ES2243784T3 - Motor electrico rotativo que tiene modulo de control separado para cada electroiman de estator. - Google Patents

Abstract

Un motor eléctrico rotativo, que comprende: un rotor (20) de imán permanente que tiene una pluralidad de imanes (22) permanentes dispuestos según una configuración anular; un estator (30) que comprende una pluralidad de electroimanes diferentes y aislados ferromagnéticamente según una configuración anular, siendo excitados selectivamente arrollamientos (34) de los electroimanes para formar polos magnéticos de polaridad alternante a lo largo de un entrehierro radial de aire que separa el estator del rotor; y caracterizado porque dicho motor eléctrico comprende, además, una pluralidad de módulos (47) de potencia diferentes, correspondiendo cada uno de dichos módulos a un respectivo electroimán del estator para proporcionar una corriente de excitación al mismo.

Description

Motor eléctrico rotativo que tiene módulo de control separado para cada electroimán de estator.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a motores eléctricos rotativos, y más particularmente a motores en los que el estator está formado por módulos individuales, comprendiendo cada módulo núcleo y estructura de arrollamientos, elementos eléctricos de control y excitación, y una fuente de alimentación integrada en el mismo.

Antecedentes

La mejora progresiva de los sistemas electrónicos, como aplicaciones basadas en microcontroladores y microprocesadores para el control de motores, así como la disponibilidad de mejores fuentes de alimentación portátiles, han convertido el desarrollo accionamientos por motor eléctrico eficientes para vehículos, como una alternativa viable a los motores de combustión interna, en un interesante desafío. Una excitación pulsatoria controlada electrónicamente de los arrollamientos de los motores ofrece la perspectiva de una mejor administración de las características del motor. Mediante el control de la anchura de impulso, el ciclo de trabajo, y la aplicación conmutada de una fuente de baterías a unos arrollamientos de estator adecuados, se puede conseguir una versatilidad funcional que es virtualmente indistinguible del funcionamiento de un motor síncrono de corriente alterna. El uso de imanes permanentes junto con dichos arrollamientos es ventajoso para limitar el consumo de corriente.

La solicitud en tramitación identificada arriba relacionada con la solicitud de patente US de Nº de Serie 09/826,422 de Maslov et al. identifica y se enfrenta a la necesidad de un motor mejorado susceptible de una producción simplificada y capaz de condiciones de funcionamiento eficientes y flexibles. En el accionamiento de un vehículo, es altamente deseable obtener un funcionamiento suave a lo largo de un amplio rango de velocidades, manteniendo a la vez una elevada capacidad de par de salida con consumos de potencia mínimos. Dicho motor de accionamiento de vehículo debería ventajosamente proporcionar fácil acceso a los diferentes componentes estructurales para la sustitución de piezas con el mínimo de inconvenientes. La solicitud US en tramitación con la presente incorpora polos electromagnéticos como estructuras magnéticamente permeables aisladas configuradas según un anillo anular, relativamente delgado en la dirección radial, para obtener efectos ventajosos. Con esta disposición, el flujo se puede concentrar, obteniéndose virtualmente pérdidas nulas o efectos nocivos de interferencia del transformador en los núcleos electromagnéticos, en comparación con realizaciones con la técnica anterior. Mientras que mejoras en las características del par y de la eficiencia se pueden conseguir con la estructura de la solicitud en tramitación con la presente identificada, aún son deseables otras mejoras.

A este fin, la solicitud en tramitación identificada arriba relacionada con la solicitud de patente US de Nº de Serie 09/826,422 de Maslov et al. busca optimizar parámetros del rotor como el grado del imán, la densidad de energía y las características magnéticas globales del grado del imán, el tamaño y dimensiones del imán que puede ajustar la permanencia y las condiciones generales de funcionamiento del imán
cuando éste es parte del rotor, la estabilidad de la temperatura del imán, las operaciones de acabado, recubrimiento y post procesado llevadas a cabo en la producción de los imanes para la aplicación pensada, la estabilidad de la magnetización sobre la superficie curvilínea del imán, la uniformidad de la polarización radial del imán, el entrehierro adyacente entre dos imanes separados, las características mecánicas de los extremos de los imanes, y el camino de retorno del flujo del imán proporcionado por una sección trasera de un anillo de hierro.

En ambientes en los que la portabilidad y el tamaño son factores importantes, existe la necesidad de motores de accionamiento que sean capaces de un amplio rango de características de funcionamiento, sin sacrificar funcionalidades complejas de control. Sistemas de motores sin escobillas deberían tener la capacidad de controlar cada uno de entre una pluralidad de conmutadores electrónicos para proporcionar una secuencia de conmutación precisa y una aplicación de potencia adecuada a los arrollamientos individuales del estator. La solicitud de patente US en tramitación identificada arriba de Maslov et al. (Expediente 57357-016) describe una configuración estructural de un motor en la que los elementos de control, que pueden ser complejos y diversos, están contenidos dentro de los límites del estator. La estructura que produce el flujo en el estator, perfilada como una configuración anular relativamente delgada para acomodar en la misma los elementos, es capaz sin embargo de producir el flujo de salida apropiado proporcionando al mismo tiempo un elevado par a velocidades de funcionamiento bajas.

Se han descrito arriba varias ventajas atribuibles a la provisión de múltiples caminos magnéticos diferentes en el estator en comparación con un único camino común en el cuerpo del estator. Una fácil accesibilidad al interior del estator y a los componentes estructurales y eléctricos que contiene el mismo presenta oportunidades adicionales para mejorar el funcionamiento.

Descripción de la invención

La presente invención satisface las necesidades descritas arriba, proporcionando al mismo tiempo beneficios adicionales como la disposición de pares de polos individuales aislados descrita en las aplicaciones de Maslov et al. identificadas. El estator está formado por una pluralidad de módulos de potencia individuales y los correspondientes segmentos de núcleo, comprendiendo cada módulo elementos de excitación y control suministrados por una fuente de alimentación incorporada dentro del estator. Dicha arquitectura en paralelo proporciona un funcionamiento controlado relativamente de manera independiente para cada módulo. El rendimiento de cada módulo individualmente puede ser medido in situ durante el funcionamiento normal o mediante rutinas de diagnóstico más extensivas, controladas por software. Basándose en los resultados de la prueba, un módulo se puede recalibrar automáticamente, desconectar, o marcar para reparación o sustitución. El rendimiento global del motor, determinado combinando las características de los módulos independientes, se puede comparar a las referencias originales para analizar diferentes opciones de reparación para elaborar la mínima acción necesaria.

Cada módulo y segmento de núcleo del estator puede ser instalado y quitado individualmente sin afectar a las otras unidades. En caso de que un módulo o segmento de núcleo del estator fallase, se puede desactivar sin afectar significativamente al rendimiento global de los restantes módulos del estator. A partir de aquí, el elemento defectuoso se puede quitar fácilmente y analizar externamente permitiendo a la vez que el motor funcione con los módulos restantes. El componente defectuoso puede entonces ser identificado y reparado o sustituido. En un momento conveniente, la unidad reparada o sustituida puede ser reinstalada en su compartimiento en el estator.

La configuración anular delgada de los elementos del núcleo electromagnético del estator proporciona espacio suficiente como para acomodar una porción sustancial, si no toda, de un sistema eléctrico de control relativamente complejo dentro de los confines de la estructura del estator. La integración de los componentes eléctricos de control dentro de un espacio apantallado dentro de la estructura que produce el flujo del estator proporciona múltiples ventajas. Se obtiene una simplificación de la integración evitando a la vez interferencias electromagnéticas entre los ambientes del motor y exterior, así como entre el circuito de control y los arrollamientos conmutados del estator. Cuando se usa, por ejemplo, en aplicaciones específicas como accionamiento de vehículos, la incorporación de tanto la estructura del motor como del sistema eléctrico de control dentro de la rueda del vehículo pueden proporcionar una disminución del peso de la unidad, disminuyendo a la vez el ruido acústico y mecánico. El funcionamiento desde la perspectiva del usuario se puede simplificar para simular, por ejemplo, el funcionamiento de un automóvil convencional.

Las ventajas anteriormente mencionadas se manifiestan en características estructurales de la invención, al menos en parte, en la que el motor comprende un rotor y un estator, cada uno dispuesto según una configuración anular y separados entre sí un entrehierro anular de aire. El estator comprende una pluralidad de segmentos de núcleo magnéticamente permeables bobinados, estando los segmentos de núcleo separados del contacto directo entre sí y dispuestos a lo largo del entrehierro radial de aire. Los segmentos son, por tanto, electroimanes individuales. La periferia radial interior del estator define un espacio dentro del cual no atraviesa sustancialmente ningún flujo. Una pluralidad de módulos diferentes están contenidos dentro del espacio del estator, correspondiendo cada uno de los módulos a un electroimán respectivo del estator para proporcionar corriente de excitación a los mismos. El motor está alojado dentro de una carcasa apantallada para evitar así interferencias electromagnéticas externas.

Cada módulo puede contener circuitería de excitación y conmutadores electrónicos conectados a una fuente de alimentación y un electroimán respectivo, respondiendo los conmutadores según la circuitería de excitación para dirigir los impulsos de corriente desde la fuente de alimentación hasta un arrollamiento del electroimán. El espacio interno del estator puede contener la fuente de alimentación, como una batería o un paquete de baterías. Un sensor de posición del rotor, ubicado apropiadamente en el estator, proporciona como salida señales de posición del motor al controlador. El controlador, la circuitería de conmutación de la excitación, y los conmutadores se pueden montar sobre una placa de circuitos. Cada electroimán y su respectivo módulo comprende por tanto una unidad independiente que se puede hacer funcionar individualmente. Las unidades de estator, por supuesto, funcionan relacionadas entre sí para el funcionamiento eficiente del motor. Con la repetición de elementos en cada unidad, un fallo de cualquier unidad particular no impedirá el funcionamiento independiente de las unidades restantes.

En una realización alternativa preferida, se puede proporcionar un controlador maestro dentro de los confines del estator para coordinar el funcionamiento de las unidades. El controlador maestro puede comprender un procesador que reciba las señales de posición del rotor a partir de uno o más sensores de posición del rotor y, en respuesta, proporcione señales de sincronización a la circuitería de excitación en cada uno de la pluralidad de módulos del estator.

Como una característica ventajosa de la presente invención, cada módulo del estator puede contener una fuente de alimentación diferente, minimizando así los efectos de la resistencia interna de la batería. Durante el funcionamiento del motor, los elementos de excitación de controlan la excitación de las fases del arrollamiento tal que las excitaciones de una pluralidad de los arrollamientos, si no todos, se superponen en cualquier momento. Baterías de bajo peso y bajo voltaje no son fuentes de corriente ideales. La corriente total extraída de una fuente de alimentación individual conlleva una caída de tensión significativa debido a la resistencia interna de la fuente. La corriente de excitación para cada arrollamiento está así limitada, particularmente cuando una única fuente debe proporcionar al mismo tiempo corriente de excitación para una pluralidad de arrollamientos. En contraste, con la provisión de una fuente de alimentación diferente para cada arrollamiento de los módulos, la alimentación para ese arrollamiento no se ve afectada porque los demás arrollamientos estén excitados o no, ya que la corriente será extraída sólo para ese arrollamiento individual. Como una ventaja adicional, se minimiza la interferencia entre las fases debido a la excitación conmutada de las fases respectivas.

Las fuentes de alimentación de la pluralidad de módulos pueden comprender, cada una, una o más baterías sustituibles que son fácilmente accesibles por el usuario. Las baterías pueden tener la capacidad de recargarse, o bien internamente o a partir de una fuente externa cuando son extraídas del estator. Así, las baterías pueden estar ubicadas en áreas muy accesibles para el usuario, o bien distribuidas dentro de sus unidades respectivas o situadas centralmente. Las baterías también puede ser recargadas de manera regenerativa durante el funcionamiento del motor.

Ventajas adicionales de la presente invención serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, en la que sólo se muestra y describe la realización preferida de la invención, simplemente mediante la ilustración del mejor modo contemplado de llevar a cabo la invención. Como se puede deducir, la invención se puede llevar a cabo según otras realizaciones diferentes, y se pueden llevar a cabo modificaciones en sus muchos detalles de maneras diferentes y obvias, todo ello sin salirse de la invención. Consecuentemente, los dibujos y descripciones se deben tomar de una manera ilustrativa, y no restrictiva.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se ilustra por medio de un ejemplo, y no como una limitación, en las figuras de los dibujos que se acompañan y en los que números de referencia parecidos se refieren a elementos similares, y en los que:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva parcial en tres dimensiones de un motor según la presente invención.

La Fig. 2 es una vista de despiece de los componentes estructurales del motor de la Fig. 1 ilustrativa de la relación existente entre las posiciones de los diferentes elementos.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva exterior del motor de las Figs. 1 y 2.

La Fig. 4 es un diagrama de bloques de un sistema de control adecuado para su uso en el motor de las Figs. 1-3.

La Fig. 5 es un diagrama de bloques parcial para un circuito de conmutación de arrollamientos de la invención de la Fig. 4.

La Fig. 6 es una vista en perspectiva parcial en tres dimensiones de una variación de la disposición estructural del motor mostrado en la Fig. 1 de acuerdo con la presente invención.

Las Figs. 7a-7c son ilustrativas de una construcción alternativa del estator según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

El motor de la presente invención es adecuado para usarse para accionar una rueda de vehículo de un automóvil, motocicleta, bicicleta o similar. Las ilustraciones de los dibujos describen por tanto la estructura de un motor que puede ser alojado dentro de la rueda de un vehículo, estando el estator montado rígidamente en un eje estacionario y rodeado por un rotor para accionar la rueda. Se debe apreciar, sin embargo, que el contexto del vehículo es meramente ejemplar de una multitud de aplicaciones particulares en las que se puede emplear el motor de la presente invención.

La Fig. 1 es de corte de la estructura del motor, mostrándose los elementos con mayor detalle en la vista de despiece de la Fig. 2. El motor 10 comprende un rotor 20 de imán anular permanente y una estructura 30 anular de estator separada por un entrehierro radial de aire. El rotor y el estator están configurados coaxialmente alrededor de un eje de rotación, que está centrado en el eje 36 estacionario. El estator comprende una pluralidad de elementos ferromagnéticamente aislados, o grupos de estator. Los segmentos 32 de núcleo, hechos de material magnéticamente permeable y separados del contacto directo entre sí, tienen porciones 34 de arrollamiento respectivas formadas en cada polo. Se muestran siete grupos de estator, estando cada grupo comprendido por dos polos electromagnéticos salientes, situados circularmente a lo largo del entrehierro. El rotor comprende una pluralidad de imanes 22 permanentes, distribuidos circularmente a lo largo del entrehierro y fijados a una placa 24 base anular no magnética, que puede estar hecha de aluminio u otro material no permeable magnéticamente. La placa base es parte de la carcasa del motor a la que se unen paredes 26 laterales.

Las distribuciones de flujo producidas por los imanes del motor pueden ser mejoradas mediante la provisión de un elemento magnéticamente permeable, no mostrado, montado en parte posterior de los imanes del rotor. Se muestran dieciséis imanes de rotor. Se debe entender que el número de polos del estator y de imanes del rotor ilustrados sirven meramente de
ejemplo, ya que se pueden utilizar diversas relaciones, dependiendo de los parámetros operacionales deseados. Por ejemplo, menos electroimanes separados mayores distancias pueden producir diferentes características de velocidad. Los segmentos de núcleo del estator están fijados a una estructura 40 esqueleto rígida que está fijada centrada en el eje 36. Miembros 42 de espina, iguales en número al número de grupos del estator, se extienden radialmente hacia fuera del centro de la estructura 40 hacia las placas 44 con forma de U. Los lados de las placas con forma de U y los segmentos de núcleo del estator contienen orificios correspondientes mediante los cuales los segmentos de estator se pueden fijar a la estructura esqueleto. Cada placa con forma de U se acopla a un par de segmentos de estator adyacentes.

Cada segmento de estator y su par de miembros de espina contiguo definen juntos un espacio dentro el cual están alojados los elementos de circuito. Las porciones 42 de espina rígidas tienen suficiente superficie como para proporcionar el apoyo estructural necesario, así como para acomodar las placas 46 de circuito. Una placa de circuito se puede fijar a cada porción de espina de cualquier manera convencional. Cada placa de circuito contiene los elementos y conmutadores del circuito de control necesarios para la aplicación de una corriente de excitación a través de las conexiones de cableado apropiadas a un arrollamiento de un segmento de núcleo de estator al cual está unida la porción de espina. Se debe apreciar que todos los elementos y conmutadores del circuito de control se pueden integrar en una única placa de circuito para proporcionar una economía de espacio y peso aún mayor. La fuente de alimentación del motor, representada por las baterías 48, también está contenida dentro de los espacios del estator. Se pueden fijar receptáculos apropiados (no mostrados) para las baterías a las porciones 42 de espina. Los receptáculos, que pueden ser de cualquier variedad convencional, permiten una extracción fácil de las baterías para su sustitución o recarga. Mientras que se muestra una única batería para cada módulo de estator, la ilustración es representativa de una fuente de energía que puede tomar la forma de un paquete de baterías, una pluralidad de baterías, o cualesquiera variaciones de fuentes de voltaje conocidas. Esto es, cualquier tipo de batería o paquete de baterías disponible comercialmente que tenga la capacidad suficiente como para suministrar la potencia necesaria al motor puede ser usada. Así, dependiendo de las características particulares de la batería y de los requerimientos de accionamiento del motor, es posible utilizar los espacios de los módulos para la ubicación de otros ele-
mentos.

La Fig. 3 es una vista exterior en tres dimensiones del sistema de motor de las Figs. 1 y 2. El anillo 24 exterior y las paredes 26 laterales de la carcasa del rotor están configurados para formar una base para ruedas en la que se puede montar un neumático, no mostrado. La carcasa de la rueda del rotor está adaptada para rotar alrededor del eje 36 estacionario mediante los rodamientos 38. La estructura de la carcasa cilíndrica del rotor rodea al anillo anular del estator que está alineado coextensivamente en la dirección axial con el rotor a través del entrehierro.

La Fig. 4 es un diagrama de bloques de un sistema de control típico que se puede emplear para excitar la estructura de motor mostrada en las Figs. 1-3. Los arrollamientos 34 del estator son excitados conmutadamente mediante la aplicación una corriente suministrada desde una fuente 50 de alimentación a través de los conjuntos 52 de conmutadores electrónicos. La sincronización de los impulsos de corriente es sujeto de control del controlador 60 de secuencia, que es responsable de realimentar las señales recibidas del sensor 62 de posición. El controlador de secuencia puede incluir un microprocesador un procesador de señal digital equivalente. Aunque el sensor 62 de posición está esquemáticamente representado por una única unidad, múltiples sensores se pueden distribuir apropiadamente en secciones del estator a lo largo del entrehierro para detectar la rotación de los imanes del rotor. El sensor de posición puede comprender cualesquiera dispositivos magnéticamente sensibles, como dispositivos de efecto Hall, sensores magneto resistivo gigantes (GMR), conmutadores de láminas, sensores de cable de impulsos, sensores amorfos, separadores o sensores ópticos.

El uso de conmutadores electrónicos controlados para la aplicación la de corriente de excitación a los arrollamientos del motor es común en la materia. La Fig. 5 es un diagrama parcial de circuito de un conjunto de interruptores y un excitador para un único arrollamiento de segmento de núcleo de estator. El arrollamiento 34 de estator está conectado en un circuito puente de cuatro FETs. Se debe entender que cualquiera dentro de varios elementos electrónicos de conmutación conocidos se puede usar para dirigir la corriente de excitación en la dirección apropiada hacia el arrollamiento 34 de estator, como, por ejemplo, transistores bipolares. Los FET 53 y FET 55 están conectados en serie a través de la fuente de alimentación, como los FET 54 y FET 56. El arrollamiento 34 del estator está conectado entre los nodos de conexión de los dos circuitos FET en serie. El excitador 58 de puerta es responsable de controlar las señales recibidas del controlador 60 de secuencia para aplicar señales de activación a las terminales de puerta de los FETs. Los FETs 53 y 56 están activados simultáneamente cuando la corriente del motor fluye en una dirección. Para el flujo de la corriente en la dirección contraria, están activados simultáneamente los FETs 54 y 55. El excitador 58 de puerta puede estar integrado en el controlador 60 de secuencia o comprender un circuito de excitación diferente.

La Fig. 6 es una vista en perspectiva parcial en tres dimensiones de una variación de la disposición estructural del motor mostrada en la Fig. 1. En vez de proporcionar una porción de arrollamiento diferente en cada uno de los polos electromagnéticos del estator, el arrollamiento 34 de cada segmento de núcleo del estator está formado en una sección de núcleo que conecta los polos. Cerca de cada una de las secciones de núcleo del estator hay un sensor 62 de posición, que genera señales de salida indicativas de la posición del rotor con relación a la sección de núcleo de estator correspondiente. Las señales de salida se aplican a la circuitería de control contenida en la placa 46 de circuito.

Las Figs. 7a-7c son ilustrativas de una disposición estructural alternativa del estator de acuerdo con la presente invención. Se muestran una pluralidad de quince segmentos 31 de núcleo, comprendiendo cada segmento un par de polos 32 salientes y una porción 33 de conexión. Los segmentos de núcleo están todos construidos de un material magnéticamente
permeable. Cada par de polos de segmento está alineado en una dirección paralela al eje de rotación y tiene un arrollamiento 34 formado en cada polo. La porción 33 de conexión es un segmento relativamente delgado unido en su superficie periférica exterior a los polos 32 salientes, teniendo a la vez una superficie periférica interior que es algo cóncava. El grado de concavidad está en proporción con la separación radial de los elementos de núcleo del eje de rotación, de forma que los segmentos de núcleo están configurados generalmente circularmente. La porción 33 de conexión se extiende en la dirección circular a ambos lados más allá de los polos salientes.

Los segmentos de núcleo del estator están fijados a una estructura 140 esqueleto rígida que está fijada centrada al eje 36. La estructura 140 esqueleto está formada por un material no permeable magnéticamente, como plástico o aluminio. La estructura esqueleto, que está fijada al eje 36, comprende miembros 142 de espina formados integralmente con una porción 144 generalmente circular. Como se puede ver con mayor claridad en las Figs. 7b y 7c, la porción 144 comprende un manguito 145 cilíndrico relativamente delgado que tiene miembros 146 de nervio en su periferia radial exterior. Los miembros de nervio se extienden hacia fuera desde el manguito y son generalmente paralelos al eje de rotación. Cada miembro de nervio tiene porciones 148 de reborde cerca de su extremo exterior para formar surcos con el manguito 145. Los nervios 146 adyacentes se unen en un extremo del manguito mediante una porción 149 adicional de nervio con surco.

Nervios adyacentes y porciones de ranura adyacentes forman entre ellos ranuras que acomodan porciones 33 de conexión de estator. Por tanto, para los quince segmentos de núcleo del estator, la estructura esqueleto dispone de quince ranuras. Como se puede ver en la Fig. 7b, se puede insertar fácilmente un segmento de estator en la estructura esqueleto de soporte deslizando la porción 33 de enlace de segmento de núcleo en una ranura exterior. El segmento de estator puede ser extraído fácilmente de la superficie de soporte deslizando la porción 33 de enlace de segmento de núcleo fuera de la ranura exterior.

La periferia radial interior del manguito 145 está construida similarmente con nervios para formar surcos y ranuras internas. Las ranuras internas, que acomodan módulos 47 de potencia, están alineadas radialmente con las ranuras exteriores. En una porción relativamente central de cada par de ranuras hay un recorte 150 en el manguito 145. Los módulos de potencia contienen la circuitería de control y conmutación para la excitación controlada del arrollamiento 34 del estator formado en el segmento del estator en la ranura opuesta. El recorte permite la conexión eléctrica entre el módulo de potencia y el arrollamiento del estator. Como se puede ver en la Fig. 7c, el paquete de módulo de potencia se acomoda a la dimensión de la ranura interna y puede fácilmente ser insertado o extraído de la misma.

Se debe entender que el número de segmentos de estator mostrado ha sido elegido meramente como ilustración, y que se puede dar cualquier número particular de polos del estator, dependiendo de los criterios de funcionamiento deseados. La distancia entre espinas 142 en la realización ilustrada es de tres conjuntos de segmentos de núcleo de estator y proporciona espacio para la disposición de fuentes de energía y uno o una pluralidad de controladores. El número de espinas, por supuesto, puede variar a la luz de consideraciones estructurales.

En esta explicación se han mostrado y descrito sólo realizaciones preferidas de la invención y sólo unos pocos ejemplos de su versatilidad. Se debe entender que la invención es adecuada para su uso en otras varias combinaciones y ambientes y es posible hacer cambios o modificaciones dentro del alcance del concepto de la invención como se expresa aquí. Por ejemplo, como se puede apreciar, el motor de la invención se puede utilizar en un amplio rango de aplicaciones además de accionamiento de vehículos. Adicionalmente, a la vez que es preferible proporcionar una fuente de alimentación diferente para cada
módulo por razones descritas arriba, una única fuente con capacidad suficiente se puede usar para alimentar a una pluralidad de arrollamientos de estator.

Está dentro de la consideración que la realización de las Figs. 7a-7c es aplicable a la alineación circular de pares de polos de segmento de núcleo, así como a la disposición con alineación axial ilustrada. Así, por ejemplo, las secciones de núcleo de estator mostradas en las Figs 1 y 6 pueden comprender porciones de enlace que se acomoden en la forma a las ranuras exteriores de una estructura de soporte del estator, como se muestra en las Figs. 7a-7c. Se pueden proporcionar ranuras interiores para contener componentes eléctricos.

Claims (18)

1. Un motor eléctrico rotativo, que comprende:

un rotor (20) de imán permanente que tiene una pluralidad de imanes (22) permanentes dispuestos según una configuración anular;

un estator (30) que comprende una pluralidad de electroimanes diferentes y aislados ferromagnéticamente según una configuración anular, siendo excitados selectivamente arrollamientos (34) de los electroimanes para formar polos magnéticos de polaridad alternante a lo largo de un entrehierro radial de aire que separa el estator del rotor; y caracterizado porque dicho motor eléctrico comprende, además,

una pluralidad de módulos (47) de potencia diferentes, correspondiendo cada uno de dichos módulos a un respectivo electroimán del estator para proporcionar una corriente de excitación al mismo.

2. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en la reivindicación 1, en el que dicho estator (30) está alojado dentro del rotor.

3. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que cada uno de dichos módulos de potencia comprende:

circuitería de excitación; y

conmutadores electrónicos conectados a una fuente de alimentación y al electroimán respectivo, respondiendo los conmutadores según la circuitería de excitación para dirigir los impulsos de corriente desde la fuente de alimentación hasta un arrollamiento (34) del electroimán.

4. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada uno de dichos módulos de potencia comprende además una placa (46) de circuito que tiene montada en ella la respectiva circuitería de excitación y los respectivos conmutadores.

5. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en las reivindicaciones 3 ó 4, que comprende además un controlador (60) de secuencia conectado a la circuitería de excitación de cada módulo (47) para aplicar señales de sincronización a la misma.

6. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en la reivindicación 5, que comprende además al menos un sensor (62) de posición del rotor para proporcionar señales de salida indicativas de la posición del rotor y en el que dicho controlador (60) de secuencia responde según dichas señales de salida.

7. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que dicha fuente (50) de alimentación comprende una pluralidad de baterías (48), suministrando cada una de dichas baterías (48) potencia sólo a uno de dichos módulos (47).

8. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en la reivindicación 7, en el que las baterías son baterías recargables.

9. El motor eléctrico tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en el que cada uno de dichos módulos de potencia comprende además:

un sensor (62) de posición del rotor para proporcionar señales de salida indicativas de la posición del rotor con relación al respectivo módulo (47) de potencia; y

un controlador (60) de secuencia conectado a la circuitería de excitación y a dicho sensor (62) de posición del rotor para proporcionar señales de
sincronizaciónpara controlar el funcionamiento de dichos conmutadores.

10. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, en el que la dirección del flujo de la corriente y la duración de cada impulso de corriente se determinan mediante la activación seleccionada de los conmutadores por la circuitería de excitación.

11. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el motor está encerrado en un alojamiento (24, 26) blindado, para evitar así interferencias electromagnéticas externas.

12. El motor eléctrico rotativo tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la pluralidad de módulos (47) de potencia diferentes está contenida dentro del estator radialmente hacia dentro de los electroimanes del estator.

13. Un estator para el motor eléctrico rotativo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende

una pluralidad de electroimanes diferentes y aislados ferromagnéticamente según una configuración anular, siendo los arrollamientos (34) de los electroimanes excitados selectivamente para formar polos magnéticos de polaridad alternante a lo largo de un entrehierro radial de aire que separa el estator del rotor, caracterizado porque

dichos electroimanes aislados ferromagnéticamente comprenden una pluralidad de segmentos (32) de núcleo que tienen respectivos bobinados enrollados alrededor de los mismos para formar arrollamientos (34) de estator, teniendo dichos segmentos de núcleo una periferia radial exterior en el entrehierro y una periferia radial interior que define un volumen dentro del cual no atraviesa sustancialmente ningún flujo; y

una estructura de soporte no ferromagnética para contener dichos segmentos (32) de núcleo aislados ferromagnéticamente entre sí y para soportar una pluralidad de diferentes módulos (47) de potencia, correspondiendo cada uno de dichos módulos (47) a un respectivo electroimán del estator para proporcionar al mismo la corriente de excitación del arrollamiento.

14. El estator como se ha descrito en la reivindicación 13, en el que dicha estructura de soporte no ferromagnética comprende:

una porción (145) de manguito generalmente circular; y

una pluralidad de miembros (42) de espina formados cada uno íntegramente en un primer extremo con dicha porción (145) de manguito y adaptados para fijarse a un eje (36) estacionario en un segundo extremo, mediante lo cual dicho manguito (145) está situado a una distancia radial fija de dicho eje (36) y coaxial respecto al mismo.

15. El estator tal como se ha descrito en la reivindicación 14, en el que dicha porción de manguito comprende una pluralidad de nervios (146) generalmente paralelo en una superficie exterior del mismo para formar ranuras; y

cada uno de dichos segmentos (32) de núcleo comprende:

un par de polos (32) salientes; y

una porción (33) de enlace que une los polos, estando configurada dicha porción (33) de enlace para acoplarse a una de dichas ranuras;

por lo cual dichos segmentos (32) de núcleo se pueden acoplar deslizando y se pueden extraer deslizando de dichas ranuras.

16. El estator tal como se ha descrito en las reivindicaciones 14 ó 15, en el que dicha porción de manguito comprende una pluralidad de nervios (146) generalmente paralelos en una superficie interior del mismo para formar ranuras para recibir dichos módulos (47) de potencia a deslizamiento.

17. El estator tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que los nervios de la superficie exterior están generalmente alineados con los nervios (146) de la superficie interior y la porción (145) de manguito entre un conjunto adyacente de nervios (146) comprende un recorte (150) para permitir la conexión eléctrica entre un módulo de potencia (47) y un arrollamiento (34) del estator.

18. El estator tal como se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, que comprende además una pluralidad de módulos (47) de potencia diferentes, correspondiendo cada uno de dichos módulos a un respectivo electroimán del estator para proporcionar corriente de excitación al mismo.