ES2314986T3

ES2314986T3 - Maquina polifasica sin escobilla, en especial para alternador de vehiculo automovil.

Info

Publication number: ES2314986T3
Application number: ES98400910T
Authority: ES
Inventors: Dokou Antoine Akemakou
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2009-03-16
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: EP0872946B1; FR2762158A1; FR2762158B1; BR9804842A; KR20000016610A; WO1998047216A1; US6242834B1; CN1091323C; CN1223028A; BR9804842B1; DE69840060D1; JP4188425B2; EP0872946A1; JP2000512840A

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA MAQUINA ELECTRICA DE CONMUTACION DE FLUJO FORMADA POR UN ESTATOR (200) Y UN ROTOR (100); EL ESTATOR LLEVA EN SU CARA INTERNA UNA SERIE DE ENTALLADURAS QUE ALBERGAN UNA SERIE DE BOBINAS DE INDUCIDO (213) Y UNA SERIE DE ALOJAMIENTOS PARA MEDIOS DE EXCITACION; EL ROTOR ESTA PROVISTO DE UNA PLURALIDAD DE DIENTES DE CONMUTACION DE FLUJO (101) APROPIADOS PARA ESTABLECER SELECTIVAMENTE Y POR PAREJAS CIRCUITOS MAGNETICOS CERRADOS QUE PASAN A TRAVES DE LAS BOBINAS DE LOS INDUCIDOS. SEGUN LA INVENCION, EL ESTATOR LLEVA UNA PLURALIDAD DE BOBINAS DE INDUCIDO INDEPENDIENTES (213) QUE DEFINEN OTRAS TANTAS FASES Y ESTAN SITUADAS EN UNA SERIE DE CELDAS INDIVIDUALES (210) DISTRIBUIDAS ANGULARMENTE A LO LARGO DE LA CIRCUNFERENCIA; POR SU PARTE, LOS DIENTES (101) DEL ROTOR ESTAN ESPACIADOS ANGULARMENTE A DISTANCIAS REGULARES, DE MANERA QUE LAS POSICIONES ANGULARES DE LOS DISTINTOS PARES DE DIENTES PRESENTAN DESFASES PREDETERMINADOS EN RELACION CON LAS DISTINTAS CELDAS INDIVIDUALES. APLICACION EN PARTICULAR A LOS ALTERNADORES SIN ESCOBILLAS PARA VEHICULOS AUTOMOVILES.

Description

Máquina polifásica sin escobilla, en especial para alternador de vehículo automóvil.

La presente invención se refiere de manera general a las máquinas giratorias tales como los alternadores para vehículos automóviles.

El generador polifásico que constituye un alternador clásico de vehículo automóvil comprende generalmente un estator en cuyo interior gira un rotor provisto de un devanado de excitación. Este devanado es alimentado por unas escobillas en contacto con dos anillos colectores previstos sobre una parte que sobresale del árbol del rotor.

Sin embargo, el recurso a unas escobillas presenta inconvenientes, entre los cuales están la necesidad de una longitud axial considerable del alternador, un conjunto de escobillas y de colectores que incrementan el precio de coste, así como los defectos de funcionamiento generados, en especial debido al desgaste, por un contacto deficiente entre las escobillas y los anillos colectores.

Existen en el estado de la técnica determinadas propuestas de realización de máquinas giratorias, que pueden ser convenientes como alternadores de vehículos automóviles, que están desprovistos de escobillas.

Así, se conoce un alternador en el cual las garras de las dos ruedas polares del rotor, que normalmente se interpenetran, están truncadas para permitir el paso, en un plano transversal, de un soporte para un devanado de excitación fijo dispuesto en el interior de las ruedas polares. Sin embargo, este enfoque se hace en detrimento del rendimiento de la máquina, puesto que las superficies de entrehierro quedan entonces disminuidas muy sensiblemente. Además, una máquina de este tipo, para una curva caudal/velocidad determinada, es sensiblemente más pesada que una máquina clásica, lo cual es especialmente desventajoso en el caso de los alternadores de a bordo.

También se conoce un alternador en el cual dos ruedas polares de garras imbricadas están montadas en voladizo, a partir de un extremo axial de la máquina, entre un devanado de excitación fijo, interno, y los devanados de estator externos.

Esta solución conocida también presenta inconvenientes, en especial debido a que la dimensión axial de la máquina se ve necesariamente incrementada, así como su peso. Además, el incremento de los entrehierros al nivel del rotor disminuye el rendimiento de la máquina.

Por otro lado, en los dos casos previamente mencionados, en la concepción de la máquina es forzosamente necesario considerar los fenómenos electromagnéticos no solamente en el plano perpendicular al eje de rotación, es decir en dos dimensiones, sino también en la dirección de este eje, es decir en la tercera dimensión del espacio.

Esta necesidad de una concepción tridimensional de la máquina hace que la modelización y la optimización de los diferentes parámetros sean extremadamente delicados y engorrosos.

Se conoce además a partir del documento EP-0 707 374 una máquina de conmutación de flujo, desprovista de escobillas, que presenta la ventaja de poder ser modelizada más fácilmente y optimizada de manera puramente bidimensional.

Sin embargo, esta máquina conocida presenta el inconveniente de limitarse a un funcionamiento monofásico, mientras que las máquinas trifásicas pueden ser deseables para muchas aplicaciones, en especial en términos de rendimiento electromagnético y en términos de simplicidad y de economía de los medios de rectificación y de alisado asociados.

Se conoce finalmente del documento DE 30 09 279 A1 una máquina eléctrica de conmutación de flujo que comprende segmentos con muescas para devanados de inducidos que pueden ser independientes. Sin embargo, en este documento no se prevé desfase alguno debido a una disposición particular de las muescas y los dientes del rotor.

El Solicitante ha descubierto que era posible sacar provecho de la técnica de la conmutación de flujo para realizar máquinas polifásicas variadas con una gran flexibilidad y conservando una concepción y una optimización bidimensional.

Así, la presente invención propone una máquina eléctrica de conmutación de flujo, tal como se define en la reivindicación 1.

Aspectos preferidos, aunque no limitativos, de la máquina según la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Otros aspectos, objetivos y ventajas de la presente invención aparecerán mejor con la lectura de la descripción detallada siguiente de formas de realización preferidas de esta, ofrecida a título de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

\newpage

la figura 1 es una representación esquemática, en representación lineal, de la estructura rotórica y estatórica de una máquina giratoria según la presente invención, y

las figuras 2 a 9 ilustran esquemáticamente en sección transversal ocho formas de realización de la estructura rotórica y estatórica de una máquina giratoria según la presente invención,

la figura 10 ilustra esquemáticamente en sección transversal una generalización posible de la estructura rotórica y estatórica de una máquina según la invención, y

la figura 11 es una vista en sección transversal de un ejemplo de realización concreta de una estructura de rotor y de estator según la invención, sin los devanados y imanes asociados.

Se observará ante todo que la descripción siguiente se hace con referencia a un modo de funcionamiento como generador. Obviamente, el experto en la materia comprenderá a partir de su lectura como funcionan las máquinas como motor.

Se notará también que, de una figura a la otra, elementos o partes idénticos o similares se designan en la medida de lo posible con los mismos signos de referencia.

En referencia ante todo a la figura 1, se ha representado, en representación lineal para fines didácticos, una parte de un estator y de un rotor que pueden equipar a una máquina eléctrica de conmutación de flujo según la invención.

El rotor 100 comprende a lo largo de un borde una pluralidad de dientes rotóricos 101 que están preferentemente regularmente espaciados de un paso indicado \Delta\theta_{R}.

En lo que se refiere al estator 200, este comprende una pluralidad de células 210, comprendiendo cada célula dos elementos estatóricos 211 preferentemente idénticos, de perfil en forma de "U" que definen sobre su cara girada hacía el rotor una muesca que recibe un devanado de inducido 213. De esta manera, cada elemento 211 define dos dientes 212 situados de parte y otra de la muesca. Entre los dos elementos 211 está colocado un imán permanente de excitación 214 cuya orientación N/S, tal como se ilustra, está dirigida de un elemento estatórico 211 hacía su vecino. Cada célula 210 está separada de la célula vecina por un espacio vacío 300 cuya anchura es preferentemente igual a la de los imanes 214. En este caso, el paso de los diferentes elementos estatóricos 211, indicado \Delta\theta_{S}, es constante.

Tal como se describe en particular en el documento EP-A-0 707 374, una condición necesaria para que una máquina provista de un rotor y de un estator tal como se describe más arriba es que el paso \Delta\theta_{R} sea cercano al paso \Delta\theta_{S}.

En este caso, los pares de dientes rotóricos 101 tienen por objeto, cuando se encuentran al nivel de dos dientes estatóricos 212 que delimitan a la vez un imán de excitación 214 y una hebra 213 del devanado de inducido, aplicar a este último un flujo magnético de excitación máxima. Por lo tanto, la rotación del rotor crea en este devanado una corriente alterna.

La idea sobre la cual se basa la presente invención es la de concebir la geometría del rotor y del estator para que la posición de los pares de dientes del rotor con respecto a los elementos estatóricos sea diferente de una célula a la otra, obteniéndose esto escogiendo juiciosamente el valor de \Delta\theta_{R} para un determinado valor \Delta\theta_{S}.

En particular, si se desea realizar una máquina trifásica, es decir provista de tres devanados de inducido independientes en tres células del estator 210, se puede demostrar que debe satisfacerse la relación siguiente:

(1)2. \Delta\theta_{S} = 2.\Delta\theta_{R} + (m/3). \Delta\theta_{R}

con m \in {-2,-1,1,2}.

Se escogerá en lo que sigue m = -1.

Con la hipótesis de más arriba, a saber el recurso a tres células 210 provistas cada una de dos elementos 211, es decir a seis elementos 211 regularmente repartidos sobre la circunferencia de un estator circular, se tiene:

\Delta\theta_{s} = 2\pi/6 = \pi/3

La relación (1) de más arriba da entonces:

\Delta\theta_{R} = 2\pi/5

Así, escogiendo un rotor provisto de cinco dientes 101 equidistribuidos en su periferia, se obtiene efectivamente una máquina giratoria de conmutación de flujo trifásica.

Por otro lado, los valores m = -2, m = 1 y m = 2 darían respectivamente 4, 7 y 8 dientes 101 al rotor.

Además, se entiende que el razonamiento de más arriba se aplica fácilmente a un número de fases absolutamente cualquiera.

La máquina así obtenida se representa esquemáticamente en la figura 2.

Se observa en esta figura que, debido a las diferencias que hay necesariamente entre los valores de \Delta\theta_{R} y \Delta\theta_{S}, las alineaciones entre los dientes rotóricos 101 y los dientes estatóricos 212 que lindan con las muescas no son óptimas. Sin embargo, las pérdidas de flujo que resultan de estas son ampliamente aceptables.

Naturalmente, es posible aplicar los pasos de más arriba a un estator provisto de un número de células 210 igual a un múltiplo entero del número de fases.

Por ejemplo, cuando el estator 200 está dotado de seis células 210, el cálculo de más arriba conduce a un rotor provisto de diez dientes rotóricos 101 angularmente equidistantes.

Esta variante de realización se ilustra en la figura 3. En este caso, los devanados de inducido de las tres fases están dispuestos de manera secuencial: fase 1, fase 2, fase 3, fase 1, fase 2, fase 3; por lo tanto, en este ejemplo concreto, los dos devanados de una misma fase se encuentran en dos células 210 diametralmente opuestas.

Se observará aquí que, según que se busque favorecer la tensión de salida o la corriente, los dos devanados de inducido 213 de una misma fase se conectan en serie o en paralelo.

La figura 4 ilustra una variante de realización de la estructura rotórica y estatórica de la figura 2, en la cual se han insertado imanes permanentes adicionales 215 en los espacios vacíos 300 que separaban dos a dos las células de estator 210.

Estos imanes 215 están colocados con una orientación N/S inversa de la de los imanes de excitación 214, tal como se ilustra.

Estos imanes 215 permiten, por un lado, reforzar el flujo de excitación, y por otro lado, mejorar el desacoplamiento entre las diferentes fases, en la medida en que obstaculizan la salida de las líneas de flujo al nivel de los limites angulares de cada una de las células.

Considerando la figura 5, esta ilustra la misma variante, pero aplicada a la estructura rotórica y estatórica ilustrada en la figura 3.

Se observará aquí que la excitación por imanes permanentes, tal como se ilustra en las figuras 2 a 5, puede ser sustituida por una excitación por devanados.

De esta manera, la figura 6 ilustra el caso de una estructura trifásica de tres células de estator 210 y con cinco dientes de rotor, análoga a la de la figura 2, en la cual la excitación se realiza con ayuda de devanados entrelazados con los devanados de inducido.

Así, se han representado tres devanados de inducido 213, 213' y 213'' correspondientes a las tres fases, y tres devanados de excitación 216, 216' y 216'' enrollados en los sentidos indicados. Los tres devanados de inducido y los tres devanados de excitación están preferentemente dispuestos en doce muescas regularmente distribuidas sobre la cara interna de una carcasa de estator única designada por la referencia 211'.

Cada célula o fase 210 está delimitada tal como se indica a trazo discontinuo.

En este tipo de realización, cada devanado de excitación 216 crea un flujo magnético esencialmente radial que va a circular por uno de los dos dientes estatóricos 212 que abarca a partir del momento en que esté diente esté en contacto magnético con uno de los dientes 101 del rotor, y el fenómeno constatado es similar al que se obtiene con una excitación por imanes permanentes.

Ventajosamente, y con la finalidad de disponer de una tensión de excitación lo más elevada posible cuando la máquina está conectada a la red de a bordo de un vehículo automóvil, los tres devanados de excitación 216, 216' y 216'' están conectados en paralelo a los bornes de una entrada de excitación EXC, tal como se ilustra.

La figura 7 ilustra una estructura rotórica y estatórica con seis células 210 separadas por unos espacios vacíos 300, de manera análoga a la figura 3. Sin embargo, en este caso, la máquina es de excitación mixta. Así, tres primeras células 210 tienen un imán de excitación 214 dispuesto entre dos elementos rotóricos adyacentes 211 de perfil en "U", mientras que las tres otras células 210' tienen cada una un elemento de carcasa rotórico único 211' que define dos muescas internas para el devanado de inducido 213 y, a medio camino entre estas muescas en dirección circunferencial, un devanado de excitación 217 que se extiende en un plano axialo-radial y recibido en dos otras muescas formadas respectivamente en la cara interior y en la cara exterior de la parte de carcasa 211'.

Preferentemente, con la finalidad de equilibrar el comportamiento eléctrico durante la rotación, las células 210 y 210' están dispuestas de manera alternada. De esta manera, cada fase tiene una célula 210 a excitación por imán y una célula 210' de excitación por devanado.

La figura 8 ilustra una variante de realización que difiere de la figura 7 en tres aspectos:

-: en primer lugar, dos células adyacentes 210, 210' están agrupadas en un mismo elemento de carcasa 211'';

-: en segundo lugar, las células 210' de excitación por devanado tampoco tienen un devanado que se extiende en un plano axialo-radial, sino un devanado 216 análogo al de la figura 6, es decir que se extiende en un plano tangente; se observará al respecto que cada uno de estos devanados tiene una hebra que se extiende por el interior del devanado de fase 213 respectivo, y una hebra que se extiende entre los dos devanados de fase del mismo grupo de dos células;

-: en tercer lugar, los elementos de carcasa 211'' están separados por unos imanes inversos 215 de desacoplamiento y de refuerzo del flujo, de manera análoga a las figuras 4 y 5.

Se observará aquí que, en todas las formas de realización que preceden, el paso rotórico \Delta\theta_{R}, es decir la separación angular entre dos dientes rotóricos 101, no es igual al paso estatórico \Delta\theta_{S}, es decir, la separación angular entre dos dientes estatóricos 212 homólogos de dos elementos estatóricos 210 adyacentes.

Se describirá a continuación en referencia a la figura 9 una forma de realización que, confiriendo al mismo tiempo a la máquina su carácter polifásico, y en especial trifásico, permite tener unos pasos rotórico y estatórico, respectivamente \Delta\theta_{R} y \Delta\theta_{S}, iguales.

En este ejemplo concreto, se prevé un rotor 100 que tiene siete dientes espaciados en un paso rotórico \Delta\theta_{P} igual a 2\pi/7.

Se puede prever por otro lado tres células estatóricos 210 comprendiendo cada una, como en el caso de la figura 2, dos elementos estatóricos 211 recibiendo un devanado de inducido 213 entre dos dientes 212 y separados por un imán permanente de excitación 214. En cada célula, tal como se indica de más arriba, el paso estatórico \Delta\theta_{S} es también igual a 2\pi/7.

Por lo tanto, para garantizar un desfase eléctrico de 2\pi/3 entre las células primera y segunda 210, es necesario y suficiente que la separación angular, designada \Delta\theta_{S}, entre estas dos células sea igual a:

2\pi/7 + 2\pi/7 + (1/3). 2\pi/7 = 2\pi/3

lo cual permite efectivamente obtener tres células 210 regularmente espaciadas en 2\pi/3.

Además, se da preferentemente la misma abertura angular \Delta\theta_{D} a los dientes 212, a las muescas para los devanados de inducido 213 y a los imanes de excitación 214. En este caso concreto, esta abertura angular es de (2\pi/7)/4, es decir

\Delta\theta_{D} = \pi/14.

En el caso de más arriba, para optimizar el acoplamiento entre los dientes rotóricos 101 y los dientes estatóricos 212, dichos dientes rotóricos 101 también tienen una abertura angular de \pi/14.

Por otro lado, la abertura angular de los espacios 300 entre las células vecinas 210 es en este caso igual a

2\pi/3 = (7.\pi/14) = \pi/6

Ahora, con referencia a la figura 10, se va a explicar como generalizar la presente invención a una máquina polifásica provista de un número cualquiera de células par fase.

Se planteará previamente:

N_{M}:: número de máquinas elementales sobre la circunferencia del estator

q:: número de fases de cada máquina elemental

N_{C}:: número de imanes de excitación por fase de cada máquina elemental

m:: número entero representativo del valor del desfase entre dos máquinas elementales.

\newpage

Cada fase está constituida, en el presente ejemplo, por un conjunto de N_{C}+1 piezas estatóricas en "U" 211 separadas las unas de las otras por N_{C} imanes.

Con la finalidad de determinar la separación angular entre las fases sucesivas, se considera que cada una de estas fases ocupa un sector angular igual a (N_{C}+1).\Delta\theta_{S}, incorporando ahí ficticiamente un (N_{C}+1)-ésimo imán ilustrado a trazo discontinuo en la figura y designado por la referencia 214'.

Como por definición las fases sucesivas tienen que estar separadas de (m/q).\Delta\theta_{P}, una máquina elemental de q fases ocupará por lo tanto un sector angular igual a

q.[(N_{C}+1).\Delta\theta_{R} + (m/q).\Delta\theta_{P}]

Por lo tanto, una máquina de N_{M} máquinas elementales ocupará sobre la circunferencia del estator un sector igual a

(2)N_{H}.q.[(N_{C}+1).\Delta\theta_{R} + (m/q).\Delta\theta_{R}] = 2\pi

Con la hipótesis de un estator con elementos estatóricos 211 regularmente repartidos, se tiene por otro lado:

(3)k.\Delta\theta_{S} = 2\pi

siendo k un número entero.

Se observará aquí que este número k es necesariamente superior a 6, con la hipótesis de una máquina polifásica de varias máquinas de base.

Además, con la finalidad de garantizar una conmutación de flujo conveniente por los dientes 101 del rotor, se escogen \Delta\theta_{R} y \Delta\theta_{S} preferentemente bastante similares entre sí, y se escoge preferentemente una relación del tipo:

(7/8). \Delta\theta_{S} \leq \Delta\theta_{R} \leq (5/4). \Delta\theta_{S}

Para finalizar, se notará que se aplica preferentemente al valor de m un signo positivo, puesto que con un signo negativo se correrá el riesgo de desembocar a un solapamiento no deseado entre dos fases sucesivas, o a un desacoplamiento insuficiente debido a una proximidad demasiado grande entre fases.

Se describirán brevemente a continuación las máquinas óptimas obtenidas a partir de las anteriores realizaciones respectivamente en el caso de una máquina bifásica y de una máquina trifásica, tomando como hipótesis \Delta\theta_{S} = \Delta\theta_{R}. En este caso, el número k obtenido es precisamente el número de dientes 101 del rotor.

En el caso de una máquina bifásica (q = 2 y m = 1), se obtiene a partir de las relaciones (2) y (3):

k = 2N_{M}.[(N_{C}+1) \pm 1/2]

A título de ejemplo, se obtiene

- para m = +1, N_{M} = 2 y N_{C} = 1

k = 4.[(1+1) + 1/2] = 10

- para m = +1, N_{M} = 2 y N_{C} = 2

k = 4.[(2+1) + 1/2] = 14

- para m = -1, N_{M} = 2 y N_{C} = 1

k = 4.[(1+1) - 1/2] = 6

- para m = -1, N_{M} = 2 y N_{C} = 2

k = 4.[(2+1) - 1/2] = 10

En el caso de un motor trifásico, se tiene q = 3, mientras que m \in {-2,-1,1,2}. Tomando la misma hipótesis simplificadora que antes, es decir \Delta\theta_{S} = \Delta\theta_{R}, se obtiene:

k = 3N_{M}.[(N_{C}+1) + m/3]

A título de ejemplo, se obtiene

- para m = +1, NM = 1 y NC = 1

k = 3.[(1+1) + 1/3] = 7

- para m = +1, NM = 1 y NC = 2

k = 3.[(2+1) + 1/3] = 10

- para m = -1, NM = 2 y NC = 3

k = 3.[(3+1) + 1/3] = 13

Por otro lado, se ha intentado determinar el número óptimo de dientes de rotor cuando se imponen los siguientes parámetros de la máquina:

-: su radio exterior R_{ext};

-: su radio de entrehierro R_{ent};

-: su medida de entrehierro E.

Se podría demostrar que el número de dientes óptimo, designado k_{opt}, se obtiene mediante la fórmula siguiente:

k_{opt} = \pi/(4.\surd[(E/R_{ent}).((R_{ext}/R_{ent})-(1+(E/2.R_{ent}))])

Finalmente, se ha representado en la figura 11 un ejemplo de una forma de realización concreta de la estructura estatórica y de la estructura rotórica de una máquina giratoria según la invención, realizada en particular según la solución ilustrada en la figura 8 (máquina con excitación por devanados y por imanes y provista además de imanes de desacoplamiento).

Se observa que cada diente rotórico 101 y cada diente estatórico 212 tienen un pie ligeramente ensanchado, respectivamente 101a y 212a.

Se observa también que el estator comprende un elemento de carcasa ferromagnético único 211' en el cual están formadas veinticuatro muescas regularmente espaciadas de 15º. En este caso, el paso estatórico \Delta\theta_{S} es de 30º.

Estas muescas están distribuidas en tres grupos a profundidades diferentes, según reciban a los devanados de fase, a los devanados de excitación o a los imanes.

Más concretamente, las muescas más profundas 220 están destinadas a recibir a los imanes de excitación 214 y a los imanes de desacoplamiento 215 (no representados), las muescas de profundidad intermedia 221 están destinadas a recibir a los devanados de excitación 216 (no representados), y finalmente las muescas menos profundas 222 reciben a los devanados de fase 213 (no representados).

Finalmente, se prevén en la periferia exterior del estator 211' seis refuerzos 223 para los puntos de soldadura de las chapas apiladas que constituyen la carcasa del estator, de manera ya clásica.

En lo que se refiere al rotor 100, este comprende trece dientes 101 regularmente espaciados dos a dos en un ángulo \Delta\theta_{R} igual a 2\pi/13.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet EP 0554841 A [0002]

\bullet EP 0638326 A [0003]

\bullet US 4929241 A [0004]

Claims

1. Máquina eléctrica polifásica de conmutación de flujo que comprende un estator (200) y un rotor (100), comprendiendo el estator (200) sobre su circunferencia al menos una máquina elemental provista de q fases, comprendiendo el estator (200) sobre su cara interna una serie de muescas (222) que alojan a una pluralidad de devanados de inducido de fase independientes (213) que están situados en una serie de células individuales (210) distribuidas angularmente sobre la circunferencia del estator (200), comprendiendo el estator (200) además una serie de alojamientos (220, 221) para unos medios de excitación, y comprendiendo el rotor (100) una pluralidad de dientes de conmutación de flujo (101) capaces de establecer selectivamente, por pares, unos circuitos magnéticos cerrados que pasan a través de los devanados de inducido (213), estando los dientes (101) del rotor regularmente espaciados angularmente de tal manera que las posiciones angulares de diferentes pares de dientes puedan tener con respecto a las diferentes células individuales unas separaciones angulares predeterminadas, caracterizada por el hecho de que la geometría de las estructuras rotórica y estatórica de la máquina eléctrica polifásica obedecen a la condición siguiente:

N_{H}.q.[(N_{C}+1).\Delta\theta_{R} + (m/q).\Delta\theta_{R}] = k.\Delta\theta_{S} = 2\pi

donde

-: N_{H} es el número de máquinas elementales sobre la circunferencia del estator,

-: q es el número de fases de cada máquina elemental,

-: N_{C} es el número de imanes de excitación por fase de cada máquina elemental,

-: m es un número entero positivo o negativo representativo del valor del desfase entre dos máquinas elementales, y que está comprendido entre -(q-1) y +(q-1),

-: \Delta\theta_{R} es el intervalo angular constante entre dos dientes rotóricos adyacentes, o paso rotórico,

-: \Delta\theta_{S} es el intervalo angular constante entre dos hebras adyacentes de devanado de inducido, o paso estatórico, y

-: k es un número entero.

2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que cada célula individual (210) comprende una estructura estatórica (211) que define un par de muescas espaciadas para dos hebras de un devanado de inducido (213), estando dichas muescas delimitadas lateralmente por dos dientes estatóricos (212), y un medio de excitación (214; 216; 217) capaz de establecer en uno u otro de los dientes estatóricos situados en el interior de dicho devanado de inducido un campo magnético que varía según la posición angular relativa entre los dientes rotóricos (101) y los dientes estatóricos (212).

3. Máquina según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que las células individuales (210) están separadas las unas de las otras por unos vacíos (300).

4. Máquina según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que las células individuales (210) están separadas las unas de las otras por unos imanes permanentes de desacoplamiento (215) cuya orientación de campo se opone a la de los medios de excitación (214; 216; 217).

5. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de que el medio de excitación de cada célula (210) comprende un imán permanente (214) dispuesto entre dos elementos estatóricos (211) de perfil en forma general de "U" que definen dichas muescas y dichos dientes estatóricos (212).

6. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de que el medio de excitación de cada célula (210) comprende un devanado de excitación (216; 217) dispuesto en dos muescas de un elemento estatórico único (211'; 211''), una de las cuales está situada sensiblemente a medio camino entre dos muescas para devanado de inducido (213) formadas también en dicho elemento estatórico.

7. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que el devanado de excitación (217) está dispuesto en dos muescas previstas en la superficie interna y en la superficie externa del elemento estatórico, para generar un campo magnético esencialmente tangente al nivel de dicho devanado.

8. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que el devanado de excitación (216) está dispuesto en dos muescas previstas en la superficie interna del elemento estatórico, para generar un campo magnético esencialmente radial al nivel de dicho devanado.

9. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada por el hecho de que los diferentes devanados de excitación (216; 217) están conectados en paralelo a una misma fuente de corriente (EXC).

10. Máquina según las reivindicaciones 5 y 6 combinadas, caracterizada por el hecho de que comprende unos pares de células realizadas en un mismo elemento de estructura (211'') que aloja a dos devanados de inducido (213) correspondientes a dos fases diferentes, un imán (214) para la excitación de uno de los devanados de inducido y un devanado de excitación (216) para la excitación del otro devanado de inducido.

11. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por el hecho de que las hebras de los devanados de inducido (213) son angularmente equidistantes sobre toda la circunferencia interior del estator (200), siendo el intervalo angular (300) entre las diferentes células sensiblemente igual al sector angular cubierto por una muesca de recepción de una hebra de devanado de inducido (213).

12. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por el hecho de que las hebras de los devanados de inducidos (213) situadas en el seno de una misma célula (210) o de un mismo grupo de células están separadas por un intervalo angular constante (\Delta\theta_{S}), y por el hecho de que el intervalo angular entre hebras de devanado de inducido sucesivas situadas en dos células (210) o grupos de células distintos es diferente de dicho intervalo angular constante.

13. Máquina según la reivindicación 12, caracterizada por el hecho de que dicho intervalo angular constante (\Delta\theta_{S}) es idéntico al intervalo angular (\Delta\theta_{R}) entre dos dientes rotóricos (101) adyacentes.

14. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por el hecho de que el paso rotórico y el paso estatórico satisfacen la relación siguiente:

(7/8). \Delta\theta_{S} \leq \Delta\theta_{R} \leq (5/4).\Delta\theta_{S}

15. Máquina según la reivindicación 14', caracterizada por el hecho de que el paso estatórico es igual al paso rotórico, y por el hecho de que la geometría de las estructuras rotórica y estatórica de la máquina obedece a la condición siguiente:

N_{M}.q.[(N_{C}+1) + N_{M}.m] = k

16. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por el hecho de que comprende una máquina elemental, única de tres células individuales (210) regularmente distribuidas y que alojan respectivamente a los devanados de inducido (213) de tres fases, y por el hecho de que el rotor comprende un número de dientes rotóricos (101) escogido entre los valores 4, 5, 7 y 8, y preferentemente igual a 5.

17. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por el hecho de que comprende dos máquinas elementales de tres células individuales (210) cada una, regularmente distribuidas, y que alojan respectivamente a los devanados de inducido de tres fases, y por el hecho de que el rotor comprende un número de dientes rotóricos (101) escogido entre los valores 8, 10, 14 y 16, y preferentemente igual a 10.

18. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada por el hecho de que comprende una carcasa estatórica única (211') que comprende al menos dos series de muescas internas (220, 221, 222) capaces de alojar respectivamente a los devanados de inducido (213) y a los imanes (214) o devanados (216) de excitación.

19. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada por el hecho de que constituye un alternador polifásico de vehículo automóvil.