ES2930033T3 - Máquina de reluctancia conmutada con índice de fase de polo impar - Google Patents

Abstract

En el presente documento se describen varias realizaciones para configuraciones de máquinas de reluctancia conmutada. En al menos una realización, una máquina de reluctancia conmutada configurada de acuerdo con las enseñanzas del presente documento comprende un estator que incluye un número predeterminado de polos salientes del estator (Ns), un rotor montado de forma giratoria con respecto al estator, comprendiendo el rotor una pluralidad de polos salientes del estator (Ns). polos del rotor, y una pluralidad de bobinas dispuestas alrededor del número predeterminado de polos del estator para formar al menos una fase de la máquina de reluctancia conmutada, donde los polos del rotor y los polos del estator están dispuestos simétricamente, y un número de polos del rotor está relacionado con N s y un número de fases según: i) (Ns/m)k techo (mod (k,m)/m) para un número impar de fases, y ii) (Ns/m)k techo (mod(k, m/2)/m/2) para un número par de fases, donde m es el número de fases y k es un índice de configuración basado en N s y m. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina de reluctancia conmutada con índice de fase de polo impar

Referencia cruzada a solicitud relacionada

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. 62/161,907 presentada el 15 de mayo de 2015.

Campo técnico

Las realizaciones descritas se relacionan en general con una máquina de reluctancia conmutada, y en particular, con un método de fabricación de una máquina de reluctancia conmutada que tiene un número impar de polos de estátor por fase.

Antecedentes

Las máquinas eléctricas se han aplicado como motores y generadores en un amplio rango de industrias durante más de un siglo. Una máquina de reluctancia es una máquina eléctrica en la cual el torque se produce por la tendencia de la parte móvil de la máquina a moverse a una posición donde se maximiza la inductancia de un devanado excitado. Una máquina de reluctancia conmutada es un tipo de una máquina de reluctancia donde los devanados se energizan como una función de la posición de la parte móvil de la máquina.

Las máquinas de reluctancia conmutadas convencionales típicamente tienen devanados concentrados alrededor de cada polo de estátor para generar un campo electromagnético. Típicamente, en una máquina de reluctancia conmutada, dependiendo del número de polos en cada fase, los devanados alrededor de los polos de estátor se conectan en serie y/o en paralelo para crear devanados de fase. Cuando se energiza una fase, el flujo generado por los devanados de bobina cierra su trayectoria a través del rotor y el polo de rotor más cercano gira para entrar en alineación con el polo de estátor. Debido a la doble prominencia, es decir los polos salientes alrededor tanto del estátor como del rotor, cuando el polo de rotor se mueve hacia el polo de estátor, cambia la longitud de entrehierro, y, por tanto, la energía almacenada.

Sin embargo, las máquinas de reluctancia conmutada convencionales a menudo sufren ondulación de alto torque, baja densidad de torque, vibración y ruido acústico.

El documento EP2611008A2 divulga un motor de reluctancia conmutada que incluye una parte de rotor que incluye un núcleo de rotor y polos de rotor, cada uno formado para sobresalir desde el núcleo de rotor; y una parte de estátor que incluye un yugo de estátor que recibe de manera giratoria la parte de rotor en el mismo y polos salientes de estátor formados cada uno para sobresalir desde el yugo de estátor de tal manera que enfrente los polos de rotor, en donde una relación del número de polos salientes de estátor con el número de polos de rotor es (6 x n 9):((6 x n 9) 1) o (6 x n 9):((6 x n 9) -1), (n = 0, 1,2...), (donde n= 0, 1,2...)

El documento US7015615B2 divulga una SRM de dos fases (TPSRM) que incluye un estátor que tiene una pluralidad de polos y un material posterior ferromagnético o de hierro, y un rotor que tiene una pluralidad de polos y un material posterior ferromagnético o de hierro. Una corriente que fluye a través de bobinas devanadas alrededor de un primer conjunto de la pluralidad de polos de estátor induce una corriente de flujo a través del primer conjunto de polos de estátor y porciones del material posterior de estátor durante una primera fase de excitación. Una corriente que fluye a través de bobinas devanadas alrededor de un segundo conjunto de la pluralidad de polos de estátor induce una corriente de flujo a través del segundo conjunto de polos de estátor y porciones del material posterior de estátor durante una segunda fase de excitación. Los números de polos de estátor y para la TPSRM se seleccionan de tal manera que sustancialmente no se produzca una inversión de flujo en ninguna parte del material posterior de estátor como resultado de la transición entre la primera y segunda fases de excitación.

Resumen

Realizaciones de la invención están definidas por las reivindicaciones anexas.

Un ejemplo descrito en este documento proporciona una máquina de reluctancia conmutada que comprende un estátor que incluye un número predeterminado de polos de estátor, en donde cada polo de estátor es un polo saliente; un rotor montado de manera giratoria con respecto al estátor, comprendiendo el rotor una pluralidad de polos de rotor, en donde la pluralidad de polos de rotor son polos salientes, y una pluralidad de bobinas provistas alrededor del número predeterminado de polos de estátor para formar al menos una fase de la máquina de reluctancia conmutada, la pluralidad de bobinas adaptadas para portar corriente eléctrica para generar flujo magnético en el número predeterminado de polos de estátor, en donde la pluralidad de polos de rotor y el número predeterminado de polos de estátor están dispuestos simétricamente, y en donde un número de polos de rotor está relacionado con el número predeterminado de polos de estátor y un número de fases de acuerdo con:

si el número de fases es un número impar, y

si el número de fases es un número par,

en donde Ns es el número predeterminado de polos de estátor, m es el número de fases, y k es un índice de configuración basado en el número predeterminado de polos de estátor y el número de fases.

En otro ejemplo descrito en este documento, se proporciona una máquina de reluctancia conmutada que tiene polos de rotor salientes y polos de estátor salientes en una relación numérica definida por la fórmula:

Nr = )kceil(!ÜS£S¡^)

^ ' m ' , para un número impar de fases, y

N r = ( m ) kCeÍ l { -----Ü ₂ T2- ) _{, para un nu} . _{mero par} H _de f _fases,

en donde Ns es un número de polos de estátor salientes, Nr es un número de polos de rotor salientes, m es un número de fases, y k es un índice de configuración basado en el número de polos de estátor salientes y el número de fases, y en donde los polos de estátor salientes y los polos de rotor salientes están dispuestos simétricamente.

En otro ejemplo descrito en este documento, se proporciona un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada que tiene un número de polos de rotor y un número de polos de estátor, incluyendo el método determinar uno del número de polos de rotor y el número de polos de estátor; determinar un número de fases; determinando el otro del número de polos de rotor y el número de polos de estátor de acuerdo con

si el número de fases es un número impar, y

si el número de fases es un número par,

en donde Ns es el número predeterminado de polos de estátor, m es el número de fases, y k es un índice de configuración basado en el número predeterminado de polos de estátor y el número de fases; proporcionar un estátor que tiene el número de polos de estátor, en donde cada polo de estátor es un polo saliente y los polos de estátor están dispuestos simétricamente; montar de manera giratoria un rotor con respecto al estátor, teniendo el rotor el número de polos de rotor, en donde los polos de rotor que son polos salientes en los polos de rotor están dispuestos simétricamente; y devanar una pluralidad de bobinas alrededor del número de polos de estátor para formar el número de fases de la máquina de reluctancia conmutada, la pluralidad de bobinas adaptadas para portar corriente eléctrica para generar flujo magnético en el número de polos de estátor.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, un índice de fase de polo es un número impar, donde el índice de fase de polo es una relación del número predeterminado de polos de estátor con el número de fases.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, el número predeterminado de polos de estátor es un número par si el número de fases es un número par, y el número predeterminado de polos de estátor es un número impar si el número de fases es un número impar.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, el índice de configuración se determina de acuerdo con:

si el número de fases es un número par, y

fm+l tn+l ^ m+l ^ 1

l 2 ’ 2 ' 2 ' " ' i si el número de fases es un número impar.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, la pluralidad de bobinas se proporciona alrededor del número predeterminado de polos de estátor en una configuración mutuamente acoplada.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, el número predeterminado de polos de estátor y la pluralidad de polos de rotor están dispuestos en una configuración seleccionada del grupo que consiste en una configuración de rotor interior, una configuración de rotor exterior, una configuración de flujo axial, una configuración lineal, una configuración de múltiples rotores y una configuración de múltiples estátores.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, el número predeterminado de polos de estátor es equidistante entre sí para proporcionar una disposición simétrica.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, la pluralidad de polos de rotor son equidistantes entre sí para proporcionar una disposición simétrica.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, el número predeterminado de polos de estátor y la pluralidad de polos de rotor se fabrican usando un material magnético blando.

En diversos ejemplos de una máquina de reluctancia conmutada y/o un método para fabricar una máquina de reluctancia conmutada, cada polo de estátor del número predeterminado de polos de estátor tiene una posición eléctrica determinada de acuerdo con:

^{N s_eiect - m o d { { N s mec_ - N r mec} )iVr 180°, 360)

donde Ns_elect es la posición eléctrica de un polo de estátor, Ns_mec. es una posición mecánica del polo de estátor, y Nr mec es una posición mecánica de un polo de rotor, donde la posición mecánica de cada polo de estátor se determina

360

T _{l ps} —

de acuerdo con 0s[p] = Tps(p ■ 1), donde ^¡Ve y p = 1, 2, ..., s, en donde 0s[p] es la posición mecánica de cada polo de estátor, y

¡Jl iy donde la posición mecánica de cada polo de rotor se determina de acuerdo con 0r[t] = Tpr( t - 1), donde T , y t = 1,2, ..., Nr, en donde 0r[t] es la posición mecánica de cada polo de rotor.

Otras características y ventajas de la presente solicitud serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos acompañantes. Debe entenderse, sin embargo, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la solicitud, se dan únicamente a modo de ilustración, dado que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones anexas serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de esta descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

Para un mejor entendimiento de las diversas realizaciones descritas en este documento, y para mostrar más claramente cómo pueden llevarse a efecto estas diversas realizaciones, se hará referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos acompañantes que muestran al menos una realización de ejemplo y que ahora se describirán brevemente.

La figura 1A ilustra una máquina de reluctancia conmutada 18/12 convencional.

La figura 1B ilustra una máquina de reluctancia conmutada 8/10 convencional.

La figura 2 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 12/8 trifásica de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 3 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 6/10 trifásica de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 4 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 24/18 de cuatro fases de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 5 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 9/12 trifásica de acuerdo con una realización de ejemplo.

La figura 6 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 9/12 trifásica de acuerdo con otro ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 7 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 9/12 trifásica de acuerdo con otro ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 8 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 9/12 trifásica de acuerdo con un ejemplo adicional fuera del alcance de la invención reivindicada.

La figura 9 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 9/12 trifásica de acuerdo con otra realización de ejemplo.

La figura 10 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 15/20 trifásica de acuerdo con una realización de ejemplo.

La figura 11 ilustra una máquina de reluctancia conmutada 20/15 de cuatro fases de acuerdo con una realización de ejemplo.

Los dibujos se proporcionan con los propósitos de ilustrar diversos aspectos y características de las realizaciones de ejemplo descritas en este documento. Para simplicidad y claridad de ilustración, los elementos que se muestran en las figuras no necesariamente han sido dibujados a escala. Adicionalmente, cuando se considere apropiado, los números de referencia pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos correspondientes o análogos.

Descripción detallada

A continuación se describirán diversos aparatos o procesos para proporcionar un ejemplo de al menos una realización de la materia objeto reivindicada. Ninguna realización descrita a continuación limita cualquier materia objeto reivindicada y cualquier materia objeto reivindicada puede cubrir procesos, aparatos, dispositivos o sistemas que difieran de los descritos a continuación. La materia objeto reivindicada no se limita a aparatos, dispositivos, sistemas o procesos que tengan todas las características de cualquier aparato, dispositivo, sistema o proceso descrito a continuación o características comunes a múltiples o todos los aparatos, dispositivos, sistemas o procesos descritos a continuación. Es posible que un aparato, dispositivo, sistema o proceso descrito a continuación no sea una realización de ninguna materia objeto reivindicada. Cualquier materia objeto que se divulgue en un aparato, dispositivo, sistema o proceso descrito a continuación que no se reivindique en este documento puede ser la materia objeto de otro instrumento de protección, por ejemplo, una solicitud de patente continua, y los solicitantes, inventores o propietarios no tienen la intención de abandonar, negar o dedicar al público ninguna tal materia objeto mediante su divulgación en este documento.

Adicionalmente, se apreciará que por simplicidad y claridad de ilustración, cuando se considere apropiado, los números de referencia pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos correspondientes o análogos. Además, se establecen numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar un entendimiento exhaustivo de las realizaciones de ejemplo descritas en este documento. Sin embargo, se entenderá por los expertos normales en la técnica que las realizaciones de ejemplo descritas en este documento pueden practicarse sin estos detalles específicos. En otros casos, los métodos, procedimientos y componentes bien conocidos no se han descrito en detalle de tal manera que no oculten las realizaciones de ejemplo descritas en este documento. También, no se debe considerar la descripción como limitante del alcance de las realizaciones de ejemplo descritas en este documento.

También debe anotarse que los términos "acoplado" o "acoplamiento" como se usan en este documento pueden tener diversos significados diferentes dependiendo del contexto en el cual se use el término. Por ejemplo, el término acoplamiento puede tener una connotación mecánica, eléctrica o magnética. Por ejemplo, como se usa en este documento, los términos "acoplado" o "acoplamiento" pueden indicar que dos elementos o dispositivos pueden conectarse directamente entre sí o conectarse entre sí a través de uno o más elementos o dispositivos intermedios a través de un elemento eléctrico, señal eléctrica, un elemento mecánico o flujo magnético tal como pero no se limita a, un alambre, un cable, o un campo magnético, por ejemplo, dependiendo del contexto particular.

Debe anotarse que los términos de grado tales como "sustancialmente", "alrededor" y "aproximadamente" como se usan en este documento significan una cantidad razonable de desviación del término modificado de tal manera que el resultado final no cambia significativamente. Estos términos de grado deben interpretarse como que incluyen una desviación del término modificado si esta desviación no negara el significado del término que modifica.

Adicionalmente, la recitación de cualquier rango numérico mediante puntos finales en este documento incluye todos los números y fracciones subsumidos dentro de ese rango (por ejemplo, 1 a 5 incluye 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.90, 4, y 5). También debe entenderse que se presume que todos los números y fracciones de los mismos están modificados por el término "alrededor", lo cual significa una variación hasta una cierta cantidad del número al cual se hace referencia si el resultado final no cambia significativamente.

Primero se hace referencia a las figuras 1A, 1B, 2, 3, y 4 que ilustran vistas en sección transversal de máquinas de reluctancia conmutada ("SRMs") convencionales. La figura 1A ilustra una vista en sección transversal de una SRM 100 18/12 convencional de acuerdo con una realización de ejemplo. La SRM 10018/12 tiene un estátor 105 y un rotor 110 ubicado dentro del estátor 105. El estátor 105 comprende dieciocho polos de estátor y el rotor 110 comprende doce polos de rotor. Como se ilustra, la SRM 100 18/12 convencional incluye un primer polo 105a de estátor, un segundo polo 105b de estátor, un tercer polo 105c de estátor, un cuarto polo 105d de estátor, un quinto polo 105e de estátor, un sexto polo 105f de estátor, un séptimo polo 105g de estátor, un octavo polo 105h de estátor, un noveno polo 105i de estátor, un décimo polo 105j de estátor, un undécimo polo 105k de estátor, un duodécimo polo 1051 de estátor, un decimotercer polo 105m de estátor, un decimocuarto polo 105n de estátor, un decimoquinto polo 105o de estátor, un decimosexto polo 105p de estátor, un decimoséptimo polo 105q de estátor y un decimoctavo polo 105rde estátor. La SRM 10018/12 convencional incluye además un primer polo 110a de rotor, un segundo polo 110b de rotor, un tercer polo 110c de rotor, un cuarto polo 110d de rotor, un quinto polo 110e de rotor, un sexto polo 110f de rotor, un séptimo polo 110g de rotor, un octavo polo 110h de rotor, un noveno polo 110i de rotor, un décimo polo 110j de rotor, un undécimo polo 110k de rotor y un duodécimo polo 1101 de rotor.

A continuación se hace referencia a la figura 1B, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 150 8/10 convencional de acuerdo con una realización de ejemplo. La SRM 1508/10 tiene un rotor 110 y un estátor 105 ubicado dentro del rotor 110. El estátor 105 comprende ocho polos de estátor y el rotor 110 comprende diez polos de rotor. Como se ilustra, la SRM 1508/10 incluye un primer polo 105a de estátor, un segundo polo 105b de estátor, un tercer polo 105c de estátor, un cuarto polo 105d de estátor, un quinto polo 105e de estátor, un sexto polo 105f de estátor, un séptimo polo 105g de estátor y un octavo polo 105h de estátor. La SRM 150 8/10 convencional también incluye un primer polo 110a de rotor, un segundo polo 110b de rotor, un tercer polo 110c de rotor, un cuarto polo 110d de rotor, un quinto polo 110e de rotor, un sexto polo 110f de rotor, un séptimo polo 110g de rotor, un octavo polo 110h de rotor, un noveno polo 110i de rotor y un décimo polo 110j de rotor.

A continuación se hace referencia a la figura 2, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 200 12/8 trifásica convencional de acuerdo con una realización de ejemplo. La SRM 200 tiene un estátor 205 y un rotor 210 ubicado dentro del estátor 205. El estátor 205 comprende doce polos de estátor y el rotor 210 comprende ocho polos de rotor. Como se ilustra, la SRM 200 12/8 incluye un primer polo 205a de estátor, un segundo polo 205b de estátor, un tercer polo 205c de estátor, un cuarto polo 205d de estátor, un quinto polo 205e de estátor, un sexto polo 205f de estátor, un séptimo polo 205g de estátor, un octavo polo 205h de estátor, un noveno polo 205i de estátor, un décimo polo 205j de estátor, un undécimo polo 205k de estátor y un duodécimo polo 205l de estátor. La SRM 20012/8 también incluye un primer polo 210a de rotor, un segundo polo 210b de rotor, un tercer polo 210c de rotor, un cuarto polo 210d de rotor, un quinto polo 210e de rotor, un sexto polo 210f de rotor, un séptimo polo 210g de rotor y un octavo polo 210h de rotor.

A continuación, se hace referencia a la figura 3, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 300 6/10 trifásica de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada. La SRM 300 tiene un estátor 305 y un rotor 310 ubicado dentro del estátor 305. El estátor 305 comprende seis polos de estátor y el rotor 310 comprende diez polos de rotor. Como se ilustra, la SRM 3006/10 incluye un primer polo 305a de estátor, un segundo polo 305b de estátor, un tercer polo 305c de estátor, un cuarto polo 305d de estátor, un quinto polo 305e de estátor, y un sexto polo 305f de estátor. La SRM 3006/10 también incluye un primer polo 310a de rotor, un segundo polo 310b de rotor, un tercer polo 310c de rotor, un cuarto polo 310d de rotor, un quinto polo 310e de rotor, un sexto polo 310f de rotor, un séptimo polo 310g de rotor, un octavo polo 310h de rotor, un noveno polo 310i de rotor, y un décimo polo 310j de rotor.

La figura 4 ilustra una vista en sección transversal de una SRM 40024/18 de 4 fases de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada. La SRM 400 tiene un estátor 405 y un rotor 410 ubicado dentro del estátor 405. El estátor 405 comprende veinticuatro polos de estátor y el rotor 410 comprende dieciocho polos de rotor. Como se ilustra, la SRM 40024/18 incluye un primer polo 405a de estátor, un segundo polo 405b de estátor, un tercer polo 405c de estátor, un cuarto polo 405d de estátor, un quinto polo 405e de estátor, un sexto polo 405f de estátor, un séptimo polo 405g de estátor, un octavo polo 405h de estátor, un noveno polo 405i de estátor, un décimo polo 405j de estátor, un undécimo polo 405k de estátor, un duodécimo polo 405l de estátor, un decimotercer polo 405m de estátor, un decimocuarto polo 405n de estátor, un decimoquinto polo 405o de estátor, un decimosexto polo 405p de estátor, un decimoséptimo polo 405q de estátor, un decimoctavo polo 405r de estátor, un decimonoveno polo 405s de estátor, un vigésimo polo 405t de estátor, un vigésimo primer polo 405u de estátor, un vigésimo segundo polo 405v de estátor, un vigésimo tercer polo 405w de estátor y un vigésimo cuarto polo 405x de estátor.

La SRM 40024/18 también incluye un primer polo 410a de rotor, un segundo polo 410b de rotor, un tercer polo 410c de rotor, un cuarto polo 410d de rotor, un quinto polo 410e de rotor, un sexto polo 410f de rotor, un séptimo polo 410g de rotor, un octavo polo 410h de rotor, un noveno polo 410i de rotor, un décimo polo 410j de rotor, un undécimo polo 410k de rotor, un duodécimo polo 4101 de rotor, un decimotercer polo 410m de rotor, un decimocuarto polo 410n de rotor, un decimoquinto polo 410o de rotor, un decimosexto polo 410p de rotor, un decimoséptimo polo 410q de rotor, y un decimoctavo polo 410r de rotor.

Las SRMs convencionales, tales como las ilustradas en las figuras 1A, 1B, 2, 3 y 4 a menudo sufren de diversas desventajas, que incluyen ondulación de torque alto, densidad de torque baja, vibración y ruido acústico, etc. Adicionalmente, los intentos de superar estas desventajas reconfigurando las SRMs, tal como aumentando el número de polos de estátor y de rotor, aumentando el número de fases etc., a menudo requiere iteraciones y experimentaciones constantes para determinar una configuración factible de la SRM.

Las diversas realizaciones divulgadas en este documento se relacionan con una familia de SRMs que tienen un índice de fase de polo impar, o en otras palabras, máquinas de reluctancia conmutada que tienen un número impar de polos de estátor por fase. Además, las diversas realizaciones divulgadas en este documento se relacionan con una familia de SRMs que comprenden configuraciones de bobinas mutuamente acopladas con el fin de mantener un patrón de flujo equilibrado. En las diversas realizaciones divulgadas en este documento, para un número dado de fases, índice de fase de polo e índice de configuración, las SRMs están configuradas para tener una combinación diferente de número de polos de estátor y número de polos de rotor en comparación con las topologías convencionales.

En las diversas realizaciones ilustradas en este documento, los rotores y estátores de las SRMs se fabrican usando materiales magnéticos blandos, ejemplos de los cuales pueden incluir acero eléctrico laminado, compuestos magnéticos blandos, etc. Las enseñanzas de las diversas realizaciones ilustradas en este documento se pueden aplicar a cualquier tipo de configuración de SRM. Por ejemplo, las diversas realizaciones ilustradas en este documento se pueden aplicar a una SRM con una configuración de rotor interior donde el rotor está dispuesto dentro del estátor o una configuración de rotor exterior donde el estátor está dispuesto dentro del rotor.

Las diversas realizaciones ilustradas en este documento también se pueden aplicar a una SRM con una configuración de flujo axial. Una SRM de flujo axial típicamente utiliza uno o más discos de rotor espaciados a lo largo de un eje de rotor, donde cada disco de rotor tiene una pluralidad de polos de rotor espaciados a lo largo de la periferia del disco de rotor. En la SRM de flujo axial, los elementos de estátor se distribuyen circunferencialmente alrededor de los discos de rotor y forman pares de polos de estátor que se extienden radialmente para montar axialmente los discos de rotor.

Las diversas realizaciones ilustradas en este documento también se pueden aplicar a una SRM con una configuración lineal. Una SRM lineal típicamente es una versión lineal de una SRM giratoria y comprende el estátor y el rotor desenrollados en un plano. De manera similar, las diversas realizaciones ilustradas en este documento también se pueden aplicar a una SRM con una configuración de múltiples rotores donde un estátor y múltiples rotores están dispuestos concéntricamente, o una configuración de múltiples estátores donde un rotor y múltiples estátores están dispuestos concéntricamente. Las diversas realizaciones ilustradas en este documento también se pueden aplicar a otros tipos de configuraciones de SRM.

En diversas realizaciones ilustradas en este documento, los estátores de las SRMs tienen bobinas devanadas alrededor de cada polo de estátor. En algunas de tales realizaciones, los rotores no tienen ningún tipo de fuente de excitación, tales como bobinas, imanes permanentes etc. En algunas otras de tales realizaciones, los rotores también comprenden algún tipo de fuente de excitación, tales como, imanes permanentes por ejemplo.

Dependiendo de criterios tales como configuración y requisitos de rendimiento de las SRMs, las bobinas se pueden conectar al estátor en serie, en paralelo o en una combinación de circuitos en serie/paralelo para crear una fase eléctrica. Cuando se aplica corriente a una fase, el flujo magnético magnetiza el polo de rotor y lo atrae hacia el polo de estátor, disminuyendo de esa manera el entrehierro entre el rotor y los polos de estátor. Esto reduce la reluctancia en la trayectoria magnética y crea un torque electromagnético en el entrehierro.

Las diversas SRMs divulgadas en este documento tienen una configuración simétrica para un conteo de fases eléctricas de tres o más. En otras palabras, las SRMs divulgadas en este documento proporcionan una construcción de polos de estátor y rotor simétrica y uniformemente distribuida.

En algunas realizaciones, las SRMs divulgadas en este documento tienen solo un tipo de polo saliente en el estátor. En algunas realizaciones adicionales, las SRMs divulgadas en este documento tienen solo un tipo de polo saliente en el rotor. En diversas realizaciones, las SRMs divulgadas en este documento tienen una construcción de tipo de único diente por polo. En diversas realizaciones, las SRMs divulgadas en este documento tienen devanados concentrados devanados alrededor de cada polo de estátor.

Las diversas realizaciones de SRMs divulgadas en este documento pueden proporcionar diversas ventajas sobre SRMs convencionales. Tales ventajas pueden incluir costes de fabricación bajos, ondulación de torque baja, densidad de torque alta, costes de implementación bajos, etc. Por ejemplo, para el mismo número de fases, las configuraciones de SRM con índice de fase de polo impar divulgadas en este documento pueden proporcionar un número diferente de carreras en una revolución en comparación con las configuraciones de SRM convencionales. Al aumentar el número de polos de rotor, se puede aumentar el número de carreras por revolución, lo cual puede dar como resultado pulsaciones de torque más bajas. Esto puede proporcionar además las ventajas de operación suave, mayor densidad de torque, y menor ondulación de torque. Las diversas realizaciones de SRMs divulgadas en este documento pueden tener diferentes órdenes modales que pueden permitir mejoras en el ruido acústico y vibración.

En las diversas realizaciones de SRM ilustradas en este documento, el centro de eje de cada polo de estátor, tal como cada polo 205a - 2051 de estátor de la figura 2, y cada polo de rotor, tal como cada polo 210a - 210h de rotor de la figura 2, se encuentra en un cierto ángulo mecánico. Considerando la distribución simétrica y uniforme de polos de estátor y rotor, el ángulo mecánico, denominado en este documento como "paso de polo", se define como las ecuaciones (1) y (2) a continuación.

donde Tpr y Tps son el paso de polo pole, Nr y Ns son el número de polos para el rotor y estátor, y 0r[t] y 0s[p] son los ángulos mecánicos para cada polo de rotor y estátor, respectivamente.

Como se ilustra en la figura 2, el polo 205a de estátor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 205b de estátor tiene un ángulo mecánico de 30°, el polo 205c de estátor tiene un ángulo mecánico de 60°, el polo 205d de estátor tiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 205e de estátor tiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 205f de estátor tiene un ángulo mecánico de 150°, el polo 205g de estátor tiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 205h de estátortiene un ángulo mecánico de 210°, el polo 205i de estátortiene un ángulo mecánico de 240°, el polo 205j de estátor tiene un ángulo mecánico de 270°, el polo 205k de estátortiene un ángulo mecánico de 300°, y el polo 2051 de estátor tiene un ángulo mecánico de 330°.

De manera similar, el polo 210a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 210b de rotor tiene un ángulo mecánico de 45°, el polo 210c de rotor tiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 210d de rotor tiene un ángulo mecánico de 135°, el polo 210e de rotor tiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 210f de rotor tiene un ángulo mecánico de 225°, el polo 210g de rotor tiene un ángulo mecánico de 270°, y el polo 210h de rotor tiene un ángulo mecánico de 315°.

De manera similar, en la realización de la figura 3, el polo 305a de estátortiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 305b de estátortiene un ángulo mecánico de 60°, el polo 305c de estátortiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 305d de estátor tiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 305e de estátor tiene un ángulo mecánico de 240°, y el polo 305f de estátor tiene un ángulo mecánico de 300°. De manera similar, el polo 310a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 310b de rotortiene un ángulo mecánico de 36°, el polo 310c de rotortiene un ángulo mecánico de 72°, el polo 310d de rotortiene un ángulo mecánico de 108°, el polo 310e de rotortiene un ángulo mecánico de 144°, el polo 310f de rotortiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 310g de rotortiene un ángulo mecánico de 216°, el polo 310h de rotortiene un ángulo mecánico de 252°, el polo 310i de rotortiene un ángulo mecánico de 288°, y el polo 310j de rotortiene un ángulo mecánico de 324°.

Las posiciones mecánicas se ilustran a continuación con referencia a la figura 4. Como se ilustra en la figura 4, el polo 405a de estátortiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 405b de estátortiene un ángulo mecánico de 15°, el polo 405c de estátortiene un ángulo mecánico de 30°, el polo 405d de estátortiene un ángulo mecánico de 45°, el polo 405e de estátortiene un ángulo mecánico de 60°, el polo 405f de estátortiene un ángulo mecánico de 75°, el polo 405g de estátortiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 405h de estátortiene un ángulo mecánico de 105°, el polo 405i de estátortiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 405j de estátortiene un ángulo mecánico de 135°, un polo 405k de estátortiene un ángulo mecánico de 150°, un polo 405l de estátortiene un ángulo mecánico de 165°, un polo 405m de estátor tiene un ángulo mecánico de 180°, un polo 405n de estátor tiene un ángulo mecánico de 195°, un polo 405o de estátor tiene un ángulo mecánico de 210°, un polo 405p de estátor tiene un ángulo mecánico de 225°, un polo 405q de estátor tiene un ángulo mecánico de 240°, un polo 405r de estátor tiene un ángulo mecánico de 255°, un polo 405s de estátor tiene un ángulo mecánico de 270°, un polo 405t de estátor tiene un ángulo mecánico de 285°, un polo 405u de estátortiene un ángulo mecánico de 300°, un polo 405v de estátor tiene un ángulo mecánico de 315°, un polo 405w de estátor tiene un ángulo mecánico de 330° y un polo 405x de estátor tiene un ángulo mecánico de 345°.

Como también se ilustra en la figura 4, el polo 410a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 410b de rotor tiene un ángulo mecánico de 20°, el polo 410c de rotor tiene un ángulo mecánico de 40°, el polo 410d de rotor tiene un ángulo mecánico de 60°, el polo 410e de rotor tiene un ángulo mecánico de 80°, el polo 410f de rotor tiene un ángulo mecánico de 100°, el polo 410g de rotortiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 410h de rotortiene un ángulo mecánico de 140°, el polo 410i de rotortiene un ángulo mecánico de 160°, el polo 410j de rotortiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 410k de rotor tiene un ángulo mecánico de 200°, el polo 4101 de rotor tiene un ángulo mecánico de 220°, el polo 410m de rotortiene un ángulo mecánico de 240°, el polo 410n de rotortiene un ángulo mecánico de 260°, el polo 410o de rotortiene un ángulo mecánico de 280°, el polo 410p de rotortiene un ángulo mecánico de 300°, el polo 410q de rotor tiene un ángulo mecánico de 320°, y el polo 410r de rotor tiene un ángulo mecánico de 340°.

En las diversas realizaciones de SRMs ilustradas en este documento, los perfiles de torque de las SRMs dependen de la posición relativa entre los polos de estátor y los polos de rotor. Dependiendo del número de polos de rotor y estátor, cada polo de estátortiene una cierta posición eléctrica. Como se ilustra en la figura 3, el polo 305a de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 305b de estátortiene una posición eléctrica de 300°, el polo 305c de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 305d de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 305e de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, y el polo 305f de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, considerando la rotación en sentido contrario a las agujas del reloj.

Como se mencionó previamente, en las diversas realizaciones ilustradas en este documento, las bobinas se devanan alrededor de los polos de estátor. Si las bobinas con la misma posición eléctrica se excitan con la misma corriente, los polos generan el mismo torque y los polos de estátor asociados con esas posiciones eléctricas forman una fase. En la realización ilustrada de la figura 3, el par 305a y 305d de polos de estátor, el par 305b y 305e de polos de estátor, y el par 305c y 305f de polos de estátor comparten la misma posición eléctrica, y en consecuencia, forman una fase respectivamente.

En las diversas realizaciones ilustradas en este documento, un ciclo eléctrico se define cuando un rotor se mueve desde una posición, donde un cierto polo de estátor está en el medio de dos polos de rotor consecutivos, a una siguiente posición similar. En la realización ilustrada de la figura 3, se define un ciclo eléctrico donde el rotor 310 se mueve desde una posición (donde un cierto polo de estátor, tal como, por ejemplo, el segundo polo 305b de estátor, está en el medio de dos polos de rotor consecutivos, tal como el segundo polo 301b de rotor y tercer polo 310c de rotor) a una siguiente posición similar.

Dependiendo del número de polos de rotor y estátor, cada polo de estátor tiene una cierta posición eléctrica en una posición dada del rotor. Puede ser una posición alineada, que corresponde a 180° eléctricos, una posición no alineada, que corresponde a 0° eléctricos, en algún lugar antes de la alineación, que corresponde a <180° eléctricos, o en algún lugar después de la alineación, que corresponde a >180° eléctricos.

Como se ilustra en la figura 3, los polos de rotor están en un cierto ángulo eléctrico para una posición mecánica dada. Por ejemplo, el primer polo 310a de rotor está alineado con el primer polo 305a de estátor, lo cual corresponde a 180° eléctricos. De manera similar, el sexto polo 310f de rotor está alineado con el cuarto polo 305d de estátor, lo cual corresponde a 180° eléctricos. La diferencia en el ángulo mecánico entre estos polos 305a, 305d de estátor y los polos 310a, 310f de rotor, respectivamente, es cero.

En una revolución mecánica, la posición mecánica relativa entre un cierto polo de rotor y un cierto polo de estátor se repite en sí misma solo una vez. Sin embargo, considerando los otros polos de rotor, la misma posición relativa se repite en sí misma con tanta frecuencia como el número de polos de rotor para un cierto polo de estátor. En otras palabras, en una revolución mecánica, el ángulo eléctrico varía tan rápido como el número de polos de rotor que el ángulo mecánico. En la realización ilustrada de la figura 3, para el primer polo 305a de estátor, cuando el rotor 310 gira mediante el paso de polo de rotor, es decir 36° en dirección en sentido contrario a las agujas del reloj, el décimo polo 310j de rotor se alineará con el primer polo 305a de estátor, que todavía es de 180° eléctricos durante el primer polo 305a de estátor. El ángulo eléctrico para el primer polo 305a de estátor se calcula usando la ecuación (3).

^{Ns#1elect = CN s# 1mec. ~ N T#lmeC- )NT +} 180^°

(3)

donde Ns#1electes el ángulo eléctrico para el primer polo 305a de estátor, Ns#1mec.y Nr#1mec.son los ángulos mecánicos para el primer polo 305a de estátor y el primer polo 310a de rotor, respectivamente. Se agrega 180° debido a que el primer polo 310a de rotor está alineado con el primer polo 305a de estátor en la posición inicial.

Similar a la posición mecánica, el ángulo eléctrico también tiene un ciclo de 360°. En realizaciones ilustradas en este documento, en donde la configuración de SRM es simétrica y el paso de polo entre cada polo de rotor es una constante, el ángulo eléctrico para los polos de estátor se calcula usando la ecuación (4). Para un polo de estátor dado, la ecuación (4) dará como resultado el mismo valor para todos los polos de rotor en una posición dada.

Ns_eiect = mod ((Ns mec - Nr mec )Nr + 180°, 360)

(4)

Ns_elect es la posición eléctrica de un polo de estátor, Ns_mec. es la posición mecánica del polo de estátor, y Nr_mec. es la posición mecánica del polo de rotor.

En la realización ilustrada de la figura 3, si el tercer polo 305c de estátor y sexto polo 305f de estátor se energizan al mismo tiempo, el rotor 310 inicia a girar en sentido contrario a las agujas del reloj. Cuando el cuarto polo 310d de rotor y el noveno polo 310i de rotor están alineados con el tercer polo 305c de estátor y sexto polo 305f de estátor, el rotor gira 12° mecánicos. Entonces el segundo polo 310b de rotor y el séptimo polo 310g de rotor están a 60° eléctricos con respecto al segundo polo 305b de estátor y el quinto polo 305e de estátor, respectivamente. Al excitar el segundo polo 305b de estátor y el quinto polo 305e de estátor antes de la alineación del cuarto polo 310d de rotor y el noveno polo 310i de rotor con el tercer polo 305c de estátor y sexto polo 305f de estátor, respectivamente, la producción continua de torque se mantiene en dirección en sentido contrario a las agujas del reloj.

Como se ilustra, los pares de polos de estátor, el primer 305a y cuarto 305d polos de estátor a 180° eléctricos, el segundo 305b y quinto 305e polos de estátor a 300° eléctricos, y el tercer 305c y sexto 305f polos de estátor a 60° eléctricos, siempre tienen la misma posición eléctrica entre sí pero diferente de otros pares de polos de estátor. Cuando se aplica la misma corriente en el mismo instante, estos polos crean el mismo torque en las esquinas opuestas de un orificio central de la SRM. Esto se logra conectando las bobinas de estos pares de polos de estátor en el mismo circuito eléctrico, que crea las fases. Como se ilustra, la SRM 300 es una máquina trifásica.

Los ángulos eléctricos se ilustran a continuación con referencia a las figuras 2 y 4. En la realización de la figura 2, cada polo 205a - 205l de estátor tiene una posición eléctrica correspondiente. El polo 205a de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 205b de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, el polo 205c de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, el polo 205d de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 205e de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, el polo 205f de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, el polo 205g de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 205h de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, el polo 205i de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, el polo 205j de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 205k de estátor tiene una posición eléctrica de 300° y el polo 2ü5l de estátor tiene una posición eléctrica de 60°. En esta realización, los polos 205a, 205d, 205g y 205j de estátor forman una primera fase, los polos 205b, 205e, 205h y 205k de estátor forman una segunda fase, y los polos 205c, 205f, 205i y 205l de estátor forman una tercera fase de la SRM.

De manera similar, en la realización ilustrada de la figura 4, los polos 405a -405x de estátor tienen posiciones eléctricas correspondientes, donde el polo 405a de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 405b de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, el polo 405c de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, el polo 405d de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, el polo 405e de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 405f de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, el polo 405g de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, el polo 405h de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, el polo 405i de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 405j de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, un polo 405k de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, un polo 405l de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, un polo 405m de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, un polo 405n de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, un polo 405o de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, un polo 405p de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, un polo 405q de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, un polo 405r de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, un polo 405s de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, un polo 405t de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, un polo 405u de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, un polo 405v de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, un polo 405w de estátor tiene una posición eléctrica de 0° y un polo 405x de estátor tiene una posición eléctrica de 90°. En esta realización, los polos 405a, 405e, 405i, 405m, 405q y 405u de estátor forman una primera fase, los polos 405b, 405f, 405j, 405n, 405r y 405v de estátor forman una segunda fase, los polos 405c, 405g, 405k, 405o, 405s y 405w de estátor forman una tercera fase, y los polos 405d, 405h, 405l, 405p, 405t y 405x de estátor forman una cuarta fase de la SRM.

A continuación se hace referencia a las figuras 5 -11, que ilustran realizaciones de ejemplo de SRMs de acuerdo con las enseñanzas en este documento. En la familia de SRMs divulgada en este documento, el índice de fase de polo o el número de polos de estátor por fase es un número impar. Además, en la familia de SRMs divulgada en este documento, el número de polos de rotor de las SRMs se determina de tal manera que el número de polos de estátor definido por el índice de fase de polo comparta el mismo ángulo eléctrico y, por tanto, constituya una fase.

Para un número dado de fases, índice de fase de polo e índice de configuración, se usa la siguiente ecuación, ecuación (5), para derivar el número de polos de rotor y en consecuencia la configuración de las SRMs. La ecuación (5) también se puede usar en el proceso para fabricar SRMs.

donde w es el índice de fase de polo y se expresa como la relación entre el número de polos de estátor con el número de fases, m es el número de fases, y k es el índice de configuración.

Como se mencionó previamente, en la familia de SRMs divulgada en este documento, el índice de fase de polo

/.+

es un elemento de enteros positivos impares ^imPar. En las diversas realizaciones ¡lustradas en este documento, el número de fases, m, puede ser ya sea un número par o uno impar. Y, en diversas realizaciones ilustradas en este documento, k es el índice de configuración y define el número de polos de rotor para el número dado de polos de estátor y fases en las SRMs.

En diversas realizaciones ilustradas en este documento, para un número diferente de fases, el índice de configuración tiene diferentes rangos que dan como resultado diferentes configuraciones de SRMs. El índice de configuración, k, m+1 m+2 puede tener cualquier valor dentro del rango dado. Los valores iniciales, 2 para número impar de fases y 2 para número par de fases, definen el número más pequeño de polos de rotor disponibles para un índice de fase de polo dado de acuerdo con las diversas realizaciones en este documento.

En la ecuación (5), la función "ceil" actúa como la parte selectiva, lo cual obliga a que los resultados sean cero para las configuraciones que no funcionarían en la familia de SRMs divulgada en este documento. Para un índice de configuración e índice de fase de polo dados, si el número calculado de polos de rotor no crea simetría, la función "ceil" da como resultado cero para indicar que la configuración seleccionada no proporciona un diseño simétrico. Esto se ilustra por medio de los siguientes ejemplos. Para un índice de fase de polo de 3 en una SRM trifásica, los índices de configuración 4 y 5 proporcionan una máquina simétrica, mientras que el índice de configuración 6 no lo hace. Por lo tanto,

k = 4 => mod(k,m) = mod(4,3) = 1

k = 5 => mod(k,m) = mod(5,3) = 2

k = 6 => mod(k,m) = mod(6,3) = 0

En la ecuación (5), cuando mod(k,m) se divide por m y luego se redondea por la función "ceil", el resultado será 1 si mod(k,m) no es cero y esto significa que el número de polos de rotor, calculados para el índice de fase de polo e índice de configuración dados es una parte de la familia de SRMs divulgada en este documento. El mismo enfoque se aplica para el número par de fases si m se reemplaza por m/2.

La Tabla I ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 3.

Tabla I - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 3

La Tabla II ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 4.

Tabla II - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 4

La Tabla III ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 5.

Tabla III - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 5

La Tabla IV ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 6.

Tabla IV - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 6

La Tabla V ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 7.

Tabla V - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 7

La Tabla VI ilustra ejemplos de configuraciones de SRM y número de polos de rotor para diferentes combinaciones de índice de fase de polo, índice de configuración y número de polos de estátor cuando el número de fases, m = 8.

Tabla VI - Conteo de polos de rotor y configuraciones de SRM para m = 8

A continuación se hace referencia a la figura 5, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 500 9/12 trifásica de acuerdo con una realización de ejemplo. Usando la ecuación (5), se puede verificar el número de polos de rotor y la configuración de la SRM 500, que tiene tres fases y nueve polos de estátor.

En esta realización, la SRM 500 tiene un índice de fase de polo de 3, que e ^ ^p31. La ecuación (5) proporciona valores posibles para el índice de configuración, k, incluyendo 2, 4, 5, 7, 8, etc. Suponiendo que el valor de índice de

configuración sea 4, y sustituyendo 3 por W /, la ecuación (5) da como resultado Nr = 12.

Nr = ^ ) k c e i l ( ^ ^ ) - 3 x 4 Ce¿ Z p ^ ) = 12 X ceíl g ) = 12 X 1 = 12

Como se ilustra, la SRM 500 tiene un estátor 505 y un rotor 510 ubicado dentro del estátor 505. El estátor 505 comprende nueve polos de estátor y el rotor 510 comprende doce polos de rotor. Por consiguiente, la SRM 5009/12 incluye un primer polo 505a de estátor, un segundo polo 505b de estátor, un tercer polo 505c de estátor, un cuarto polo 505d de estátor, un quinto polo 505e de estátor, un sexto polo 505f de estátor, un séptimo polo 505g de estátor, un octavo polo 505h de estátor y un noveno polo 505i de estátor. La SRM 500 9/12 también incluye un primer polo 510a de rotor, un segundo polo 510b de rotor, un tercer polo 510c de rotor, un cuarto polo 510d de rotor, un quinto polo 510e de rotor, un sexto polo 510f de rotor, un séptimo polo 510g de rotor, un octavo polo 510h de rotor, un noveno polo 510i de rotor, un décimo polo 510j de rotor, un undécimo polo 510k de rotor, y un duodécimo polo 5101 de rotor.

En la realización ilustrada, el polo 505a de estátor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 505b de estátor tiene un ángulo mecánico de 40°, el polo 505c de estátor tiene un ángulo mecánico de 80°, el polo 505d de estátor tiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 505e de estátor tiene un ángulo mecánico de 160°, y el polo 505f de estátor tiene un ángulo mecánico de 200°, el polo 505g de estátor tiene un ángulo mecánico de 240°, un polo 505h de estátor tiene un ángulo mecánico de 280° y un polo 505i de estátor tiene un ángulo mecánico de 320°.

De manera similar, como se ilustra, el polo 510a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 510b de rotor tiene un ángulo mecánico de 30°, el polo 510c de rotor tiene un ángulo mecánico de 60°, el polo 510d de rotor tiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 510e de rotor tiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 510f de rotortiene un ángulo mecánico de 150°, el polo 510g de rotortiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 510h de rotortiene un ángulo mecánico de 210°, el polo 510i de rotor tiene un ángulo mecánico de 240°, el polo 510j de rotor tiene un ángulo mecánico de 270°, el polo 510k de rotortiene un ángulo mecánico de 300°, y un polo 5101 de rotortiene un ángulo mecánico de 330°.

En la realización ilustrada, los polos 505a - 505i de estátor tienen posiciones eléctricas correspondientes. El polo 505a de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 505b de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, el polo 505c de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, el polo 505d de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 505e de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, el polo 505f de estátor tiene una posición eléctrica de 300°, el polo 505g de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 505h de estátor tiene una posición eléctrica de 60°, y el polo 505i de estátor tiene una posición eléctrica de 300°.

En esta realización, los polos 505a, 505d y 505g de estátor forman una primera fase, los polos 505b, 505e y 505h de estátor forman una segunda fase, y los polos 505c, 505f y 505i de estátor forman una tercera fase de la SRM 500. Como se ilustra, el número de polos de estátor que comparten el mismo ángulo eléctrico en SRM 5009/12 es igual al número de índice de fase de polo. Esto mantiene una configuración simétrica de SRM 500.

Se hace referencia brevemente a la figura 2 de nuevo para ilustrar la distribución de flujo magnético en una SRM 12/8 trifásica convencional, que tiene un índice de fase de polo de 4 (es decir cuatro polos de estátor por fase). En esta realización, cuando una de las fases conduce, tal como, por ejemplo, la fase que corresponde a los polos 205a, 205d, 205g y 205j de estátor que tienen un ángulo eléctrico de 180°, las trayectorias 215a, 215b, 215c y 215d de flujo cubren todo el material posterior. Como se ilustra, las trayectorias 215a, 215b, 215c y 215d de flujo forman patrones de flujo equilibrados, y el número de trayectorias de flujo es igual al índice de fase de polo de la s Rm .

De manera similar, como se ilustra en la figura 3, las trayectorias 315a y 315b de flujo magnético resultan cuando una de las fases de la SRM 6/10 trifásica conduce. En esta realización, el número de trayectorias de flujo, es decir 2, es igual al índice de fase de polo, también 2, de la SRM. Asimismo, como se ilustra en la figura 4, las trayectorias 415a, 415b, 415c, 415d, 415e y 415f de flujo tienen una distribución equilibrada, y el número de trayectorias de flujo, es decir 6, es igual al índice de fase de polo, también 6, de la SRM 24/18 trifásica de la figura 4. En las realizaciones ilustradas en las figuras 2, 3 y 4, las bobinas están devanadas alrededor de los polos de estátor en una configuración no acoplada. En tales configuraciones, los patrones de flujo se forman entre los polos de estátor que pertenecen a la misma fase y patrones de flujo que se conecta a otras fases son insignificantes.

Las SRMs de las enseñanzas en este documento tienen un índice de fase impar pero se desea un patrón de flujo equilibrado similar. En la realización de la figura 5 que ilustra una SRM 5009/12 trifásica, se desean tres patrones de flujo equilibrado. La figura 6 ilustra los patrones 615a, 615b y 615c de flujo según se desean en una SRM 9/12 trifásica.

Se hace referencia a la figura 6, que ilustra una SRM 600 9/12 trifásica de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada. Como se ilustra, la SRM 600 es análoga a la SRM 500, y comprende un estátor 605 y un rotor 610 ubicado dentro del estátor 605. SRM 600 incluye un primer polo 605a de estátor, un segundo polo 605b de estátor, un tercer polo 605c de estátor, un cuarto polo 605d de estátor, un quinto polo 605e de estátor, un sexto polo 605f de estátor, un séptimo polo 605g de estátor, un octavo polo 605h de estátor y un noveno polo 605i de estátor. La SRM 600 9/12 también incluye un primer polo 610a de rotor, un segundo polo 610b de rotor, un tercer polo 610c de rotor, un cuarto polo 610d de rotor, un quinto polo 610e de rotor, un sexto polo 610f de rotor, un séptimo polo 610g de rotor, un octavo polo 610h de rotor, un noveno polo 610i de rotor, un décimo polo 610j de rotor, un undécimo polo 610k de rotor, y un duodécimo polo 6101 de rotor.

Como se ilustra en la figura 6, el número total de patrones de flujo deseados es tres, que se muestran como un primer patrón 615a de flujo, un segundo patrón 615b de flujo y un tercer patrón 615c de flujo. Sin embargo, en una configuración no acoplada de bobinas de estátor, cuando conduce la fase que corresponde a los polos 605a, 605d y 605g de estátor que tienen un ángulo eléctrico de 180°, no se puede generar el patrón 615b de flujo. Esto se debe a que, como se ilustra en la región 620, el patrón 615b de flujo solo se puede generar si se invierte la dirección del flujo de corriente en la bobina alrededor del polo 605d de estátor. Dado que la bobina alrededor del polo 605d de estátor tiene una cierta dirección, no se pueden generar al mismo tiempo dos patrones 615a y 615b de flujo que tengan direcciones opuestas. Los patrones de flujo realistas de la realización de SRM de la figura 6, que tienen una configuración de bobina no acoplada, se ilustran con referencia a la figura 7.

La figura 7 ilustra una SRM 7009/12 trifásica de acuerdo con un ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada. Como se ilustra, la SRM 700 es análoga a las SRMs 500 y 600 de las figuras 5 y 6 respectivamente, y comprende un estátor 705 y un rotor 710 ubicados dentro del estátor 705. SRM 700 incluye un primer polo 705a de estátor, un segundo polo 705b de estátor, un tercer polo 705c de estátor, un cuarto polo 705d de estátor, un quinto polo 705e de estátor, un sexto polo 705f de estátor, un séptimo polo 705g de estátor, un octavo polo 705h de estátor y un noveno polo 705i de estátor. La SRM 7009/12 también incluye un primer polo 710a de rotor, un segundo polo 710b de rotor, un tercer polo 710c de rotor, un cuarto polo 710d de rotor, un quinto polo 710e de rotor, un sexto polo 710f de rotor, un séptimo polo 710g de rotor, un octavo polo 710h de rotor, un noveno polo 710i de rotor, un décimo polo 710j de rotor, un undécimo polo 710k de rotor, y un duodécimo polo 7101 de rotor.

Como se ilustra en la figura 7, cuando se energiza una fase que corresponde a los polos de estátor que tienen la misma posición eléctrica, los patrones 715a y 715b de flujo resultan a partir de una configuración de bobina no acoplada de la SRM 700. Sin embargo, el número total de patrones de flujo no es igual al índice de fase de polo, donde el primer número es dos, y el último número es tres. Aunque una SRM análoga a la SRM 700 puede operar bajo esta condición, es decir con patrones 715a y 715b de flujo desequilibrados, esto puede tener la desventaja de pulsaciones de torque desequilibradas alrededor del entrehierro de la SRM. Por consiguiente, esta realización puede ser indeseable.

A continuación se hace referencia a la figura 8, que ilustra una SRM 8009/12 de acuerdo con otro ejemplo fuera del alcance de la invención reivindicada. SRM 800 es análoga a las SRMs 500, 600 y 700 de las figuras 5, 6 y 7 respectivamente, y comprende un estátor 805 y un rotor 810 ubicados dentro del estátor 805. SRM 800 incluye un primer polo 805a de estátor, un segundo polo 805b de estátor, un tercer polo 805c de estátor, un cuarto polo 805d de estátor, un quinto polo 805e de estátor, un sexto polo 805f de estátor, un séptimo polo 805g de estátor, un octavo polo 805h de estátor y un noveno polo 805i de estátor. La SRM 8009/12 también incluye un primer polo 810a de rotor, un segundo polo 810b de rotor, un tercer polo 810c de rotor, un cuarto polo 810d de rotor, un quinto polo 810e de rotor, un sexto polo 810f de rotor, un séptimo polo 810g de rotor, un octavo polo 810h de rotor, un noveno polo 810i de rotor, un décimo polo 810j de rotor, un undécimo polo 810k de rotor, y un duodécimo polo 8101 de rotor.

En la realización de la figura 8, mientras se mantiene la configuración de bobina no acoplada, la dirección 825 de bobina para las bobinas devanadas alrededor del polo 805g de estátor se modifica en contraste con la dirección 725 de bobina para el polo 705g de estátor análogo de la figura 7. Como se ilustra, en esta realización de la figura 8 también, sólo resultan dos patrones 815a y 815b de flujo cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 805a, 805d y 805g de estátor que tienen un ángulo eléctrico de 180°. Sin embargo, similar a la realización de la figura 7, el número total de patrones de flujo, es decir 2, no es igual al índice de fase de polo, es decir 3, de la SRM 800. Por consiguiente, la SRM 800 también puede sufrir las desventajas de pulsaciones de torque desequilibradas alrededor del entrehierro de la SRM 800.

A continuación se hace referencia a la figura 9, que ilustra una SRM 9009/12 trifásica de acuerdo con una realización de ejemplo. SRM 900 es análoga a las SRMs 500, 600, 700 y 800 de las figuras 5, 6, 7, y 8 respectivamente, y comprende un estátor 905 y un rotor 910 ubicado dentro del estátor 905. SRM 900 incluye un primer polo 905a de estátor, un segundo polo 905b de estátor, un tercer polo 905c de estátor, un cuarto polo 905d de estátor, un quinto polo 905e de estátor, un sexto polo 905f de estátor, un séptimo polo 905g de estátor, un octavo polo 905h de estátor y un noveno polo 905i de estátor. La SRM 900 9/12 también incluye un primer polo 910a de rotor, un segundo polo 910b de rotor, un tercer polo 910c de rotor, un cuarto polo 910d de rotor, un quinto polo 910e de rotor, un sexto polo 910f de rotor, un séptimo polo 910g de rotor, un octavo polo 910h de rotor, un noveno polo 910i de rotor, un décimo polo 910j de rotor, un undécimo polo 910k de rotor, y un duodécimo polo 9101 de rotor.

En la realización de la figura 9, la SRM 900 comprende una configuración de bobina acoplada mutuamente. En esta configuración, las bobinas devanadas alrededor de los polos de estátor que pertenecen a la misma fase, o que tienen la misma posición eléctrica, están todas en direcciones opuestas. Como se ilustra, los polos 905a, 905d y 905g de estátor que pertenecen a la misma fase comprenden bobinas 925a, 925b y 925c respectivamente, donde las bobinas 925a, 925b y 925c están configuradas en direcciones opuestas. Con esta configuración, el número de patrones de flujo generados al energizar una fase de la SRM es igual al índice de fase de polo de la SRM.

Como se ilustra, cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 905a, 905d y 905g de estátor, se generan patrones 915a, 915b y 915c de flujo y se distribuyen alrededor del material posterior del estátor 905. Cada patrón 915a, 915b y 915c de flujo, que resulta de la energización de una fase de la SRM, comprende patrones 915a', 915a", 915b', 915b", 915c' y 915c" de flujo que se vinculan o que se conectan con las otras fases de la SRM.

En las diversas realizaciones divulgadas de acuerdo con las enseñanzas en este documento, las bobinas alrededor de los polos de estátor están configuradas en una configuración mutuamente acoplada donde el flujo generado al energizar una fase crea un enlace de flujo con las otras fases de las SRMs. En estas realizaciones, el número de patrones de flujo es igual al índice de fase de polo, lo cual da como resultado una distribución equilibrada de patrones de flujo alrededor del material posterior de estátor. En las diversas realizaciones ilustradas en este documento, cuando se diseñan y analizan las SRMs con el índice de fase de polo impar y configuraciones de bobinas mutuamente acopladas, puede ser necesario calcular o determinar los enlaces de flujo de todas las fases.

A continuación se hace referencia a la figura 10, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 1000 15/20 trifásica de acuerdo con una realización de ejemplo. En esta realización, el índice de fase de polo es 5 y el índice de configuración es 4. La SRM 1000 ilustrada en este documento tiene un estátor 1005 y un rotor 1010 ubicado dentro del estátor 1005. El estátor 1005 comprende quince polos de estátory el rotor 1010 comprende veinte polos de rotor. Por consiguiente, la SRM 1000 15/20 incluye un primer polo 1005a de estátor, un segundo polo 1005b de estátor, un tercer polo 1005c de estátor, un cuarto polo 1005d de estátor, un quinto polo 1005e de estátor, un sexto polo 1005f de estátor, un séptimo polo 1005g de estátor, un octavo polo 1005h de estátor, un noveno polo 1005i de estátor, un décimo polo 1005j de estátor, un undécimo polo 1005k de estátor, un duodécimo polo 10051 de estátor, un decimotercer polo 1005m de estátor, un decimocuarto polo 1005n de estátor, y un decimoquinto polo 1005o de estátor.

La SRM 1000 15/20 también incluye un primer polo 1010a de rotor, un segundo polo 1010b de rotor, un tercer polo 1010c de rotor, un cuarto polo 1010d de rotor, un quinto polo 1010e de rotor, un sexto polo 1010f de rotor, un séptimo polo 1010g de rotor, un octavo polo 1010h de rotor, un noveno polo 1010i de rotor, un décimo polo 1010j de rotor, un undécimo polo 1010k de rotor, un duodécimo polo 10101 de rotor, un decimotercer polo 1010m de rotor, un decimocuarto polo 1010n de rotor, un decimoquinto polo 1010o de rotor, y un decimosexto polo 1010p de rotor, un decimoséptimo polo 1010q de rotor, un decimoctavo polo 1010r de rotor, un decimonoveno polo 1010s de rotor y un vigésimo polo 1010t de rotor.

En la realización ilustrada, el polo 1005a de estátor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 1005b de estátor tiene un ángulo mecánico de 24°, el polo 1005c de estátor tiene un ángulo mecánico de 48°, el polo 1005d de estátor tiene un ángulo mecánico de 72°, el polo 1005e de estátor tiene un ángulo mecánico de 96°, el polo 1005f de estátor tiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 1005g de estátor tiene un ángulo mecánico de 144°, el polo 1005h de estátor tiene un ángulo mecánico de 168°, el polo 1005i de estátortiene un ángulo mecánico de 192°, el polo 1005j de estátortiene un ángulo mecánico de 216°, el polo 1005k de estátortiene un ángulo mecánico de 240°, el polo 10051 de estátor tiene un ángulo mecánico de 264°, el polo 1005m de estátortiene un ángulo mecánico de 288°, el polo 1005n de estátor tiene un ángulo mecánico de 312°, y el polo 1005o de estátortiene un ángulo mecánico de 336°.

De manera similar, el polo 1010a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 1010b de rotor tiene un ángulo mecánico de 18°, el polo 1010c de rotor tiene un ángulo mecánico de 36°, el polo 1010d de rotor tiene un ángulo mecánico de 54°, el polo 1010e de rotor tiene un ángulo mecánico de 72°, el polo 1010f de rotor tiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 1010g de rotor tiene un ángulo mecánico de 108°, el polo 1010h de rotor tiene un ángulo mecánico de 126°, el polo 1010i de rotor tiene un ángulo mecánico de 144°, el polo 1010j de rotor tiene un ángulo mecánico de 162°, el polo 1010k de rotor tiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 10101 de rotor tiene un ángulo mecánico de 198°, el polo 1010m de rotor tiene un ángulo mecánico de 216°, el polo 1010n de rotor tiene un ángulo mecánico de 234°, el polo 1010o de rotor tiene un ángulo mecánico de 252°, el polo 1010p de rotor tiene un ángulo mecánico de 270°, el polo 1010q de rotor tiene un ángulo mecánico de 288°, el polo 1010r de rotor tiene un ángulo mecánico de 306°, el polo 1010s de rotor tiene un ángulo mecánico de 324°, y el polo 1010t de rotor tiene un ángulo mecánico de 342°.

En la realización ilustrada, los polos 1005a - 1005o de estátor tienen posiciones eléctricas correspondientes. El polo 1005a de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1005b de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 1005c de estátortiene una posición eléctrica de 300°, el polo 1005d de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1005e de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 1005f de estátortiene una posición eléctrica de 300°, el polo 1005g de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1005h de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 1005i de estátortiene una posición eléctrica de 300°, el polo 1005j de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1005k de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 10051 de estátortiene una posición eléctrica de 300°, el polo 1005m de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1005n de estátortiene una posición eléctrica de 60°, el polo 1005o de estátortiene una posición eléctrica de 300°. En esta realización, los grupos 1005a, 1005d, 1005g, 1005j y 1005m de polos de estátor, los grupos 1005b, 1005e, 1005h, 1005k y 1005n de polos de estátor, y el grupo 1005c, 1005f, 1005i, 10051 y 1005o de polos de estátor forman las tres fases de la SRM 1000.

La SRM 1000 comprende además bobinas devanadas alrededor de los polos de estátor en una configuración mutuamente acoplada. Como se ilustra, para la fase que corresponde a los polos 1005a, 1005d, 1005g, 1005j y 1005m de estátor, las bobinas 1025a, 1025b, 1025c, 1025d y 1025e se devanan respectivamente alrededor de los polos de estátor en direcciones opuestas. En la realización ilustrada, cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 1005a, 1005d, 1005g, 1005j y 1005m de estátor, se generan patrones 1015a, 1015b, 1015c, 1015d y 1015e de flujo.

Como se ilustra, los patrones 1015a, 1015b, 1015c, 1015d y 1015e de flujo comprenden enlaces 1015a', 1015a", 1015b', 1015b", 1015c', 1015c", 1015d', 1015d", 1015e' y 1015e" de flujo que se generan en las otras fases de la SRM cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 1005a, 1005d, 1005g, 1005j y 1005m de estátor. En la realización ilustrada, el número de patrones de flujo, es decir 5, es igual al índice de fase de polo de la SRM 1000, es decir también 5, lo cual da como resultado una distribución equilibrada de patrones de flujo. Esto puede minimizar o eliminar cualquier desventaja que surja de las pulsaciones de torque desequilibradas resultantes de un número desigual de patrones de flujo en comparación con el índice de fase de polo de una SRM.

A continuación se hace referencia a la figura 11, que ilustra una vista en sección transversal de una SRM 110020/15 de cuatro fases de acuerdo con una realización de ejemplo. En esta realización, el índice de fase de polo es 5 y el índice de configuración es 3. La SRM 1100 ilustrada en este documento tiene un estátor 1105 y un rotor 1110 ubicado dentro del estátor 1105. El estátor 1105 comprende veinte polos de estátory el rotor 1010 comprende quince polos de rotor. Por consiguiente, la SRM 110020/15 incluye un primer polo 1105a de estátor, un segundo polo 1105b de estátor, un tercer polo 1105c de estátor, un cuarto polo 1105d de estátor, un quinto polo 1105e de estátor, un sexto polo 1105f de estátor, un séptimo polo 1105g de estátor, un octavo polo 1105h de estátor, un noveno polo 1105i de estátor, un décimo polo 1105j de estátor, un undécimo polo 1105k de estátor, un duodécimo polo 11051 de estátor, un decimotercer polo 1105m de estátor, un decimocuarto polo 1105n de estátor, un decimoquinto polo 1105o de estátor, un decimosexto polo 1105p de estátor, un decimoséptimo polo 1105q de estátor, un decimoctavo polo 1105r de estátor, un decimonoveno polo 1105s de estátor y un vigésimo polo 1105t de estátor.

La SRM 110020/15 también incluye un primer polo 1110a de rotor, un segundo polo 1110b de rotor, un tercer polo 1110c de rotor, un cuarto polo 1110d de rotor, un quinto polo 1110e de rotor, un sexto polo 1110f de rotor, un séptimo polo 1110g de rotor, un octavo polo 1110h de rotor, un noveno polo 1110i de rotor, un décimo polo 1110j de rotor, un undécimo polo 1110k de rotor, un duodécimo polo 11101 de rotor, un decimotercer polo 1110m de rotor, un decimocuarto polo 1110n de rotor, y un decimoquinto polo 1110o de rotor.

En la realización ilustrada, el polo 1105a de estátor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 1105b de estátor tiene un ángulo mecánico de 18°, el polo 1105c de estátor tiene un ángulo mecánico de 36°, el polo 1105d de estátor tiene un ángulo mecánico de 54°, el polo 1105e de estátor tiene un ángulo mecánico de 72°, el polo 1105f de estátor tiene un ángulo mecánico de 90°, el polo 1105g de estátor tiene un ángulo mecánico de 108°, el polo 1105h de estátor tiene un ángulo mecánico de 126°, el polo 1105i de estátortiene un ángulo mecánico de 144°, el polo 1105j de estátortiene un ángulo mecánico de 162°, el polo 1105k de estátortiene un ángulo mecánico de 180°, el polo 11051 de estátor tiene un ángulo mecánico de 198°, el polo 1105m de estátortiene un ángulo mecánico de 216°, el polo 1105n de estátor tiene un ángulo mecánico de 234°, el polo 1105o de estátor tiene un ángulo mecánico de 252°, el polo 1105p de estátortiene un ángulo mecánico de 270°, el polo 1105q de estátortiene un ángulo mecánico de 288°, el polo 1105r de estátortiene un ángulo mecánico de 306°, el polo 1105s de estátortiene un ángulo mecánico de 324°, y el polo 1105t de estátor tiene un ángulo mecánico de 342°.

De manera similar, el polo 1110a de rotor tiene un ángulo mecánico de 0°, el polo 1110b de rotor tiene un ángulo mecánico de 24°, el polo 1110c de rotor tiene un ángulo mecánico de 48°, el polo 1110d de rotor tiene un ángulo mecánico de 72°, el polo 1110e de rotor tiene un ángulo mecánico de 96°, el polo 1110f de rotor tiene un ángulo mecánico de 120°, el polo 1110g de rotor tiene un ángulo mecánico de 144°, el polo 1110h de rotor tiene un ángulo mecánico de 168°, el polo 1110i de rotor tiene un ángulo mecánico de 192°, el polo 1110j de rotor tiene un ángulo mecánico de 216°, el polo 1110k de rotor tiene un ángulo mecánico de 240°, el polo 11101 de rotor tiene un ángulo mecánico de 264°, el polo 1110m de rotor tiene un ángulo mecánico de 288°, el polo 1110n de rotor tiene un ángulo mecánico de 312°, y el polo 1110o de rotor tiene un ángulo mecánico de 336°.

En la realización ilustrada, los polos 1105a - 1105t de estátor tienen posiciones eléctricas correspondientes. El polo 1105a de estátor tiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1105b de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, el polo 1105c de estátor tiene una posición eléctrica de 0°, el polo 1105d de estátor tiene una posición eléctrica de 90°, el polo 1105e de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1105f de estátortiene una posición eléctrica de 270°, el polo 1105g de estátortiene una posición eléctrica de 0°, el polo 1105h de estátortiene una posición eléctrica de 90°, el polo 1105i de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1105j de estátor tiene una posición eléctrica de 270°, el polo 1105k de estátortiene una posición eléctrica de 0°, el polo 11051 de estátortiene una posición eléctrica de 90°, el polo 1105m de estátortiene una posición eléctrica de 180°, el polo 1105n de estátortiene una posición eléctrica de 270°, el polo 1105o de estátortiene una posición eléctrica de 0°, el polo 1105p de estátortiene un ángulo eléctrico de 90°, el polo 1105q de estátor tiene un ángulo eléctrico de 180°, el polo 1105r de estátor tiene un ángulo eléctrico de 270°, el polo 1105s de estátor tiene un ángulo eléctrico de 0°, y el polo 1105t de estátor tiene un ángulo eléctrico de 90°.

En esta realización, el grupo 1105a, 1105e, 1105i, 1105m y 1105q de polos de estátor, el grupo 1105b, 1105f, 1105j, 1105n y 1105r de polos de estátor, el grupo 1105c, 1105g, 1105k, 1105o y 1105s de polos de estátor, y el grupo 1105h, 11051, 1105p y 1105t de polos de estátor forman las cuatro fases de la SRM 1100.

La SRM 1100 comprende además bobinas devanadas alrededor de los polos de estátor en una configuración mutuamente acoplada. Como se ilustra, para la fase que corresponde a los polos 1105a, 1105e, 1105i, 1105m y 1105q de estátor, las bobinas 1125a, 1125b, 1125c, 1125d y 1125e se devanan respectivamente alrededor de los polos de estátor en direcciones opuestas. En la realización ilustrada, cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 1105a, 1105e, 1105i, 1105m y 1105q de estátor, se generan patrones 1115a, 1115b, 1115c, 1115d y 1115e de flujo. Además, cuando se energiza la fase que corresponde a los polos 1105a, 1105e, 1105i, 1105m y 1105q de estátor, se generan enlaces de flujo en las otras fases de la SRM. En la realización ilustrada, el número de patrones de flujo, es decir 5, es igual al índice de fase de polo de la SRM 1000, es decir también 5, lo cual da como resultado una distribución equilibrada de patrones de flujo alrededor del material posterior del estátor 1105.

Las diversas realizaciones y las enseñanzas divulgadas en este documento pueden proporcionar a los fabricantes, usuarios, diseñadores, etc. de SRM un grado adicional de libertad para realizar una mejor eficiencia, ruido y ondulación de torque reducidos, perfiles de torque-velocidad deseables, mayor densidad de potencia y características de torque superiores. En las configuraciones de SRM divulgadas en este documento, las dimensiones de rotor y estátor, parámetros de bobina y otros factores se pueden ajustar para un índice de fase de polo dado y un número calculado de polos de rotor con base en los requisitos de rendimiento de las SRMs.

Las realizaciones y aplicaciones descritas anteriormente de la presente invención están previstas únicamente para ser ejemplos. Se pueden efectuar alteraciones, modificaciones y variaciones a las realizaciones particulares por los expertos normales en la técnica, a la luz de esta enseñanza, sin apartarse del alcance de la invención reivindicada.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar una máquina (500) de reluctancia conmutada que tiene una pluralidad de polos (510a, 510b, 510c, ..., 5101) de rotor y un número predeterminado de polos (505a, 505b, 505c, ..., 505i) de estátor que comprende:

determinar el número predeterminado de polos de estátor;

determinar un número de fases;

determinar un número de polos de rotor basado en el número predeterminado de polos de estátor y el número de f ^ ) k c e ü ( ^ ( W \ m kcea( r i ^ L ) fases de acuerdo con v m si el número de fases es un número impar, y v 2 /, si el número de fases es un número par,

en donde Ns es el número predeterminado de polos de estátor, m es el número de fases, y k es un índice de configuración donde k comprende un rango de valores, y cada valor en el rango es mayor que 0 y basado en el número k — fm+2 m+z _|_ ^ m+2 _|_ 2 ]

de fases, m, de acuerdo con: l 2 ’ 2 ' 2 ' " i , si el número de fases es un número par, y k ^, - ^fm -- ⁺ -- ¹ ,- ^t - ⁿ - ⁺ - ¹ --b 1 ^. ,

*- 2 2 - ^m - ⁺

2-- ¹ - b ^„ 2, ... ⁾ [

J, si el número de fases es un número impar, y

en donde un índice de fase de polo es un número impar, siendo el índice de fase de polo una relación del número predeterminado de polos de estátor con el número de fases;

proporcionar un estátor (505) que tiene el número predeterminado de polos de estátor, en donde cada polo de estátor es un polo saliente y los polos de estátor están dispuestos simétricamente;

montar de manera giratoria un rotor (510) con respecto al estátor (505), teniendo el rotor (510) el número de polos de rotor, en donde los polos de rotor que son polos salientes en los polos de rotor están dispuestos simétricamente; y

devanar una pluralidad de devanados de fase alrededor del número predeterminado de polos de estátor para formar el número de fases de la máquina (500) de reluctancia conmutada, estando la pluralidad de devanados de fase devanada en una configuración mutuamente acoplada y adaptada para portar corriente eléctrica para generar patrón de flujo magnético en el número predeterminado de polos de estátor donde el patrón de flujo magnético generado al energizar una fase crea enlace de flujo con las otras fases de la máquina (500) de reluctancia conmutada para proporcionar una distribución equilibrada de los patrones de flujo magnético alrededor del estátor (505).

2. El método de la reivindicación 1, en donde el número predeterminado de polos de estátor es un número par si el número de fases es un número par, y en donde el número predeterminado de polos de estátor es un número impar si el número de fases es un número impar.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el número predeterminado de polos de estátor y la pluralidad de polos de rotor están dispuestos en una configuración seleccionada del grupo que consiste en una configuración de rotor interior, una configuración de rotor exterior, una configuración de flujo axial, una configuración lineal, una configuración de múltiples rotores y una configuración de múltiples estátores.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el número predeterminado de polos de estátor son equidistantes entre sí para proporcionar una disposición simétrica.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la pluralidad de polos de rotor son equidistantes entre sí para proporcionar una disposición simétrica.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el número predeterminado de polos de estátor y la pluralidad de polos de rotor se fabrican usando un material magnético blando.