MXPA04009311A - Motor electrico giratorio que tiene elementos anulares concentricos. - Google Patents

Abstract

Un motor electrico giratorio en donde los elementos de rotor y estator estan configurados como anillos anulares, concentricos entre si, alrededor de un eje de rotacion; cualquiera de los elementos de rotor o estator esta formado de grupos de polos de electroiman, los grupos sustancialmente distribuidos de manera equidistante a lo largo de la extension angular del anillo anular, cada uno de los grupos comprende material magnetico magneticamente aislado y separado de los otros grupos; el otro elemento comprende una pluralidad de polos de iman permanente sustancialmente distribuidos de manera equidistante con polaridad magnetica alterna a lo largo de la extension angular del espacio de aire radial formado entre los elementos, los polos de iman permanente tienen una trayectoria de retorno magnetico comun.

Description

MOTOR ELECTRICO GIRATORIO QUE TIENE ELEMENTOS ANULARES CONCENTRICOS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a motores eléctricos de corriente directa giratorios, muy particularmente a motores que tienen un primer y segundo elementos de anillo anulares concéntricamente colocados alrededor de un eje de rotación y separados entre si por un espacio de aire axial, uno de los elementos comprende grupos polares electromagnéticos bobinados magnéticamente a i s 1 ado s .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los motores de corriente directa son versátiles en una amplia gama de aplicaciones. La < disponibilidad de una fuente de energia de batería para dispositivos equipados con motores de facilita un aspecto de portabilidad que no está fácilmente disponible para transmisiones de motor ac. Para una amplia variedad de aplicaciones funcionales se han vuelto comunes los controles electrónicos, tales como sistemas basados en microprocesador. Conforme ha progresado el desarrollo de la batería, y se ha expandido la versatilidad de los controles electrónicos, se ha vuelto más imperioso el reto de proveer transmisiones de motor de corriente directa eficientes para vehículos, como una alternativa viable a los motores de combustión. La patente EUA 5,164,623 a Shkondin es un ejemplo de una ejecución propuesta en donde se monta un motor en la rueda de un vehículo para impulsar directamente el vehículo. La patente propone que dicha disposición se puede aplicar a carros eléctricos, bicicletas, sillas de ruedas y similares. La energización electrónicamente controlada de bobinados de motores de corriente directa ofrece la posibilidad de una administración más flexible de las características del motor. El uso de imanes permanentes junto con dichos bobinados es conveniente porque limita el consumo de corriente. La patente EUA 4,754,207 a Heidelberg et al., describe un motor de corriente directa que tiene un rotor compuesto de un anillo continuo de una pluralidad de imanes permanentes que sucesivamente alternan en polaridad. El estator, que comprende una pluralidad de polos electromagnéticos electrónicamente intercambiables, está circunf erencialmente separado de los imanes del rotor por medio de un espacio de aire radial. Varios electroimanes del estator adyacentes forman un grupo de fase. Las porciones base interiores de los polos electromagnéticos adyacentes en cada grupo están en un área de la superficie en contacto mutuo para formar una trayectoria . de flujo magnético continuo. El circuito electromagnético se rompe en puntos de transición entre grupos adyacentes de electroimanes. Los sensores detectan la posición giratoria relativa entre los elementos de rotor y estator para controlar el intercambio electrónico de los bobinados electromagnéticos individuales. Los electroimanes que pertenecen a un grupo común se intercambian simultáneamente con un medio de intercambio electrónico común por grupo. Los bobinados de los electroimanes en grupos adyacentes son de fases diferentes y se intercambian en tiempos diferentes. Algo inquietante en la ejecución de la energización intercambiada del bobinado del estator es el evitar consecuencias desfavorables, tales como las irregularidades en la rotación. Por ejemplo, el intercambio simultáneo de todos los bobinados de fase del motor puede ocasionar ana fuerza de torsión de salida oscilante. El aligeramiento de estos efectos, con éxito variado, se puede obtener intercambiando de manera adecuada todas las fases en diferentes momentos o intercambiando simultáneamente ciertas combinaciones de bobinado que están distribuidas simétricamente, alrededor de la periferia del estator y que portan ciertas relaciones de posición con los polos magnéticos permanentes del rotor. Sin embargo, el intercambio de bobinados adyacentes» en diferentes momentos provoca efectos perjudiciales si los bobinados están vinculados, a una trayectoria de circuito magnético continua, ya que las cargas de flujo ocasionadas por la energización modificada del bobinado de un polo afecta el flujo de un polo adyacente. Heidelberg et al., soluciona este problema hasta cierto punto agrupando pluralidades de polos de estator en trayectorias de circuito magnético separadas. La discontinuidad de la trayectoria del circuito magnético entre grupos adyacentes efectúa un aislamiento del flujo magnético, reduciendo asi al transformador a un tipo de interferencia de flujo magnético entre grupos. Sin embargo, en los casos donde todos los polos de un grupo son bobinados e intercambiados simultáneamente, sigue existiendo un efecto de ondulación del par de torsión. Heidelberg et al. provee modificaciones en donde algunos polos de un grupo no están bobinados y/o la estructura polar de todos los polos dentro de un grupo no es de configuración uniforme, impidiendo asi los efectos de ondulación del par de torsión y la interferencia de flujo entre polos adyacentes. Dichas modificaciones sacrifican las características del par de torsión. Si se bobina una cantidad menor de polos, se reduce la capacidad para generar flujo. Los polos no bobinados no contribuyen al par de torsión y pueden interactuar de manera negativa con los imanes permanentes del rotor. Modificaciones de configuración polar no uniformes en Heidelberg et al. están acopladas con bobinados polares no uniformes. Dichas configuraciones complican el proceso de manufactura y comprometen la eficiencia del motor. Persiste la necesidad de un motor mejorado que se ajuste a la manufactura simplificada y que tenga la capacidad para soportar características operativas flexibles y eficientes. En el ambiente particular de transmisión para vehículo, . es altamente deseable lograr una operación suave sobre un amplio rango de velocidad, al mismo tiempo que se mantiene una capacidad de par de torsión de salida alta con un consumo de energía mínimo. Dicha suspensión de motor de vehículo debería proveer convenientemente fácil capacidad de acceso a diversos- componentes estructurales para el reemplazo de partes a un mínimo de inconveniencia.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención satisface las necesidades antes mencionadas, por lo menos en parte, ya que provee un motor eléct.rico de corriente directa giratorio en donde los elementos de rotor y estator están configurados como anillos anulares, concéntricos entre sí, alrededor de un eje de rotación. Cualquiera de los elementos de rotor o estator está formado de grupos de pares polares electromagnéticos, los grupos sus t anc i a lme nt e están distribuidos de manera equidistante a lo largo de la extensión angular del anille anular, cada uno de los grupos comprende material magnético y está magnéticamente aislado y separado de los otros grupos. El otro elemento comprende una pluralidad de polos de imán permanente sustancialmente distribuidos de manera equidistante con polaridad magnética alterna a lo largo "de la extensión angular del espacio de aire radial formado entre los elementos, los polos de imán permanente tienen una trayectoria de retorno magnético común. Los polos de cada grupo de pares de polos electromagnéticos están bobinados, los bobinados entre si se energizan de manera intercambiable para , impulsar la interacción electromotriz entre el estator y el rotor. Por lo tanto, se provee un número uniforme de polos, dos por par de polos, para cada grupo de elect oimán. Los polos de cada par de polos están bobinados opuestamente para proveer polaridades norte/sur opuestas . Aunque cada grupo puede comprender una pluralidad de polos, es preferible proveer únicamente un solo par de polos para cada grupo. La ener gi-zación intercambiada de un solo par de polos, en donde se invierte la corriente en los bobinados, ayuda a modificar las polaridades magnéticas de los polos sin provocar efectos de flujo perjudiciales para el par de polos particular. El aislamiento de la trayectoria magnética del par de polos individual de los otros grupos de polos, elimina un efecto de transformador de flujo en un grupo adyacente cuando se intercambia la energización de los bobinados del par de polos. La falta de pares de polos, adicionales dentro del grupo elimina o excluye cualesquiera de dichos efectos dentro de un grupo . Al sincronizar adecuadamente la energización del bobinado intercambiado para cada uno de los grupos, se logra el desarrollo de una fuerza electromotriz suave a través del motor. La fase y secuencia, óptimas y precisas para un intercambio sincronizado de los grupos particulares depende de la configuración estructu ra 1 particular de los polos electromagnéticos, los polos de imán permanente, la separación entre varios polos y otras interrelaciones estructurales. Con la determinación de la secuencia óptima de intercambio sincronizado para una configuración de motor especifica, la ejecución de un esquema de intercambio se puede realizar con base en la posición relativa entre el rotor y el estator. El intercambio se puede realizar por medio de un conmutador mecánico o mediante activación electrónica en respuesta a señales generadas por un sensor de posición. Aunque en la técnica se conocen bien varios medios de detección de posición, cualquiera de los cuales se puede emplear para generar dichas señales, es preferible el uso de un reductor: La salida del reductor puede entonces ser utilizada por un codificador para codificar señales para aplicación a un circuito de control basado en microprocesador. Aunque la presente invención tiene una aplicabilidad útil en diversas aplicaciones de suspensión de motor, es convenientemente apropiada para una suspensión de vehículo en donde el rotor está estructurado para rodear al estator, el rotor está asegurado a un alojamiento para fijación directa a una rueda del vehículo. Por lo tanto, el rotor anular está a una distancia radial sustancial del eje de rotación. El alojamiento del rotor está articulado para girar alrededor de "un eje, ·* estacionario en el eje de rotación a través de cojinetes. En una modalidad en donde el rotor comprende imanes permanentes, un número grande de imanes permanentes se puede distribuir sust ancialmente de manera uniforme a lo largo del anillo anular. Debido a que un microprocesador programado tiene la capacidad de generar una velocidad extremadamente alta de intercambio de señales, está disponible un amplio rango de velocidad del vehículo sin la necesidad de un desplazamiento de los engranajes de la transmisión. Los grupos de electroimanes separados forman un anillo de estator anular relativamente delgado que está separado del eje de rotación por una distancia radial, que de preferencia es sustancialmente mayor que la dimensión radial entre los límites interior y exterior del diámetro del anillo del estator, y que está asegurado al eje. La configuración de la presente invención, en donde los pares de polos del electroimán forman, cada uno, estructuras magnéticas aisladas formadas en un anillo anular delgado, se ha descubierto que provee efectos convenientes. Con esta disposición, el- flujo se puede concentrar, sin que virtualmente exista una pérdida o efectos perjudiciales de interferencia del transformador, en el espacio de aire radial para 'interacción óptima con el rotor de imán permanente. Como resultado, un par de torsión extremadamente alto está disponible con una alta eficiencia que significativamente prolonga la vida de la batería . Como ventaja adicional, cada grupo de estator está asegurado individualmente en la estructura de anillo anular del estator, en donde se facilita la remoción y reemplazo de un grupo de estator individual. Por lo tanto, si se dañara un grupo de bobinado de estator particular, por ejemplo debido a una falla en la estructura polar o en el bobinado, el grupo de estator individual se puede reemplazar sin retirar o reemplazar toda la unidad de estator. Como una ventaja relacionada, con el uso de un número grande de grupos de estator de un solo par de polos, el motor puede seguir operando de una manera satisfactoria incluso si falla la energización de uno o más grupos de polos de electroimán particulares. Una ventaja adicional de la presente invención es que, en una gran medida, las dimensiones de la superficie de los polos del rotor y del estator y las separaciones entre los polos son relativamente independientes entre si. Un esquema de energización intercambiado y sincronizado se puede programar para que sea optimizado para una configuración estructural particular. Una modalidad preferida, en donde se ha descubierto que la operación es particularmente conveniente, ejecuta las siguientes funciones estructurales. Se utiliza un número impar de grupos de estator. Los polos del estator tienen superficies de polos en el espacio de aire que son de extensión angular sustancialmente uniforme. Los polos del rotor de imán permanente son de una extensión dimensional angular sustancialmente igual en el espacio de aire, que diferente de la dimensión de la superficie del polo del estator. La distancia angular entre los centros de las superficies de los polos de cada grupo de estator es sustancialmente uniforme en toda la periferia del estator y difiere de la distancia angular entre los centros de las superficies de los polos del estator de grupos adyacentes. La distancia angular entre los centros de las superficies de los polos de cada grupo de estator también es diferente de la distancia angular entre los centros de los polos de imán permanente adyacentes del rotor. Los espacios entre las superficies de los polos del estator adyacentes dentro de cada grupo son sustancialmente iguales para todos los grupos y diferentes de los espacios* entre los grupos de estator adyacentes. Las superficies. de los polos del rotor están separadas sustancialmente de manera uniforme por espacios, los espacios entre las superficies de los polos del rotor adyacentes son diferentes de los espacios entre las superficies de los polos del estator adyacentes dentro de un grupo de estator. Ventajas adicionales de la presente invención serán más fácilmente aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de · la siguiente descripción detallada, en donde únicamente se muestra y describe la modalidad preferida de la invención, simplemente a manera de ilustración del mejor modo contemplado para llevar a cabo la invención. Como se podrá observar, la invención tiene la capacidad para que se realicen otras modalidades diferentes, y sus diferentes detalles pueden sufrir modificaciones en diversos aspectos obvios, todo ello sin apartarse de la invención. Por consiguiente, las figuras y la descripción serán vistas como ilustrativas en naturaleza, y no como restrictivas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La presente invención se ilustra a manera de ejemplo, y no como una limitación en las figuras anexas, en donde números de referencia similares se refieren a elementos similares y en donde: La figura 1 es un diagrama plano de un despliegue de estator y rotor de una modalidad preferida del motor de la presente invención. * La figura 2 es un diagrama en perspectiva en tres dimensiones de la estructura de polos del estator y rotor de la modalidad de- la figura 1. La figura 3 es un diagrama en corte parcial / que se toma en una sección de La figura"' 2, que ilustra la estructura de estator de la. presente invención. La figura 4 es un diagrama en secciones detallado y parcial que ilustra la estructura del motor de la invención, particularmente conveniente para su uso en el impulso de una rueda de vehículo. La figura 5 es una vista en partes de la- estructura de motor que se muestra parcialmente en sección en la figura 4. La figura 6 es una vista exterior en ¦J perspectiva de un alojamiento del cubo de rueda ensamblado que encierra el motor de acuerdo con la presente invención. ••La figura 7 es un diagrama en bloques ilustrativo de un sistema de control para impulsar el motor de la presente invención. La figura 8 es una vista plana esquemática de una modalidad alternativa de la presente invención en donde, el rotor comprende grupos de electroimanes separados con pares de polos que rodean,, a través de un espacio de aire radial, un estator de imán permanente.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 es un diagrama plano de un despliegue de estator y rotor de una modalidad preferida del motor de la presente invención. El elemento de rotor 10 es una estructura de anillo anular que tiene dieciséis imanes permanentes 12 sustancialmente distribuidos de manera uniforme a lo largo de la placa posterior cilindrica 14. Los imanes permanentes son polos de rotor que alternan en polaridad magnética a lo largo de la periferia interior del anillo anular. La placa posterior comprende material magnéticamente permeable que sirve como una trayectoria de retorno magnética entre los polos magnéticos permanentes adyacentes 12. El rotor rodea un elemento de estator 20, los elementos de rotor y estator están separados por un espacio de aire' radial. El estator 20 comprende siete elementos o grupos de pares de polos 22 de construcción uniforme que están distribuidos de manera uniforme a lo largo del espacio de aire. Cada grupo de estator comprende una'' estructura magnética generalmente en forma de U 24 que tiene dos superficies de polo 26 en el espacio de aire. , Cada estructura de grupo de estator está separada, y magnéticamente aislada, de los grupos adyacentes. Las patas de los pares de polos están bobinadas con bobinados 28. Los bobinados de cada grupo de estator están conectados entre si para ser activados simultáneamente cuando se conectan a una fuente de energización de. Los bobinados están configurados para proveer polaridades opuestas •¦ norte/sur a los polos de cada par de. polos, formando asi un electroimán. La inversión de la polaridad de energización efectúa la inversión de las polaridades magnéticas del par de polos. El intercambio sincronizado adecuado de la ¾ energización del bobinado del estator a lo largo del espacio de aire radial efectúa la generación de fuerza electromotriz a través de la interacción de fuerzas .magnéticas entre el estator y el rotor en el espacio de aire. Los polos de imán permanente del rotor, todos son de extensión angular uniforme a lo largo del espacio de aire y están separados,- entre si por espacios angulares de extensión uniforme. Sujeto a estas relaciones de -uniformidad, las dimensiones reales de , las superficies de los polos del rotor y los espacios que existen entre ellos son variables y se pueden optimizar de acuerdo con el ambiente de aplicación. Se entenderá que se puede utilizar cualquier número par de polos de rotor, en la figura 1 se muestran dieciséis simplemente para propósitos de ilustración. Las superficies de los polos del estator son todas de extensión angular uniforme, de preferencia de una dimensión diferente de aquella de la superficie de los polos angulares del rotor. Los -elementos de estator 24 están asegurados, de una manera que se describirá mejor a continuación, a una estructura de soporte no magnéticamente permeable, ' en donde los elementos de restator forman una configuración de anillo anular. Los polos dentro de cada grupo de estatores están separados por los espacios radiales que son uniformes para todos los grupos de estator. La extensión de estos espacios es diferente de la separación existente entre los polos de grupos de estator adyacentes. Los espacios' de los polos del estator y las separaciones de grupo son todas diferentes de los espacios de los polos angulares del rotor. La extensión radial de la estructura anular del estator, es decir, la distancia entre los diámetros interior y exterior, es sustancialmente menor que la distancia entre el eje central de rotación y el diámetro interior del estator. Esta dimensión de estator radial relativamente angosta provee una concent ación .favorable de flujo dentro de cada estructura de elemento de estator enfocada en el espacio de aire. En virtud de esta configuración, se puede obtene eficientemente la ausencia de efectos parásitos del flujo del transformador provenientes de la salida de alta torsión de los grupos de polos de estator adyacentes . Las relaciones dimensionales relativamente independientes entre el estator y los polos del í¾rotor permiten una flexibilidad en la- configuración del número de polos y dimensiones. Aunque se prefiere ' un número impar de grupos de polos de estator para permitir el rendimiento óptimo, este número por ningún motivo se limita a siete, tal como se muestra para propósitos de ilustración. De manera similar, cada grupo de par de polos de estator puede comprender una pluralidad de pares de polos que comparten una estructura magnéticamente permeable aislada común, en donde se tiene un número par de polos en cada grupo. En un ambiente operati o en donde es conveniente obtener un control excelente sobre un amplio rango de velocidad, se puede poner en práctica un número grande de polos de rotor y estator. Dicha ejecución se puede coordinar con las capacidades de control del sistema de control que se van a utilizar, el número de grupos de estator separados también se configura por consiguiente. Aunque el motor puede soportar una variedad de aplicaciones especificas, la invención es de una utilidad conveniente particular para impulsar un vehículo, en donde la estructura del motor está alojada dentro de una rueda. Los elementos de estator y rotor concéntricos en dicho ambiente están ubicados en el armazón de la rueda, a una distancia radial sustancial desde el eje de rotación. El diámetro de armazón grande provee un amplio espacio para dar cabida a una pluralidad grande de polos de estator y rotor individuales, facilitando así la flexibilidad de control. La figura 2 es una vista en perspectiva de un ensamble de rotor y estator de la modalidad del motor de la figura 1. El rotor anular, incluyendo la placa posterior 14 y los imanes permanentes 12, están 'encerrados por un elemento de alojamiento de anillo 30, que se puede construir en aluminio o en otro material no magnético o no ferroso. Dentro de esta estructura de rotor cilindrica, los grupos de estator están asegurados de manera rígida por medio de dos placas 32, sólo una 'de ellas se muestra en la figura 2. La figura 3 es una vista en corte de la estructura de estator que ¦ se toma en una sección que se cruza con el eje 34 en el eje de rotación. Cada placa 32 es de una configuración circular rígida que tiene un diámetro exterior y una porción de corte circular en su centro que forma un diámetro interior. El diámetro interior está configurado para ajusfar el eje estacionario 34 y para que se fije a un elemento de eje. A lo largo de la periferia de la placa, la placa es aprovisionada con orificios apropiadamente separados para que se acoplen a orificios de paso correspondientes en los elementos de estator. Cada una de las placas 32 está asegurada al eje 34 y están separadas entre sí apropiadamente para quedar aseguradas a, e intercaladas, las estructuras de polo 24 de los elementos de estator en cada lado axial de los mismos a través de orificios de acoplamiento. Las placas se pueden retirar de manera selectiva para facilitar la remoción y el reemplazo de un elemento de estator individual que puede resultar dañado o que pudiera requerir reparación, sin tener que -reemplazar toda la unidad. Debido a que cada uno de los elementos de estator se puede fabricar de manera a que sean, intercambiables, el mantenimiento del estator es una tarea, relativamente simple que consiste in insertar un elemento de estator de reemplazo en la posición de acoplamiento apropiada entre las placas y conectar los extremos de los bobinados. La figura 4 es un diagrama en secciones más detallado que ilustra la estructura del motor de esta modalidad de la invención, particularmente adecuado para que se utilice para impulsar una rueda de vehículo de un automóvil, motocicleta, bicicleta y similares. El eje estacionario 34, las placas 32, las estructuras de estator 24 y los bobinados 28, están contenidos dentro del alojamiento 40, al que se fija una placa de apoyo de rotor anular 14 e imanes permanentes 12. El alojamiento 40 está articulado al eje en cada lado de las placas 32 a través de los cojinetes 36 y rodamientos 38. Por lo tanto, el alojamiento 40 forma las porciones laterales de una rueda de vehículo que gira, conforme es impulsada a través del rotor, alrededor del eje 34. El elemento de alojamiento de anillo 30 está rígidamente fijo al alojamiento 40 y al rotor, y funciona como un armazón para ajuste de la llanta de un vehículo. La figura 5 es una vista en partes de la estructura de motor que se muestra parcialmente en secciones en la figura 4, mientras que la' figura 6 es una Arista exterior en perspectiva de la porción de cubo de rueda ensamblada. Las porciones de conector 42 se proveen para ilustrar el uso del . motor en un ambiente tipo bicicleta, cada una de las porciones de conector 42 se pueden fija a una porción respectiva de una horquilla de bicicleta. Las figuras que se ilustran también ejemplifican el uso de varios elementos estándares de arandela, tuerca y perno para ensamblar varios elementos. Se entenderá que se puede utilizar cualquier medio apropiado bien conocido en la técnica ' para ensamblar los diversos elementos. La. figura 7 es un diagrana en bloques que ilustra un sistema de control para impulsar el motor de la invención de la modalidad de la figura 1. La corriente de energización para los bobinados individuales de electroimán del estator es provista por una fuente de suministro de batería 50. Aunque la energización conmutada de los bobinados del estator se puede ejecutar utilizando una disposición de conmutador mecánico bien conocida en la técnica, los circuitos de conmutación electrónicos se han vuelto muy comunes y proveen ventajas de control superiores. Por lo tanto, resulta preferible, conectar los bobinados de estator 20 a la batería 50 a través del circuito de conmutación 52. El circuito de conmutación 52 puede comprender cualquier circuito electrónico bidireccional controlado bien conocido en la técnica que tenga la capacidad de suministrar energización por batería, que sea conmutable en polaridad, individualmente a los bobinados del if motor, bajo el control del controlador 54. El ' controlador 54 de preferencia comprende un microco trolador, microprocesador o similares que se pueden programar para aplicar señales de control apropiadamente sincronizadas al circuito de conmutación 52 de acuerdo con las señales de ret roalimentación generadas en respuesta al movimiento relativo entre el estator y el rotor. En la técnica se conocen varios sensores de posición que tienen, la capacidad de producir señales de retroalimentación del motor para que sean utilizadas por el controlador. El reductor 56 está acoplado para girar con el rotor 10 y genera señales que indican la posición angular del rotor. Estas señales son codificadas por el codificador 58 apropiadamente para que sean utilizadas por el controlador. El controlador se puede programar para que emita señales de control óptimamente sincronizadas que se deben ajusfar a las señales del codificador recibidas, con base en la configuración dimensional especifica de los elementos del estator. Por lo tanto, la programación puede tomar en cuenta el número de polos del estator y rotor, el número de agrupamientos de estator, las dimensiones de los polos del estator y rotor y las dimensiones de los diversos espacios en la estructura del motor. Se ha descubierto que las características superiores de velocidad y torsión del motor obtenidas a partir de la estructura anteriormente descrita que opera en el modo conmutado electrónico controlado y óptimamente programado permite la operación satisfactoria incluso si un grupo del elemento de estator individual no puede funcionar. Por lo tanto, un vehículo en dichas circunstancias se puede seguir utilizando hasta que resulta conveniente reemplazar la parte del elemento de estator . La figura 8 es una vista plana esquemática de una modalidad en donde el rotor comprende grupos de electroimán separados de pares de polos que rodean, a través de un espacio de aire radial, un estator de imán permanente. En es-te respecto, la vista plana es similar a la estructura descrita en la solicitud copendiente de los inventores, número de serie 09/ 571 , 174 presentada el .16 de mayo de 2000, cuya descripción detallada se incorpora en la presente invención por referencia. La disposición estructural y el ensamble de los elementos de esta modalidad son análogos a la modalidad que se ilustra en las figuras 2-6. En esta descripción detallada se muestran y describen únicamente las modalidades de la invención y unos pocos ejemplos de su versatilidad. También se podrá entender que la invención tiene la capacidad para que se utilice en varias combinaciones y ambientes y tiene la capacidad para que se realicen cambios o modificaciones dentro del alcance del concepto inventivo, tal como se expresa en la presente invención. Por ejemplo, como se puede apreciar, el motor de la invención se puede utilizar en un amplio rango de aplicaciones además de las transmisiones para vehículos. Aunque se prefiere, en la ejecución de una transmisión de vehículo, que el rotor rodee al estator, otras aplicaciones pueden encontrar una utilidad conveniente con el estator rodeando al estator. Por lo tanto, dentro de la invención se contempla que cada elemento anular exterior e interior puede comprender cualquiera del estator o el rotor y puede comprender cualquiera del . grupo de electroimanes o anillo de imán permanente. También, aunque se han ilustrado polos saliente oobinados, los bobinados se pueden proveer en una estructura ranurada no saliente. También se debería^ apreciar que las secuencias particulares de energización de electroimán pueden variar dependiendo de varias consideraciones. La energización de los electroimanes se puede conmutar de manera secuencial a lo largo de la periferia de los espacios de aire o en un orden diferente. Todos los grupos de electroimanes pueden ser energizados en todo momento aunque se deben conmutar en tiempos individualmente programados. Por el contrario, los electroimanes individuales se pueden desactivar a intervalos secuencialmente inducidos predeterminados, aleatoriamente inducidos, o inducidos de manera no secuencial. Aunque la presente invención ha sido ejemplificada en la presente invención en el contexto de un motor de corriente directa, aquellos expertos en la técnica podrán apreciar que los principios que se describen se pueden aplicar a motores de corriente alterna de tipo síncrono y a motores que tienen elementos bobinados que se pueden energizar a través de una variedad de formas de onda de impulso. Por lo tanto, la fuente de energía eléctrica para impulsar el motor no se limita a una batería, pero puede incluir, por ejemplo, una fuente de corriente alterna. Dicha fuente de corriente alterna puede ser convertida a corriente directa o suministro de forma de onda de impulso o se puede utilizar sin dicha conversión para impulsar el motor como un motor síncrono de corriente alterna.

Claims (21)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las s igu i ent e s : REIVINDICACIONES

1.- Un motor eléctrico giratorio que comprende: un estator configurado en la forma de un anillo anular de grupos de polos de electroimán, los grupos sustancialmente distribuidos de manera equidistante a lo largo de la extensión angular del anillo anular, cada uno de los grupos comprende material magnético magnéticamente aislado y separado de los otros grupos; y un rotor anular, concéntrico con un eje de rotación y concéntrico con el estator anular para formar un espacio de aire radial en medio, que comprende una pluralidad de polos de imán permanente sustancialmente distribuidos de manera equidistante con la polaridad magnética alterna a lo largo de la extensión angular del espacio de aire, los polos de imán permanente tienen una trayectoria de retorno • magnética común; en donde cada grupo de polos de electroimán comprende bobinados que son energizados de manera conmutada para impulsar la interacción electromotriz entre el estator y el rotor.

2.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada grupo de estator comprende no más de un par sencillo de polos, cada polo tiene un bobinado configurado para formar una polaridad magnética opuesta a la polaridad magnética del otro polo del par, en donde la energización conmutada del bobinado del par de polos efectúa la inversión de las polaridades magnéticas del par de polos.

3.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un sensor de posición del rotor, en donde las señales para conmutar la 'energización de los bobinados son generadas en respuesta al sensor. ¦'' ¦

4.- El motor eléctrico giratorio de '' conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho sensor de posición comprende un reductor; y dicho motor además comprende un codificador para generar dichas señales.-

5.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha distancia angular entre los polos de cada grupo de estator es sustancialmente uniforme en toda la periferia del estator y difiere de la distancia angular entre los polos del estator de grupos adyacentes.

6. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque dicha distancia angular entre los polos de cada grupo 'de estator es independiente de la distancia angular entre polos adyacentes de imán permanente del rotor.

7. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha distancia angular entre los polos de cada grupo de estator es diferente de la distancia angular entre polos adyacentes de imán permanente del rotor .

8. - El motor eléctrico giratorio de *t. conformidad con la rei indicación 1, caracterizado ? porque los polos del estator tienen superficies de polo que se extienden a una distancia angular sustancialmente igual a o largo del espacio de aire y los polos de imán permanente del rotor tienen superficies de polo que se extienden a una distancia angular sustancialmente igual a lo largo del espacio de aire, la extensión angular de las superficies de polo del estator son diferentes de la extensión angular de las superficies de polo del rotor .

9. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las superficies de polo del estator están separadas por espacios, los espacios entre las superficies de polo del estator adyacentes dentro de cada grupo son sustancialmente iguales y diferentes de los espacios entre los grupos de estatores adyacentes.

10. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las superficies de polo del rotor están separadas sustancialmente de manera uniforme por espacios, los espacios entre las superficies de polo del rotor adyacentes son diferentes de los espacios entre la superficie de polo del estator adyacente dentro de un grupo de- estatores.

11. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque el rotor rodea al estator.

12. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque el número de grupos de estatores es un número impar y el número de polos dentro de cada grupo de estatores es un número par.

13. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada grupo de estatores está asegurado de manera individual en la. estructura de anillo anular del estator, facilitando asi la remoción independiente y el reemplazo de un grupo de estatores individual y de un componente de circuito de energización conmutada asociado con el mismo.

14. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho motor además comprende: un elemento de placa; y un elemento de eje ubicado en el eje de rotación; en donde cada uno de dichos grupos de estatores está asegurado a dicho elemento de placa a una distancia radial separada del eje de rotación; y dicho elemento de placa está fijo a dicho elemento de eje.

15. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracte izado porque dicha distancia radial separada es mayor que la distancia radial entre los diámetros de limite interior y exterior del anillo anular del estator.

16. - El motor eléctrico giratorio de conformidad con la rei indicación 13, caracterizado porque dicho motor además comprende un alojamiento de rotor, el rotor, rotor anular, se monta dentro del alojamiento a una distancia radial separada del eje de rotación, y el alojamiento del rotor está articulado para su rotación alrededor del eje a través de los rodamientos.

17. - Un motor eléctrico giratorio que tiene un estator y un rotor, el motor comprende: primer y segundo elementos de anillo anular concéntricamente colocados alrededor de un eje de rotación y separados entre si po un espacio de aire axial; en donde dicho primer elemento comprende grupos de polos de electroimán, los grupos s-us t anc ia lment e distribuidos a una distancia equidistante a lo largo de su anillo anular, cada uno de los grupos comprende material magnético magnéticamente aislado y separado de los otros grupos; dicho segundo elemento comprende una pluralidad de polos de imán permanente sustancialmente distribuidos de manera equidistante con polaridad magnética alterna a lo largo del espacio de aire, los polos de imán permanente tienen una trayectoria de retorno magnético común a lo largo de su anillo anular; y en donde cada grupo de polos de electroimán comprende bobinados que son energizados de manera conmutada para impulsar la interacción electromotriz entre el primer y segundo elementos de acuerdo con un esquema de excitación configurado * secuencial, no secuencial o aleatorio.

18.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la rei indicación 17, caracterizado porque el rotor rodea al estator.

19.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el estator comprende dicho primer elemento de anillo anular y el rotor comprende dicho segundo elemento de anillo anular.

20.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque dicho estator anular comprende un limite interior a una primera distancia radial desde el ·¥ eje de rotación y un limite exterior a una segunda distancia radial desde el eje de rotación, y la distancia radial entre los limites interior y exterior es menor que dicha primera distancia radial .

21.- El motor eléctrico giratorio de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el estator comprende dicho segundo elementó de anillo anular y el rotor comprende dicho primer elemento de anillo, anular.