MX2008002721A - Un ensamble de maquina electrica. - Google Patents

Abstract

Una maquina electrica giratoria, de acuerdo con la presente invencion, puede incluir una primera seccion de nucleo del estator siendo substancialmente circular e incluyendo una pluralidad de dientes, una segunda seccion de nucleo del estator siendo substancialmente circular e incluyendo una pluralidad de dientes, una bobina dispuesta entre la primera y segunda secciones circulares de nucleo del estator, y un rotor que incluye una pluralidad de imanes permanentes; la primera seccion de nucleo del estator, la segunda seccion de nucleo del estator, la bobina y el rotor rodean un eje geometrico comun, y la pluralidad de dientes de la primera seccion de nucleo del estator y la segunda seccion de nucleo del estator son dispuestas para proyectarse hacia el rotor; adicionalmente los dientes de la segunda seccion de nucleo del estator se desplazan circunferencialmente en relacion con los dientes de la primera seccion de nucleo del estator, y los imanes permanentes en el rotor se separan en la direccion circunferencial entre si mediante secciones de polos que se extienden axialmente elaboradas a partir de material magnetico suave.

Description

UN ENSAMBLE DE MAQUINA ELÉCTRICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a una máquina giratoria. Más particularmente, la presente ¡nvención se refiere a una máquina eléctrica giratoria, que comprende una primera sección de núcleo del estator que incluye una pluralidad de dientes y es substancialmente circular, una segunda sección de núcleo del estator que incluye una pluralidad de dientes y es substancialmente circular, una bobina dispuesta entre la primera y segunda secciones de núcleo del estator, y un rotor que incluye una pluralidad de imanes permanentes. Además, la primera sección de núcleo del estator, la segunda sección de núcleo del estator, la bobina y el rotor rodean un eje geométrico común y la pluralidad de dientes de la primera sección de núcleo del estator y la segunda sección de núcleo del estator son dispuestas para proyectarse hacia el rotor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los últimos años, los diseños de máquinas eléctricas se desarrollaron a partir de máquinas de polos modulados, máquinas de polos de tenaza, máquinas Lundell y máquinas de flujo transversal (TFM), que se han hecho cada vez más interesantes. Las máquinas eléctricas que utilizan los principios de estas máquinas ya fueron descritas alrededor de 1910 por Alexandersson y Fessenden. Una de las razones más importantes para el interés creciente es que el diseño permite una muy alta salida de torque en relación con, por ejemplo, máquinas de inducción, máquinas de reluctancia conmutada e incluso máquinas sin escobillas de imán permanente. Además, dichas máquinas son ventajosas porque, a menudo, la bobina es fácil de fabricar. Sin embargo, uno de los inconvenientes del diseño es que normalmente son de fabricación relativamente costosa y que experimentan un flujo alto de fuga, con disminución del desempeño y eficiencia de la máquina.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es, por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporciona una máquina eléctrica giratoria con desempeño incrementado. El objeto de la presente invención se logra por medio de una máquina eléctrica giratoria de acuerdo con la reivindicación 1 y por medio de una máquina eléctrica giratoria de acuerdo con la reivindicación 12. Las modalidades de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes. En particular, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, una máquina eléctrica giratoria comprende una primera sección de núcleo del estator que es substancialmente circular y que incluye una pluralidad de dientes, una segunda sección de núcleo del estator que es substancialmente circular y que incluye una pluralidad de dientes, una bobina dispuesta entre la primera y segunda secciones de núcleo del estator y un rotor que incluye una pluralidad imanes permanentes. La primera sección de núcleo del estator, la segunda sección de núcleo del estator, la bobina y el rotor rodean un eje geométrico común, y la pluralidad de dientes de la primera sección de núcleo del estator y la segunda sección de núcleo del estator están dispuestas para proyectarse hacia el rotor. Adicionalmente, los dientes de la segunda sección de núcleo del estator se desplazan circunferencialmente en relación con los dientes de la primera sección de núcleo del estator, y los imanes permanentes en el rotor se separan en la dirección circunferencial entre sí por secciones de polos que se extienden axialmente elaboradas de material magnético suave. Una ventaja de esta disposición es que el flujo magnético de los imanes permanentes y la bobina se pueden utilizar de manera más eficiente. Por ejemplo, el número de trayectorias de flujo de fuga puede ser reducido al mínimo y el flujo de los imanes permanentes se puede utilizar hasta una extensión más grande que en las máquinas de polos modulados conocidas. En relación con otras máquinas eléctricas, una máquina como la anterior puede producir más torque. Todavía otra ventaja es que toda" la Fuerza motriz de magneto (MMF) de la bobina puede estar disponible para cada polo, lo cual tiene como resultado una carga eléctrica alta y una salida alta para el tamaño específico y/o costo.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, una máquina eléctrica giratoria comprende una pluralidad de secciones de fase, cada una incluye las características de la máquina eléctrica anterior. La ventaja de esto es, además de las anteriores, que dicha máquina puede ser habilitada para proveer torque substancialmente constante, lo cual puede ser ventajoso en ciertas aplicaciones. En una modalidad, las secciones de polos están elaboradas de polvo magnético suave. Elaborando las secciones de polos a partir de polvo magnético suave, la fabricación del rotor puede ser simplificada y la concentración del flujo magnético puede ser más eficiente utilizando la ventaja de las trayectorias de flujo tridimensionales. En una modalidad adicional un puente de flujo es dispuesto entre las dos secciones de núcleo del estator y este puente de flujo es una sección de viga transversal del estator dispuesta en forma concéntrica con la primera y segunda secciones de núcleo del estator circular. Disponiendo dicha una sección de núcleo del estator, el procedimiento de fabricación de las partes del ensamble del estator y el procedimiento para ensamblar el ensamble del estator pueden resultar más fáciles y más económicos. Un alcance adicional de la aplicabilidad de la presente invención se volverá evidente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación. Sin embargo, se deberá entender que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican las modalidades preferidas de la presente invención, se proporcionan únicamente a modo de ilustración, puesto que diversos cambios y modificaciones dentro del espíritu y alcance de la presente invención serán evidentes para aquellos expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras características y ventajas de la presente invención se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de una modalidad actualmente preferida, haciendo referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales: La Figura 1 , es una vista en perspectiva explotada esquemática de una máquina eléctrica giratoria de acuerdo con una modalidad de un aspecto de la presente invención, La Figura 2, es una vista en perspectiva esquemática de la máquina eléctrica giratoria de la Figura 1 , La Figura 3, es una vista en sección transversal de la máquina eléctrica giratoria de la Figura 2, La Figura 4, es una vista esquemática de una sección de núcleo del estator de una máquina eléctrica giratoria de las Figuras 1-3, La Figura 5, es una vista en perspectiva esquemática de un rotor de la máquina eléctrica giratoria de las Figuras 1-3, La Figura 6, es una vista plana esquemática, en la dirección axial, de la máquina eléctrica giratoria de las Figuras 1 -3, la vista también representa en forma esquemática una trayectoria de flujo magnético, La Figura 7, es una vista en perspectiva explotada esquemática de una máquina eléctrica axial giratoria de acuerdo con una modalidad de un aspecto de la presente invención, La Figura 8, es una vista en perspectiva esquemática de la máquina eléctrica giratoria de la Figura 7, La Figura 9, es una vista en perspectiva esquemática del ensamble del estator de la máquina eléctrica giratoria de la Figura 7, La Figura 10, es una vista en perspectiva esquemática del rotor de la máquina eléctrica giratoria de la Figura 7, La Figura 1 1 , es una vista en perspectiva esquemática de una máquina giratoria trifásica de acuerdo con una modalidad de un segundo aspecto de la presente invención, La Figura 12, es una vista en perspectiva en sección transversal de la máquina giratoria trifásica de la Figura 11 , La Figura 13, es una vista esquemática de las primeras secciones de núcleo del estator de cada fase de la máquina giratoria trifásica de la Figura 11 , la figura representa una posible diferencia espacial entre las diferentes fases.

La Figura 14, es una vista en perspectiva explotada esquemática de una máquina eléctrica axial giratoria bifásica de acuerdo con una modalidad de la presente ¡nvención, La Figura 15, es una vista en perspectiva esquemática de la máquina eléctrica giratoria bifásica de la Figura 14, La Figura 16, es una vista en perspectiva explotada esquemática de una máquina eléctrica giratoria trifásica de acuerdo con una modalidad de la presente invención, La Figura 17, es una vista en perspectiva esquemática de la máquina eléctrica giratoria trifásica de la Figura 16, La Figura 18, es una vista en perspectiva esquemática de una máquina eléctrica giratoria de acuerdo con una modalidad de la presente invención, y La Figura 19, es una vista en perspectiva esquemática de una sección del estator de una máquina giratoria de la Figura 18.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES Las Figuras 1 a 3, muestran una modalidad de la máquina giratoria de acuerdo con la presente invención. Esta modalidad comprende un ensamble del estator 10 y un rotor 12.

El ensamble del estator incluye una primera sección de núcleo del estator 14, una segunda sección de núcleo del estator 16, una sección de viga transversal del estator 18 y una bobina 20. El rotor incluye imanes permanentes 22 y secciones de polos 24. La sección de viga transversal del estator 18 del estator está dispuesta para proveer una trayectoria de flujo magnético entre la primera y segunda secciones de núcleo del estator 14, 16, actuando de esta manera como un "puente de flujo". El material utilizado para la sección de viga transversal del estator 18 puede ser polvo magnético suave con el objeto de facilitar el ensamble del estator y para proveer una transición de reluctancia relativamente baja entre las dos secciones de núcleo del estator 14, 16. En la Figura 4, se muestra una modalidad de las secciones de núcleo del estator 14, 16, utilizadas en la modalidad de las Figuras 1 a 3. La Figura muestra únicamente una sección de núcleo del estator. Sin embargo, de acuerdo con una modalidad, las dos secciones de núcleo del estator 14, 16 son substancialmente idénticas. Cada sección de núcleo del estator es esencialmente circular en forma e incluye una pluralidad de dientes que se extienden radialmente 26. Los dientes 26 están dispuestos para extenderse hacia el rotor 12 para formar una trayectoria de flujo de circuito cerrado con el rotor 12. En la Figura 4, los dientes se muestran como extendiéndose hacía dentro de un rotor interior. Sin embargo, en una modalidad no mostrada, es posible disponer el rotor fuera de las secciones de núcleo del estator 14, 16, y por consiguiente, en su lugar disponer los dientes que se extienden radialmente hacia afuera. En la modalidad representada en las Figuras 1 y 4, las secciones de núcleo del estator 14, 16 son laminadas, es decir, elaboradas de hojas apiladas de material magnético suave separadas por un aislante eléctrico delgado. La técnica general para laminar los núcleos del estator es bien conocida para los expertos en la materia. De acuerdo con una modalidad, las secciones de núcleo laminadas 14, 16 pueden ser elaboradas a partir de tiras u hojas alargadas de material magnético suave en las cuales, los dientes se han formado, por ejemplo, removiendo el material dei área entre los dientes mediante perforaciones. Entonces, cualquier hoja formada o una pluralidad de hojas formadas son dobladas en una dirección paralela al plano en una forma circular. Una técnica de fabricación correspondiente para una máquina de flujo axial se describe en el documento WO 2004/093291 A1 , Hóganás AB. La diferencia entre las secciones posteriores de núcleo laminado presentes y las secciones posteriores de núcleo del documento WO 2004/093291 A1 es que las hojas de las secciones posteriores de núcleo presentes también forman los dientes de las secciones posteriores de núcleo a diferencia de las hojas del documento WO 2004/093291 A1 , las cuales incluyen aberturas, cada una dispuesta para recibir un diente fabricado por separado. La fabricación de las secciones posteriores de núcleo en esta forma tiene como resultado menos recortes y, por lo tanto, el material magnético suave se utiliza de forma más eficiente.

En la Figura 5, se muestra una modalidad del rotor 12 utilizado en la modalidad de las Figuras 1 a 3. El rotor 12 comprende secciones de imanes permanentes 22 y secciones de polos 24 elaboradas de material magnético suave. Las secciones de polos 24 son dispuestas entre los imanes permanentes 22, separando de esta manera los imanes 22 entre sí. En la modalidad mostrada en la Figura 5, los imanes permanentes 22 y las secciones de polos 24 se extienden substancialmente la misma distancia en la dirección axial del rotor. Los imanes permanentes son dispuestos de tal manera que la dirección de magnetización de los imanes permanentes sea substancialmente circunferencial, es decir, los polos norte y sur, respectivamente, orientados en una dirección substancialmente circunferencial. Además, cada segundo imán permanente 22, contado circunferencialmente, es dispuesto teniendo su dirección de magnetización en la dirección opuesta en relación con los otros imanes permanentes. Por consiguiente, el polo norte N de un imán permanente 22 se orientará al polo norte N de uno del imán permanente adyacente 22. En la misma forma el polo sur S del imán permanente 22 se orientará al polo sur S de un imán permanente adyacente 22. Este diseño del rotor 12 tiene la ventaja de permitir la concentración de flujo de los imanes permanentes 22 de tal manera que la superficie del rotor 12 orientada hacia los dientes 26 del estator 10 puede presentar el flujo magnético total de ambos de los imanes permanentes circundantes 22 a la superficie del diente adyacente 26. La concentración de flujo se puede observar como una función del área de los imanes permanentes 22 que orienta cada sección de los polos 24 dividida con el área que de orientación de un diente. Estas propiedades de concentración de flujo de cada sección de los polos 24 permite utilizar los imanes permanentes débiles de precio bajo como imanes permanentes 22 en el rotor y hace posible lograr una densidad de flujo en la abertura de aire muy alta. La concentración de flujo se puede facilitar mediante la sección de polos siendo elaborada de polvo magnético suave que permite las trayectorias efectivas de flujo tridimensionales. Además, el diseño también hace posible realizar el uso más eficiente de los ¡manes que en los tipos correspondientes de máquinas. Todavía otra ventaja del diseño es que los imanes observan substancialmente la misma reluctancia independiente de la posición del rotor disminuyendo problemas con el flujo pulsante. De acuerdo con la modalidad anterior, observando la Figura 1 y la Figura 6, la primera y segunda secciones de núcleo del estator 14, 16 son desplazadas axialmente en relación entre sí y están dispuestas alrededor de un eje común. La bobina 20 es dispuesta entre las dos secciones de núcleo del estator 14, 16. La ventaja de disponer la bovina de esta manera es que toda la MMF (Fuerza motriz de magneto) se observa por cada polo y, por lo tanto, tiene como resultado una carga eléctrica muy alta y una salida alta para el tamaño y/o costo determinado. La sección de viga transversal del estator 18 es dispuesta en forma concéntrica a las dos secciones del estator 14, 16.

La sección de viga transversal del estator 18 es substancialmente de una longitud, en la dirección axial, correspondiente a la longitud del ensamble de las dos secciones de núcleo del estator 14, 16 y la bobina 20, con el objeto de ser dispuesta como un puente de flujo entre las dos secciones de núcleo del estator 14, 16. Elaborando la sección de viga transversal del estator 18 a partir de polvo magnético suave la eficiencia de las trayectorias de flujo tridimensionales que van de la sección de núcleo del estator 14, 16 a la sección de viga transversal del estator 18 es incrementada en relación con una modalidad en donde la sección de viga transversal del estator está elaborada a partir de laminados. Además, una de las dos secciones de núcleo del estator se desplaza a través de rotación en relación con la otra sección de núcleo del estator. Este desplazamiento tiene como resultado que el diente 26 de una de las secciones de núcleo del estator se coloca en una posición circunferencial diferente de la posición circunferencial del diente de la otra sección de núcleo del estator. Esto se muestra en la Figura 6, en donde la primera sección de núcleo del estator 14 se coloca, desde este punto de vista, al frente de la bobina 20 y la segunda sección de núcleo del estator 16 se coloca detrás de la bobina. Las porciones ocultas de la segunda sección de núcleo del estator 16 se indican mediante líneas punteadas. En la modalidad representada por la Figura 6 cada diente de una de las secciones de núcleo del estator 14, 16 se coloca, en la dirección circunferencial, a la mitad de la abertura entre dos dientes de la otra sección del estator.

La disposición descrita del ensamble del estator 10 tiene la ventaja de ser fácil de ensamblar y las partes son fáciles de fabricar. El rotor 12 entonces es dispuesto en un árbol 50 ó eje, no mostrado, y es colocado en el centro del ensamble del estator 10 ó, sí el rotor es un tipo de rotor externo, alrededor del ensamble del estator. El concepto de desplazamiento de los dientes de una sección de núcleo del estator en relación con los dientes de la otra sección de núcleo del estator es ventajosa con el objeto de hacer efectivo el uso de lo descrito anteriormente y más efectivo el diseño del rotor. La trayectoria de flujo del sistema se puede describir como sigue, haciendo referencia a la Figura 6, cuando se activa desde un imán permanente 22: I) la trayectoria de flujo es inicíalmente circunferencial y destaca el imán permanente 22 en la sección de polos circundante 24, en donde puede ocurrir la concentración de flujo, en la sección de polos 24 la trayectoria del flujo puede ser circunferencial y parcialmente axial con el objeto de concentrar el flujo magnético del área orientada del imán permanente 22 a la posición de un diente 26 de la primera sección de núcleo del estator 14, II) entonces, la trayectoria de flujo regresa a una dirección radial fuera de la sección de polos 24, a través de una abertura de aire 28 a través del diente de la primera sección de núcleo del estator 14 y radialmente y parcialmente circunferencial dentro del puente de flujo, en este caso, la sección de viga transversal del estator 18, III) entonces, la trayectoria de flujo regresa a una dirección axial y circunferencial a través del puente de flujo hacia un diente adyacente de la segunda sección de núcleo del estator 16, IV) entonces la trayectoria de flujo regresa a una dirección radial a través del diente de la segunda sección de núcleo del estator 16, a través de la abertura de aire 28 entre este diente y el rotor y al interior de la sección de polos 24 sobre el otro lado del imán permanente 22, V) entonces la trayectoria de flujo regresa a una dirección circunferencial y regresa al imán permanente 22. Se pueden describir y trazar las trayectorias correspondientes para cada imán permanente, aunque se muestra únicamente una de ellas con el objeto de facilitar la comprensión. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, los dientes 26 de una sección de núcleo del estator 14 se separan axialmente de los dientes 26 de la otra sección de núcleo del estator 16 por una abertura que se extiende circunferencialmente. La abertura se extiende circunferencialmente y no es interrumpida por los dientes 26 de una primera sección de núcleo del estator 14 que se extiende axialmente en el espacio entre los dientes 26 de la segunda sección de núcleo del estator 16. En otras palabras, la abertura describe un anillo continuo. La bobina 20, la cual es dispuesta entre las dos secciones de núcleo del estator 14, 16, se puede suministrar con diferentes voltajes para la operación, por ejemplo, sinusoidal o de onda cuadrada.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el diseño general de la máquina eléctrica radial giratoria descrito de acuerdo con las Figuras 1 a 6, se puede utilizar en una máquina eléctrica axial giratoria. Las propiedades generales y las ventajas son las mismas para la máquina eléctrica axial giratoria que para la máquina eléctrica radial giratoria. Sin embargo, la máquina eléctrica axial giratoria puede presentar ventajas adicionales, las cuales se describirán a continuación. En las Figuras 7 a 10, se muestra una máquina eléctrica axial giratoria de acuerdo con un aspecto y modalidad de la presente invención y las partes de la misma. La máquina eléctrica axial giratoria, así como también una de éstas de modo radial, incluye un ensamble del estator 60 y un rotor 62. Las diferencias esenciales entre la máquina eléctrica radial giratoria y esta máquina eléctrica axial giratoria es que la primera y segunda secciones de núcleo del estator 64, 66 de la máquina eléctrica axial giratoria incluye dientes axiales que se proyectan 76. Adicionalmente, la primera sección de núcleo del estator 64 rodea la segunda sección de núcleo del estator 66 y ambas son dispuestas substancialmente en la misma posición axial, lo cual es evidente en las Figuras 8 y 9. La bobina 70, la cual es substancíalmente idéntica a la bobina de la máquina eléctrica radial giratoria, está dispuesta entre la primera y segunda secciones de núcleo del estator 64, 66, es decir, la bobina está rodeando la circunferencia de la segunda sección de centro estator 66 y es rodeada por la primera sección de núcleo del estator 64. El puente de flujo o sección de viga transversal del estator 68 es dispuesto sobre tanto la primera como la segunda secciones de núcleo de estator 64, 66 desde la dirección axial y sobre el extremo no orientado del rotor 62. Como se observa claramente en las Figuras 7 y 9, el ancho radial de la primera sección de núcleo del estator 64 y la segunda sección de núcleo del estator 66 puede diferir. Las secciones de núcleo del estator 64, 66 son de un ancho radial diferente con el objeto de hacer que el área del área en sección transversal experimentada por el flujo magnético pase a través de estas trayectorias de flujo substancialmente idénticas y por consiguiente, optimizar la trayectoria del flujo del ensamble del estator 60. Por consiguiente, los dientes de la primera sección de núcleo del estator 64 son más largos en la dirección circunferencial y más cortos en la dirección radial que los dientes de la segunda sección de núcleo del estator. Los dientes 76 de la segunda sección de núcleo del estator 66 son desplazados circunferencialmente en relación con los dientes 76 de la primera sección de núcleo del estator 64, como en la máquina eléctrica radial giratoria, véase la Figura 9. Por lo tanto, cuando un diente 76 de la primera sección de núcleo del estator 64 es orientado a una sección de polos específica 74 del rotor 62 ningún diente 76 de la segunda sección de núcleo del estator 66 es orientado en la misma sección de polos 74. La selección del material y composición del ensamble del estator 60 puede ser idéntica para cualquier modalidad descrita en relación con la máquina eléctrica radial giratoria. Sin embargo, la dirección de laminación de las secciones de núcleo del estator 64, 66 difiere en que las hojas de la laminación se extienden en una dirección axial. Por consiguiente, las secciones de núcleo del estator 64, 66 se pueden elaborar de hojas alargadas, las cuales se doblan en una dirección correspondiente a la normal del plano de la hoja, en anillos o espirales y son ensambladas a las secciones de núcleo del estator con forma de anillo. El rotor 62, también comprende imanes permanentes 72 y secciones de polos 74, las cuales son dispuestas en una manera similar que aquella para el rotor de la máquina eléctrica radial giratoria, véanse las Figuras 5 y 10. Por lo tanto, los polos de los imanes permanentes se dirigen en una dirección circunferencial. El material utilizado en el rotor puede ser idéntico al material descrito en las modalidades de la máquina eléctrica radial giratoria. El rotor 62 de esta modalidad, está dispuesto para pasar y recibir flujo magnético desde y hacia una de las dos superficies dirigidas axialmente, las cuales están orientadas hacia los dientes de las secciones de núcleo del estator 64, 66 por medio de la abertura de aire 78 hacia y desde los dientes de las secciones de núcleo del estator 64, 66, véanse las Figuras 1 , 8 y 10. Por lo tanto, el rotor 62 de la máquina eléctrica axial giratoria, está dispuesto para distribuir y recibir el flujo magnético en una dirección axial, mientras que el rotor 12 de la máquina eléctrica radial fue dispuesto para distribuir y recibir flujo magnético en una dirección radial. Esto puede dar como resultado que el rotor 62 de la máquina eléctrica axial giratoria pueda ser más amplio en la dirección radial que en la máquina eléctrica radial giratoria, con el objeto de proveer un área de interacción suficiente orientada hacia los dientes. Sin embargo, puede ser posible elaborar pequeño el rotor 62 en la dirección axial permitiendo un diseño de motor plano. Por lo tanto, podría incluso ser posible elaborar dicho un motor que requiere dicha cantidad pequeña de espacio axial que puede ser adecuado en la rueda de un vehículo. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, los dientes 76 de la sección de núcleo del estator 64 son separados radialmente desde los dientes 76 de la otra sección de núcleo del estator 66 por una abertura que se extiende circunferencialmente. La abertura se extiende circunferencialmente y no es interrumpida por los dientes 76 de una primera sección de núcleo del estator 64 que se extiende axialmente dentro del espacio entre los dientes 76 de la segunda sección de núcleo del estator 66. En otras palabras, la abertura describe un anillo continuo. Las modalidades adicionales de las secciones de núcleo del estator de cualquiera de las máquinas eléctricas radial o axial giratorias son posibles y pueden en algunos casos ser ventajosas. Por ejemplo, cada una de las secciones de núcleo del estator 14, 16; 64, 66 pueden ser elaboradas de polvo magnético suave. Sí las secciones de núcleo del estator son elaboradas de polvo magnético suave, la sección de viga transversal del estator 18; 68 se pueden remover y la transición del flujo magnético se puede incorporar funcionalmente en las secciones de núcleo del estator 14, 16; 64, 66. Esto se puede lograr formando las secciones de núcleo del estator 14, 16; 64, 66 incluyendo una proyección dispuesta circunferencialmente y substancialmente en forma continua en cada una de las secciones de núcleo del estator 14, 16; 64, 66. La proyección es dispuesta para proyectarse hacia la otra sección de núcleo del estator 14, 16; 64, 66. Dicho un diseño es ventajoso en cuanto a que el procedimiento para ensamblar el ensamble del estator se facilita de modo adicional. Sin embargo, en algunas aplicaciones puede haber una ventaja en la elaboración de la sección de núcleo del estator 14, 16; 64, 66 a partir de laminados y la sección de viga transversal del estator 18; 68 a partir de polvo magnético suave. Dicha ventaja puede ser que los laminados, por el momento, tienen mejor permeabilidad que el polvo magnético suave en las trayectorias de flujo bidimensionales y el polvo magnético suave tiene mejores propiedades para las partes que requieren trayectorias de flujo tridimensionales. Por consiguiente, la combinación de los dos materiales, laminados y polvo magnético suave, hacen posible proveer trayectorias de flujo magnético eficientes. Por lo tanto, una máquina producida en consecuencia, puede tener una densidad de potencia incrementada, es decir, la proporción de fuerza producida para el volumen espacial del motor. Además, las pérdidas ohmicas son disminuidas en una máquina que combina los dos materiales como se describió anteriormente, este es un resultado de se requiere menos corriente para producir un torque deseado. Utilizando laminados en las secciones de núcleo del estator 14, 16; 64, 66, se logra una estructura que tiene la capacidad de resistir fuerzas mayores de retorcimiento que la estructura de polvo magnético suave.

La eficiencia de la máquina puede ser incrementada adicionalmente formando una sección de viga transversal del estator 18; 68 a partir de una porción laminada dispuesta entre dos porciones de conexión de flujo magnético elaboradas de polvo magnético suave. Cada una de las porciones de conexión de flujo magnético se puede disponer en cada una de las secciones de núcleo del estator con el objeto de acoplar el flujo magnético, por medio de las propiedades tridimensionales que conducen el flujo magnético a la porción laminada. De acuerdo con todavía otra modalidad, la sección de viga transversal completa 18; 68 está elaborada de laminaciones. La laminación es dispuesta de tal manera que la extensión de las hojas de laminación es radial y axial, es decir, normal al plano de la hoja está indicado en una dirección substancialmente circunferencial. Dichas hojas de laminación pueden tener forma de cuña o pueden ser ranuras dispuestas entre las hojas. De acuerdo con una modalidad, los componentes o las partes de polvo magnético suave se pueden compactar o sinterizar a la forma deseada, dependiendo del material magnético suave utilizado. Los componentes o partes resultantes podrían presentar una resistividad de al menos 1 µOm. Además, de acuerdo con otra modalidad, la densidad de las partes del estator puede ser de por lo menos 6500 kg/m3. Algunos ejemplos de polvos magnéticos suaves que se pueden utilizar con el objeto de elaborar partes del estator por medio de la compactación son Somaloy 500, Somaloy 550 y Permite 75 de Hóganás AB, S-263 83 Hóganás, Suecia.

De acuerdo con todavía otra modalidad, existen ranuras 30 dispuestas en una pluralidad de dientes 26 de las secciones de núcleo del estator 14, 16, véanse las Figuras 18, 19. Las ranuras 30 están dispuestas extendiéndose en una dirección axial y radial en cada una de la pluralidad de dientes 26. Colocando dichas ranuras 30, se disminuyen las fugas del imán permanente a una superficie no deseada del diente. Dicha una superficie no deseada puede ser una de las superficies que se extienden desde atrás de la sección de núcleo del estator a la punta del diente, es decir, no a la superficie orientada del rotor. Todas las Figuras 1 a 3 y 6 a 8, muestran máquinas de fase única, las cuales pueden ser útiles para algunas aplicaciones. Dicha máquina producirá torque pulsante aunque unidireccional, en la forma (1 +cos 2?t). Combinando dos o más máquinas de fase única y separándolas mediante el ángulo de fase espacial y de tiempo correctos, la máquina resultante tendrá la capacidad de producir un torque substancialmente constante. El número de fases que se pueden combinar es únicamente limitado por consideraciones prácticas. En las Figuras 11 -12, se muestra un ejemplo de máquina radial de fases múltiples, en este caso una máquina trifásica, de acuerdo con la presente invención. Los números de referencia corresponden a los números de referencia de la máquina radial de fase única con la diferencia de que ' se refiere a una característica de una primera fase, " a una característica de una segunda fase y '" a una característica de la tercera fase. En estas Figuras, se muestra un árbol 50, sobre el cual es montado el rotor. Se muestra cada una de las secciones de fase, es decir, máquinas de fase única, como las que se describieron anteriormente en la descripción, incluyendo un rotor de su propiedad, es decir, cada sección de fase corresponde completamente a las máquinas de fase única descritas anteriormente. Sin embargo, un rotor único puede ser dispuesto para la interacción con todas las secciones trifásicas, es decir, un rotor como el que se describió anteriormente en conexión con la máquina radial de fase única, se extiende en la dirección axial con el objeto de interactuar con todas las secciones trifásicas. Además, las Figuras muestran únicamente una variante elaborada de máquinas eléctricas radiales, sin embargo, cada sección de fase radial se puede intercambiar por una sección de fase axial. En la Figura 13, se muestra un ejemplo de separación espacial entre las fases. En esta Figura, se muestra la primera sección de núcleo del estator 14', 14", 14'" de cada fase. La separación espacial en este ejemplo se refiere a los dientes de la sección de núcleo del estator de la fase que es desplazada circunferencialmente en relación con los dientes de la sección de núcleo del estator de las otras fases. En las Figuras 14-15, se muestra una modalidad de las dos máquinas eléctricas bifásicas utilizando secciones de fase axial, es decir, la máquina eléctrica axial descrita en conexión con las Figuras 7 a 10. Los números de referencia corresponden a los números de referencia de la máquina axial de fase única con la diferencia que: ' se refiere a una característica de una primera sección de fase, " una característica de una segunda sección de fase. En esta modalidad, los ensambles del estator 60' y 60" son dispuestos teniendo sus dientes 76', 76" orientados al otro ensamble del estator. Los dos ensambles del estator 60' y 60" son dispuestos para compartir el mismo rotor 62. Esta modalidad es ventajosa porque llega a ser muy compacta, al menos en la dirección axial, incluye relativamente pocas partes, es decir, es fácil para ensamblar, y aún así exhibe las ventajas descritas anteriormente. En las Figuras 16-17, se muestra otra modalidad de una máquina eléctrica trifásica de acuerdo con la presente invención. Esta modalidad incluye segunda sección de fase axial y primera sección de fase radial y un rotor dispuesto para permitir que el flujo magnético sea enviado y recibido tanto en una dirección axial como en una dirección radial a los ensambles del estator de acuerdo con la presente invención. En estas Figuras, los números de referencia corresponden a los números de referencia de la máquina axial monofásica y la máquina radial monofásica con la diferencia que ' se refiere a una característica de una primera sección de fase axial, " a una segunda característica de sección de fase axial. Al diseñar la máquina eléctrica de esta manera es posible producir una máquina eléctrica trifásica muy compacta que es fácil de ensamblar y aún así, presenta las características ventajosas de la eléctrica, máquina giratoria de acuerdo con la presente invención.

Esta invención se puede observar en relación con un diseño más eficiente de una máquina de polos modulados. La descripción provista permite implementaciones de ejemplo de la ¡nvención. La descripción no se debe interpretar en un sentido limitado. Las variaciones y modificaciones que no necesariamente se alejan del alcance y espíritu de la invención pueden llegar a ser evidentes para aquellos expertos en la materia.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 1.- Una máquina eléctrica giratoria, dicha máquina comprende: una primera sección de núcleo del estator que es substancíalmente circular y que incluye una pluralidad de dientes, una segunda sección de núcleo del estator que es substancialmente circular y que ¡ncluye una pluralidad de dientes, una bobina dispuesta entre la primera y segunda secciones circulares de núcleo del estator, y un rotor que incluye una pluralidad de ¡manes permanentes, en donde la primera sección de núcleo del estator, la segunda sección de núcleo del estator, la bobina y el rotor rodean un eje geométrico común, y en donde la pluralidad de dientes de la primera sección de núcleo del estator y la segunda sección de núcleo del estator son dispuestas para proyectarse hacia el rotor, caracterizado porque: los dientes de la segunda sección de núcleo del estator son desplazados circunferencialmente en relación con los dientes de la primera sección de núcleo del estator, y los imanes permanentes en el rotor son separados en la dirección circunferencial entre sí por las secciones de polos que se extienden axialmente elaboradas de material magnético suave. 2.- La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la dirección de magnetización de los imanes permanentes del rotor son substancialmente circunferenciales. 3.- La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 2, caractepzada además porque la dirección de magnetización de todos los segundos imanes permanentes es opuesta a la dirección de magnetización de los imanes permanentes entre éstos. 4.- La máquina eléctrica de conformidad cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada además porque las secciones de polos son elaboradas de polvo magnético suave. 5.- La máquina eléctrica de conformidad cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque un puente de flujo es dispuesto entre la primera y segunda secciones circulares de núcleo del estator para proveer una trayectoria de flujo entre dichas secciones de núcleo del estator circulares. 6.- La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el puente de flujo es una sección de viga transversal del estator dispuesta para rodear dicho eje geométrico común. 7.- La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la sección de viga transversal del estator está elaborada de polvo magnético suave. 8.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además porque dichas secciones de núcleo del estator son elaboradas de hojas laminadas de material magnético suave y hojas de aislamiento eléctrico. 9.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada además porque dichas secciones de núcleo del estator son elaboradas de polvo magnético suave. 10.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque los dientes de la primera sección del estator y la segunda sección del estator se proyectan radialmente y en donde la primera sección del estator y la segunda sección del estator se desplazan axialmente en relación entre sí. 1 1.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque los dientes de la primera sección del estator y la segunda sección del estator se proyectan axíalmente y en donde la primera sección del estator es dispuesta rodeando la segunda sección del estator. 12.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , caracterizada además porque el rotor es dispuesto alrededor de la ppmera y segunda secciones de núcleo del estator y en donde los dientes se extienden radialmente hacia fuera. 13.- La máquina eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque las secciones de núcleo del estator son elaboradas de un polvo magnético suave e incluye medios de puente de flujo magnético incorporados en el mismo para generar una trayectoria de flujo magnético entre la primera y segunda secciones de núcleo del estator. 14.- La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque cada sección de núcleo del estator ¡ncluye una proyección dispuesta circunferencialmente y substancialmente en forma continua que se proyecta hacia la otra sección de núcleo del estator correspondiente. 15.- Una máquina eléctrica giratoria, dicha máquina comprende: una pluralidad de secciones de fase cada una incluye las características de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14. 16.- Un rotor para una máquina eléctrica giratoria, dicho rotor comprende: una pluralidad de imanes permanentes, en donde el rotor rodea un eje geométrico, caracterizado porque: los imanes permanentes se separan en la dirección circunferencial entre sí medíante las secciones de polos que se extienden axialmente elaboradas de material magnético suave. 17.- El rotor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la dirección de magnetización de los imanes permanentes del rotor es substancialmente circunferencial. 18.- Un rotor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la dirección de magnetización de todos los segundos imanes permanentes es opuesta a la dirección de magnetización de los imanes permanentes entre éstos. 19.- El rotor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado además porque las secciones de polos son elaboradas de polvo magnético suave.