22 como se describe. Sin embargo, el rebaje o escotadura 22 se puede disponer de manera diferente, por ejemplo, donde el espacio, la capacidad y/o la eficiencia se vean comprometidos.

El rebaje o escotadura 22 puede tener diferentes secciones transversales, como se muestra en las Figuras 8A a 8D a modo de ejemplo. Las Figuras 8A a 8D muestran cada una una vista en sección en el plano B-B que se muestra en la Figura 7.

La Figura 8A muestra un rebaje o escotadura 22 con una sección transversal rectangular. El rebaje o escotadura 22 tiene una superficie lateral exterior 30, una superficie inferior 28 y una superficie lateral interior 32, siendo las superficies laterales interior y exterior 30, 32 respectivamente ortogonales a la superficie inferior 28 y siendo la superficie inferior 28 paralela al lado interior. del disco de bobina. El rebaje o escotadura 22 tiene así una profundidad 34 constante a lo largo de la dirección radial desde el interior hacia el exterior, es decir, desde el borde interior 26 hasta el borde exterior 24.

La Figura 8B muestra un rebaje o escotadura 22 con una sección transversal trapezoidal. En contraste con la sección transversal que se muestra en la Figura 8A, las superficies laterales 30 y 32 no son ortogonales a la superficie inferior 28, sino que están inclinadas a la superficie inferior 28, de modo que la profundidad del rebaje o escotadura 22 en el área de las superficies laterales 30, 32 hacia la superficie inferior 28 aumenta constantemente. En el área de la superficie inferior 28, la altura puede volver a ser constante, como se describe con referencia a la Figura 8A.

La Figura 8C muestra un rebaje o escotadura 22 con una profundidad 34a, 34b que aumenta en la dirección radial desde el interior hacia el exterior, es decir, desde el borde interior 26 hasta el borde exterior 24. Es decir, la superficie inferior 28 es al menos parcialmente no paralela al lado interior del disco de bobina. Por lo tanto, una parte de la superficie inferior 28, como una parte radialmente exterior de la superficie inferior 28, puede ser paralela al lado interior del disco de bobina, mientras que otra parte de la superficie inferior 28, como una parte radialmente interior de la superficie inferior 28 puede estar inclinada de manera que la profundidad 34a, 34b del rebaje o escotadura 22 aumente radialmente desde el interior hacia el exterior. Además, la superficie del lado interior 32 y la superficie del lado exterior 30 pueden ser ortogonales o en ángulo con respecto al lado interior del disco de bobina. En el presente ejemplo, la superficie del lado exterior 30 es ortogonal al lado interior del disco de bobina, mientras que la superficie del lado interior 32 forma un ángulo con el mismo.

El rebaje o escotadura 22 puede estar dispuesta en el disco de bobina de tal manera que la parte descrita anteriormente de la superficie inferior 28 que se encuentra paralela al lado interior del disco de bobina se encuentra en el área de las áreas pasivas 17b radialmente exteriores de los devanados, incluyendo sus áreas que discurren radialmente en las que se produce un cambio en la sección transversal. La parte inclinada de la superficie inferior 28 se encuentra en el área de las áreas activas en abanico de los devanados. La superficie lateral interna 32 se encuentra en el área de las áreas pasivas interiores de los devanados, en las que se produce un cambio en la sección transversal.

Esta sección transversal del rebaje o escotadura 22 mostrada en la Figura 8C puede estar presente en particular cuando las áreas activas de los devanados están "en abanico" como se explica en este documento. Esta forma de rebaje o escotadura también se denomina geometría "V-Cooling".

La Figura 8D muestra una sección transversal de un rebaje o escotadura 22 en el que las transiciones desde el lado interior del disco de bobina a la superficie lateral interior 32, a la superficie inferior 28 y a la superficie lateral exterior 30 son suaves y/o continuas. Estas transiciones constantes y/o continuas también son posibles para las secciones transversales mostradas en las Figuras 8A a 8C.

El rebaje o escotadura 22 también puede tener una forma de sección transversal resultante de una combinación de las secciones transversales mostradas en las Figuras 8A a 8D.

Las Figuras 9A y 9B muestran una vista en planta de un devanado 13, a partir de la cual se explica con más detalle el "abanico" descrito en el contexto del documento. El devanado tiene dos áreas activas 16 que se extienden radialmente y un área pasiva 17a interior que se extiende tangencialmente, y un área pasiva 17b exterior que se extiende tangencialmente, que conectan respectivamente las dos áreas activas 16 entre sí. Tal y como se da a conocer en este documento, el espesor en dirección axial del devanado 13 en el área de las áreas activas 16 es mayor que el espesor en dirección axial de las áreas pasivas 17a, 17b. Adyacentes a las áreas activas 16, las áreas pasivas 17a, 17b tienen áreas radiales cortas 35 y 36, en las que hay cambios en la sección transversal del devanado respectivo 13, que también pueden estar asociados con un cambio de nivel. Tales áreas de transición también pueden estar ubicadas en las áreas activas 16 .

Las áreas activas 16 tienen una geometría en abanico. Es decir, en la dirección radial de adentro hacia afuera, el ancho en la dirección tangencial del devanado 13 en las áreas activas 16 aumenta, es decir, el ancho en la dirección tangencial del devanado 13 en las áreas activas 16 tiene en el punto radialmente más interior, que está en los límites del cambio de la sección transversal interior 35, un valor mínimo de 38 y en el punto radialmente más exterior, que limita con el cambio de sección transversal exterior 36, un valor máximo de 40. El ancho del devanado en los cambios de sección transversal 35, 36 pueden estar dentro y/o fuera de estos valores. El espesor en la dirección axial del devanado en las áreas activas 16 disminuye en la dirección radial desde el interior hacia el exterior, es decir, tiene un valor máximo de 42 en el punto radialmente más interior, que limita con el cambio de sección interior 35 , y en el punto radialmente más exterior, que está en el cambio de sección transversal exterior 36 adyacente, tiene un valor mínimo de 44. En los cambios de sección transversal 35, 36, el espesor del devanado puede estar dentro y/o fuera de estos valores. El área de la sección transversal del devanado 13 en las áreas activas 16 permanece esencialmente constante a lo largo de la dirección radial.

Esta forma de devanado con las áreas activas 16 en abanico se puede combinar ventajosamente con el rebaje o escotadura que se muestra en la Figura 8C, es decir, la "Geometría de refrigeración en V". Esto se muestra en la Figura 10, por ejemplo.

La Figura 10 muestra una vista en sección a través de un módulo 18 de bobina. El módulo de bobina tiene discos de bobina 6 primero y segundo, cada uno de los cuales tiene devanados 13 que tienen la geometría en abanico mostrada en las Figuras 9A y 9B. El primer y segundo disco 6 de bobina tienen cada uno un rebaje o escotadura 22 esencialmente en forma de anillo, cada uno de los cuales se extiende desde los cambios de sección transversal internos 35 de los devanados 13 hasta las áreas pasivas exteriores 17b de los devanados. Entre los cambios en la sección transversal 35 y 36, la profundidad de los rebajes o escotaduras 22 aumenta continuamente de manera radial desde adentro hacia afuera, de modo que los rebajes o escotaduras tienen la denominada geometría de "V-Cooling".

En el presente caso, tanto el primer como el segundo disco 6 de bobina presentan un rebaje o escotadura 22 que, cuando el módulo 18 de bobina está montado, se encuentra exactamente uno frente al otro, y delimita y forma así el canal de refrigeración 23.

Las Figuras 11A y 11B muestran cada una una vista en planta del lado interior de un primer disco 6a de bobina y un segundo disco 6b de bobina que están destinados a ensamblarse en un módulo de bobina. En aras de la claridad, los devanados no se muestran en estas figuras. El primer disco 6a de bobina y el segundo disco 6b de bobina tienen cada uno un rebaje o escotadura esencialmente anular 22a, 22b. Además, se forma una arista 38a en el rebaje o escotadura 22a y una arista 38b en el rebaje o escotadura, cuyo lado superior se encuentra en el mismo plano que el resto del lado interior del disco 6a, 6b de bobinaa (es decir, aparte del rebaje o escotadura 22a, 22b).

El primer disco 6a de bobina tiene además un orificio de entrada 40a, un canal de entrada 44 y un orificio de salida 42a. El puerto de entrada 44 forma una abertura de entrada 43 en la superficie lateral del rebaje o escotadura 22a. El segundo disco 6b de bobina tiene un orificio de entrada 40b, un orificio de salida 42b y un puerto de salida 46 que forma un puerto de salida 45 en la superficie lateral del rebaje o escotadura 22b.

Con esta disposición, en el estado ensamblado del módulo de bobina, el refrigerante puede fluir a través del orificio de entrada 40a, b, del canal de entrada 44, la abertura de entrada 43 hacia el canal de refrigerante formado por los rebajes o escotaduras 22a, 22b y luego a través de la salida la abertura 45 en el canal de salida 46 y el orificio de salida 42a, b fluyen, como se visualiza por medio de flechas.

La máquina eléctrica normalmente tiene varios módulos de bobina de este tipo, que están conectados entre sí a través de espaciadores de bobina. Los espaciadores de la bobina tienen orificios de entrada y salida correspondientes de modo que cuando se ensamblan, todos los orificios de entrada y salida están alineados. En este caso, los orificios de entrada y salida pueden omitirse en el módulo de bobina o en el espaciador, que se encuentra en un extremo axial de la máquina eléctrica. El refrigerante se puede suministrar y retirar a través de los orificios de entrada y salida del módulo de bobina o espaciador, que se encuentra en el extremo axial opuesto de la máquina eléctrica.

Las Figuras 12A, 12B y 12C muestran un módulo de serpentín, en base al cual se explica el "abanico" de las áreas activas aquí descritas y el "V-Cooling".

La Figura 12A muestra una vista en perspectiva del módulo 18 de bobina. El módulo de bobina comprende un primer disco 6a de bobina y un segundo disco 6b de bobina. El primer disco 6s de bobina y el segundo disco 6b de bobina están unidos entre sí de manera que los lados interiores de los mismos queden enfrentados entre sí. Los dos rebajes o escotaduras 22a, 22b previstas en el lado interior miran así una hacia la otra o se superponen, de modo que forman un canal de refrigeración 23 entre los discos de bobina 6a, 6b.

El primer disco 6a de bobina y el segundo disco 6b de bobina comprenden cada uno una pluralidad de devanados 13. Estos devanados 13 de cada disco 6a, 6b de bobina pueden configurarse de manera diferente. Un primer grupo de devanados 13a se encuentra en un primer plano, de modo que tanto las áreas activas 16a como las áreas pasivas se encuentran en el primer plano. Un segundo grupo de devanados 13b está dispuesto de manera que las áreas tangenciales se encuentran en un segundo plano desplazado del primer plano y las áreas activas 16b se encuentran en el primer plano. El cambio de nivel tiene lugar en las transiciones a las áreas activas 16b. Un tercer grupo de devanados 13c está dispuesto de tal manera que las áreas tangenciales se encuentran tanto en el primer plano como en el segundo plano, de manera que hay un cambio de plano en las áreas tangenciales. Además, hay un cambio de plano de la parte del área tangencial que se encuentra en el segundo plano al área activa 16c que se encuentra en el primer plano. De este modo, todas las áreas activas 16a, 16b y 16c de uno de los discos de bobina 6a, 6b se encuentran en un primer plano.

La Figura 12B muestra una vista en planta o superior del módulo 18 de bobina. Los devanados tienen áreas activas 16 y áreas pasivas 17a, 17b tal como se describe en esta memoria. Puede verse claramente que las áreas activas 16 de los devanados 13 tienen la forma en abanico descrita en esta memoria.

Además, los devanados que se muestran en la Figura 12A son 13a, 13b y 13c. Es claramente visible que sus áreas activas adyacentes 16a, 16b, 16c esencialmente se unen entre sí, de modo que preferiblemente no hay espacio. La Figura 12C muestra una vista en perspectiva del módulo 18 de bobina con algunos de los devanados omitidos para que el canal 23 entre el primer disco 6a de bobina y el segundo disco 6b de bobina se pueda ver claramente. Esto significa que se forma un espacio entre los devanados 13d del primer disco 6a de bobina y los devanados 13e del segundo disco de bobina, cuyo espacio aumenta en su altura axial (o espesor en la dirección axial) desde adentro hacia afuera radialmente.

La Figura 13 muestra un vehículo 50 con una máquina eléctrica 52 descrita en este documento.

La Figura 14 muestra una máquina herramienta 54 con una máquina eléctrica 56 descrita en este documento.

Las características de las diversas formas de realización que solo se describen en los ejemplos de realización se pueden combinar entre sí y reivindicar individualmente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Módulo (18) de bobina para máquina eléctrica, que comprende:

un primer disco (6) de bobina que tiene al menos un devanado (13) de un material conductor de la electricidad; un segundo disco (6) de bobina que tiene al menos un devanado (13) de un material conductor de la electricidad;

caracterizado por que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina comprende/comprenden un rebaje o escotadura (22) esencialmente anular; y

el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina están unidos entre sí de tal manera que se forma un canal de refrigeración (23) esencialmente anular para un refrigerante entre el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina por el rebaje/rebajes o escotaduras (22) esencialmente anulares.

2. Módulo (18) de bobina según la reivindicación 1, en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina presentan una abertura de entrada (43) en el área del rebaje o escotadura (22) para conducir refrigerante al interior del canal de refrigeración (23) esencialmente anular; y/o

en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina comprenden una abertura de salida (45) en el área del rebaje o escotadura (22) para conducir refrigerante desde el canal de refrigeración (23) esencialmente anular hacia el exterior.

3. Módulo (18) de bobina según la reivindicación 2, en el que el primer disco (6) de bobina y/o el segundo disco (6) de bobina comprenden una barra y/o arista (38a, 38b) en el rebaje o escotadura (22) entre la abertura de entrada (43) y la abertura de salida (45), estando configurada la barra y/o la arista (38a, 38b) de manera que el canal de refrigeración (23) esencialmente anular comprende una pared divisoria entre la abertura de entrada (43) y la abertura de salida (45).

4. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer disco (6) de bobina y el segundo disco (6) de bobina comprenden cada uno:

al menos un soporte (15) de bobina de un material aislante eléctrico y

una pluralidad de devanados individuales (13) hechos de un material conductor de la electricidad y que están dispuestos circunferencialmente en al menos un disco (6) de bobina alrededor de un punto central (14) de al menos un disco (6) de bobina, en donde

cada uno de los devanados (13) comprende dos áreas activas (16) que se extienden radialmente desde el punto central (14) y dos áreas pasivas (17b) que se extienden tangencialmente en sus bordes radialmente exterior e interior, y

en una vista en planta o superior del disco (6) de bobina, las áreas activas (16) de diferentes devanados (13) no se superponen entre sí, pero cada área pasiva (17a, 17b) de uno de los devanados (13) se superpone parcialmente a las áreas pasivas correspondientes (17a, 17b) de los dos devanados directamente adyacentes (13), caracterizado por que,

en las áreas activas (16), el devanado respectivo (13) en la sección transversal tiene un espesor mayor en la dirección axial que en las áreas pasivas (17a, 17b).

5. Módulo (18) de bobina según la reivindicación 4, en el que los rebajes o escotaduras (22) están dispuestas al menos en la zona de las áreas activas (16) que se extienden de manera radial y preferiblemente también en el área de las áreas pasivas (17b) radialmente exteriores.

6. Módulo (18) de bobina según la reivindicación 5, en el que el grosor en la dirección axial de las áreas activas (16) del devanado respectivo (13) del primer y/o segundo disco de bobina disminuye en dirección radial hacia el exterior; y en el que la anchura en la dirección tangencial de las áreas activas (16) del devanado respectivo (13) del primer y/o segundo disco de bobina aumenta en dirección radial hacia el exterior.

7. Módulo (18) de bobina según la reivindicación 6, en el que una profundidad (34, 34a, 34b) en la dirección axial del rebaje o escotadura (22) aumenta en el área de las áreas activas (16) en dirección radial hacia el exterior.

8. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la relación entre el grosor del devanado respectivo (13) en las áreas pasivas (17a, 17b) y el grosor en las áreas activas (16) es mayor o igual a 0.3 y menor que 1.

9. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que la forma del área de la sección transversal del devanado respectivo (13) cambia en una transición de una área activa (16) a una área pasiva (17a, 17b).

10. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado por que todas las áreas activas (16) de diferentes devanados (13) están dispuestas en un solo plano en una vista lateral.

11. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado por que los devanados están formados por una fina hebra de una pluralidad de hilos que están eléctricamente aislados entre sí y que tienen un diámetro de hilo inferior o igual a 0,1 mm.

12. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, caracterizado por que un número de los devanados (13) corresponde a un múltiplo entero de tres, de manera que los devanados (13) permiten un funcionamiento trifásico.

13. Módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizado por que un área pasiva interior (17a) y un área pasiva exterior (17b) de uno de los devanados (13) difieren en espesor en la dirección axial; en el que el espesor del área pasiva exterior (17b) de uno de los devanados (13) se selecciona preferentemente de modo que la relación entre el espesor de este área y el espesor de las áreas activas (16) sea inferior o igual a 0,5.

14. Máquina eléctrica que comprende una disposición de cojinetes (1, 3) y un eje o árbol (2) guiado en la disposición de los cojinetes (1,3), en la que al menos un módulo magnético (4) comprende una pluralidad de imanes permanentes (5) y al menos un módulo (18) de bobina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 están dispuestos concéntricamente a lo largo del eje o árbol (2).

15. Vehículo (50) o máquina herramienta (54) que comprende una máquina eléctrica según la reivindicación 14.