ES2230660T3 - Motor linea. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN MOTOR LINEAL QUE CONSTA DE UNA PRIMERA PARTE (1) DOTADA DE UN CIRCUITO MAGNETICO PRIMARIO (4). ESTE ULTIMO COMPRENDE N E MUESCAS (5) Y N D DIENTES (6) ALTERNOS, SIENDO N E = N D , Y UN BOBINADO E LECTRICO POLIFASICO (7) CON 2 P POLOS SITUADO EN DICHAS MUESCAS (5) Y QUE PRODUCE, EN UN MOMENTO T, CUANDO ES ALIMENTADO POR UNA CORRIENTE ALTERNA EN LA LONGITUD L DEL CIRCUITO MAGNETICO QUE CUBRE LAS N E MUESCAS (5) Y N D DIENTES (6), UN CAMPO MAGNETICO ONDULADO DE LONGITUD L DE P PERIODOS. EL MOTOR POSEE ADEMAS UNA SEGUNDA PARTE (2), SITUADA FRENTE A LA PRIMERA (1) Y SEPARADA DE ELLA POR UN ENTREHIERRO PLANO (3). LA SEGUNDA PARTE TIENE UNA LONGITUD L = L + X, SIENDO X LA LONGITUD DEL DESPLAZAMIENTO RELATIVO DE LAS DOS PARTES UNA CON RESPECTO A LA OTRA, Y CONSTITUYE UN CIRCUITO MAGNETICO SECUNDARIO. SE CARACTERIZA POR QUE, FRENTE A DICHO ENTREHIERRO (3), EL CIRCUITO MAGNETICO SECUNDARIO (2) VA PROVISTO EN TODA SU LONGITUD L DE UNA SUCESION DE DIENTES (9) Y MUESCAS (10), POR QUE LA PRIMERA PARTE (1) COMPRENDE, A LO LARGO DEL ENTREHIERRO (3), SOBRE EL CIRCUITO MAGNETICO PRIMARIO (4), EN EL EXTREMO DE LOS DIENTES (6) Y DE LAS MUESCAS, UNA SUCESION DE 2 N E = 2 N D IMANES (8) DE POLARIDAD ALTERNA QUE CUBREN TODA LA LONGITUD L DEL CIRCUITO MAGNETICO PRIMARIO (4), POR QUE EL NUMERO N E DE MUESCAS (10) EN UNA LONGITUD L DEL CIRCUITO MAGNETICO SECUNDARIO (2) ES N E = N E + P, O BIEN N E = N SUB ,E - P, Y POR QUE, EN UNA MISMA LONGITUD L, EL NUMERO N D DE DIENTES (9) ES IGUAL A N E .

Description

Motor lineal.

El presente invento se refiere a un motor lineal.

Se conoce el interés de los motores lineales, que evitan la utilización de medios de transformación del movimiento de rotación en movimiento de traslación.

Sin embargo, en los motores lineales la parte primaria incluye un bobinado o devanado y la parte secundaria, cuya longitud es igual a la de la parte primaria más la de la carrera de desplazamiento, que puede pues ser muy larga, incluye, ya sea un bobinado del tipo jaula en el caso de un motor lineal del tipo asíncrono, ya sea imanes permanentes en el caso de un motor lineal del tipo síncrono. En los dos casos, dicho motor es costoso, sobre todo si la carrera es larga: en el caso del motor lineal asíncrono, el bobinado secundario debe ser refrigerado, en el del motor síncrono de imanes, se utilizan generalmente imanes a base de tierras raras, lo que lo hace de coste prohibitivo hasta para una carrera poco larga; además, éstos imanes atraen fuertemente todos los materiales magnéticos y el motor debe ser encerrado en una envuelta estanca difícilmente realizable y costosa.

Se conoce también un motor lineal paso a paso híbrido. En dicho motor, el primario contiene un circuito magnético que incluye dientes y muescas a lo largo del entrehierro, y separado en dos por un imán, cada semi-circuito magnético está dotado de una bobina eléctrica, estando alimentadas las dos bobinas por una corriente desfasada 90º de una bobina a otra. El secundario es un circuito magnético que tiene dientes y muescas. Dicho motor es poco costoso, pero muy voluminoso. En efecto, las chapas del estator son recorridas por un flujo continuo modulado en amplitud por el paso de los dientes, pero este flujo no se invierte nunca. La densidad de fuerza de la superficie de este tipo de motor es aproximadamente el tercio de la de un motor donde el flujo se invierta en la chapa.

Se conoce también, por el documento de la patente US-4563602, un motor lineal síncrono de imanes permanentes. En este motor conocido, las chapas del estator son recorridas por un flujo cuyo signo permanece constante y es necesario utilizar imanes a base de tierras raras para obtener un rendimiento satisfactorio, lo que aumenta el coste de fabricación.

El presente invento tiene pues como objeto proponer un motor lineal según la reivindicación.

Se precisa que, en esta definición del invento, y en todo lo que sigue, se cuenta por una unidad un diente completo o una muesca completa y que de esta forma, si el circuito magnético primario incluye un semi-diente en cada una de sus extremidades, estos dos semi-dientes cuentan como un único diente. Sucede lo mismo para las muescas y para los imanes.

Se va a dar ahora la descripción de un ejemplo de ejecución del invento haciendo referencia al dibujo anexo, en el que:

La figura 1 es una vista esquemática que muestra un motor lineal según el invento que incluye dos polos: P = 1.

La figura 2 representa en un instante t el valor del flujo a lo largo del entrehierro del motor de la figura 1, creado por la cooperación de los imanes del circuito magnético primario con los dientes y muescas del circuito magnético secundario.

Las figuras 3 y 4 son respectivamente equivalentes a las figuras 1 y 2, pero después de un desplazamiento relativo de una distancia igual a una muesca del circuito magnético secundario.

Haciendo referencia a la figura 1, se observa un motor lineal según el invento incluyendo una primera parte 1 y una segunda parte 2 separadas por un entrehierro plano 3.

La primera parte 1 incluye un circuito magnético primario 4 de longitud l que incluye muescas 5 y dientes 6 en igual número.

En el ejemplo representado, el número de muescas es N_{e} = 6, se tiene pues igualmente seis dientes: N_{d} = 6, de los cuales cinco son dientes enteros más un semi-diente en cada extremidad del circuito. En efecto, es necesario considerar dicho motor lineal como un motor circular cortado y plano.

Esta disposición, con un semi-diente en cada extremidad, es la más práctica, en particular para el bobinado de las muescas 5, pero, además de esta disposición, otras dos disposiciones son posibles: una muesca en una de las extremidades y un diente en la otra, o también una semi-muesca en cada extremidad. Las muescas 5 están dotadas de un bobinado polifásico 7 de 2P polos, que produce un campo deslizante.

En el caso del ejemplo, se trata de un bobinado trifásico de dos polos 2P = 2.

Esta primera parte 1 está además dotada, a lo largo del entrehierro 3, a lo largo de la longitud l del circuito magnético primario 4, fijado a este en la extremidad de los dientes y las muescas, una sucesión de 2 N_{e} = 2 N_{d} imanes, 8 de polaridad alternada, como lo indican las flechas.

En el ejemplo descrito, hay pues doce imanes: 2 N_{e} = 12. Como se ha dicho anteriormente, se trata de 2 N_{e} imanes enteros. En el presente caso, once imanes enteros y un imán cortado en dos, del que una mitad está situada en una de las extremidades, y la otra mitad en la otra extremidad. Enfrente de esta primera parte 1, y separada del entrehierro plano 3, está dispuesta la segunda parte 2. Esta segunda parte 2 es un circuito magnético secundario que incluye en toda su longitud L, que es igual a la longitud l de la primera parte más la carrera x de desplazamiento de una de las partes respecto de la otra, una sucesión de dientes 9 y de muescas 10.

Sobre una longitud l del circuito magnético secundario, hay n_{e} muescas 10 y n_{d} dientes 9, con n_{e} = n_{d} = N_{e} + P o bien n_{e} = n_{d} = N_{e} - P.

En el caso del ejemplo descrito, se ha visto que N_{e} = N_{d} = 6 y que P = 1, y aquí resulta n_{e} = N_{e} + P = 7.

Hay pues siete dientes y siete muescas en una longitud l del circuito magnético secundario 2.

Por tanto, gracias a los imanes 8 de polaridad alternada y al circuito magnético secundario 2 que incluye dientes y muescas, se tiene, a lo largo del entrehierro 3, una reluctancia variable de forma tal que se obtiene (fuera de cualquier flujo inducido por el bobinado 7) un flujo que varía a lo largo del entrehierro y que tiene 2 P polos.

Las flechas sobre el circuito magnético primario 4 representan el valor y el sentido del flujo magnético en los dientes 6. Este flujo está además representado por la curva de la figura 2. En la longitud l del circuito magnético primario, se tiene un número de períodos espaciales completos, aquí un periodo ya que la construcción representada ha sido realizada para dos polos (en la posición representada un polo completo en el centro y un semi-polo en cada extremidad). Se trata de polos que provienen de la construcción de la máquina gracias a los imanes y al circuito magnético secundario con dientes y muescas.

El bobinado polifásico 7 debe ser realizado para tener el mismo número de polos, luego aquí 2 P = 2.

La cooperación de los polos "deslizantes" producido por el bobinado polifásico 7 alimentado por corriente alterna, con los polos que resultan de la disposición constructiva anterior produce una fuerza de desplazamiento.

En esta construcción, se observa que el circuito magnético secundario no incluye ni imanes ni bobinado y que además el flujo en los dientes 6 de circuito magnético primario (flujo producido por los imanes 8) se invierte cada vez que se desplaza una distancia igual a una muesca (o un diente) del circuito magnético secundario 2, como lo muestran las figuras 3 y 4 idénticas a las figuras 1 y 2, pero en las que la primera parte 1 está desplazada en una longitud igual a un diente 9.

Se obtiene de esta forma un motor lineal sin que la parte larga (generalmente fija) tenga, ni imanes, ni bobinado, teniendo sin embargo un buen esfuerzo ya que se obtiene una inversión alternativa del flujo en los dientes del circuito magnético primario, en contraposición al motor lineal híbrido citado en la introducción.

Claims (1)

1. Motor lineal que incluye una primera parte (1) que comprende un circuito magnético primario (4) que tiene Ne muescas (5) y Nd dientes (6) alternados, con N_{e} = N_{d}, estando un bobinado o devanado eléctrico polifásico (7) de 2P polos situado en dichas muescas (5) y produciendo, en un instante t, cuando es alimentado por la corriente alterna en la longitud l del circuito magnético que cubre las N_{e} muescas (5) y N_{d} dientes (6), un campo magnético ondulado de longitud l de P periodos, una segunda parte (2), dispuesta enfrente de la primera (1) y separada de ella por un entrehierro plano (3), teniendo dicha segunda parte una longitud L = l + x, siendo x la longitud de desplazamiento relativo de las dos partes una respecto de la otra, constituyendo dicha segunda parte un circuito magnético secundario, incluyendo dicho circuito magnético secundario (2) frente a dicho entrehierro (3) y en toda su longitud L una sucesión de dientes (9) y de muescas (10), incluyendo dicha primera parte (1), a lo largo de dicho entrehierro (3), fijados al circuito magnético primario (4), una serie de imanes (8) de polaridad alternada, caracterizado porque dicha serie de imanes incluye 2 N_{e} = 2 N_{d} imanes fijados a la extremidad de los dientes (6) y de las muescas (5) del circuito magnético primario (4), porque dicha serie de imanes cubre toda la longitud l de dicho circuito magnético primario (4), porque el número de muescas (10), en una longitud l del circuito magnético segundario (2), es n_{e} = N_{e} + P o bien n_{e} = N_{e} - P, y porque, en una misma longitud l, el número n_{d} de dientes (9) del circuito secundario es igual a n_{e}.