ES2386531T3 - Rotor para una máquina eléctrica - Google Patents

Abstract

Rotor para una máquina eléctrica (26), en el que el rotor (22) presenta una primera parte de árbol (27) y unasegunda parte de árbol (28) dispuesta separada de la primera parte de árbol (27), que están dispuestas una detrásde la otra con relación a un eje de rotación común (R), en el que un primer elemento de soporte (1) está conectadofijo contra giro con la primera parte del árbol (27) y un segundo elemento de soporte (2) está conectado fijo contragiro con la segunda parte del árbol (28), de manera que el rotor (22) presenta un yugo (29) que está constituido porvarias chapas (7) dispuestas unas detrás de las otras, en el que el yugo (29) presenta unas escotaduras (25) que seextienden en la dirección del eje de rotación (R) en el interior del yugo (29), en el que el yugo (29) presenta unostaladros (23a, 23b) que se extienden en la dirección del eje de rotación (R), en el que en las escotaduras (25) estándispuestos unos imanes permanentes (9a, 9b), en el que el primer elemento de soporte (1) está conectado a travésdel yugo (29) con el segundo elemento de soporte (2), en el que para la fijación de las chapas (7) en los taladros(23a, 23b) están dispuestos unos bulones de fijación (4a, 4b) que se extienden a través del yugo (29).

Description

Rotor para una máquina eléctrica

La invención se refiere a un rotor para una máquina eléctrica.

Los sistemas magnéticos polares de rotor se montan hasta ahora en varios sistemas parciales magnéticos por cada polo sobre una rueda polar. Un sistema parcial magnético está constituido en este caso por un cuerpo de base, sobre el que están fijados varios imanes permanentes mediante adhesión. El cuerpo de base se atornilla con la rueda polar. El cuerpo de base se puede realizar, de acuerdo con las particularidades eléctricas, macizo o de chapa para la prevención de pérdidas eléctricas. Puesto que los imanes permanentes están constituidos de un material relativamente frágil, es necesaria una función de protección contra centrifugación radial y tangencial en forma de una caperuza polar o vendaje. En los rotores conocidos a partir del estado de la técnica es necesaria en este caso, como ya se ha descrito anteriormente, para la realización del rotor, una rueda polar, en la que se fijan sobre el cuerpo de base los imanes permanentes del rotor. Pero una rueda polar de este tipo tiene el inconveniente de que, por una parte, es muy pesada y, por otra parte, es costosa de fabricar.

El documento CH 280637 publica una rueda polar con un cuerpo hueco de árbol.

El cometido de la invención es reducir el peso de un rotor de una máquina eléctrica.

El cometido se soluciona por medio de un rotor para una máquina eléctrica, en el que el rotor presenta una primera parte de árbol y una segunda parte de árbol dispuesta separada de la primera parte de árbol, que están dispuestas una detrás de la otra con relación a un eje de rotación común, de manera que un primer elemento de soporte está conectado de forma fija contra giro con la primera parte del árbol y un segundo elemento de soporte está conectado fijo contra giro con la segunda parte del árbol, de manera que el rotor presenta un yugo que está constituido por varias chapas dispuestas unas detrás de las otras, presentando el yugo en la dirección del eje de rotación unas escotaduras que se extienden en el interior del yugo, de manera que el yugo presenta unos taladros que se extienden en la dirección del eje de rotación, de manera que en las escotaduras están dispuestos unos imanes permanentes, de manera que el primer elemento de soporte está conectado a través del yugo con el segundo elemento de soporte, de manera que para la fijación de las chapas en los taladros unos bulones de fijación están dispuestos unos bulones de fijación que pasan a través del yugo.

A través de la forma de realización de acuerdo con la invención del yugo del rotor como elemento autónomo, se puede prescindir completamente de la rueda polar habitual en otro caso, lo que posibilita un ahorro de peso considerable del rotor y simplifica en gran medida el proceso de fabricación del rotor.

Las configuraciones ventajosas de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

Se ha revelado que es conveniente que la primera parte del árbol y la segunda parte del árbol y el primer elemento de soporte y el segundo elemento de soporte y el yugo estén unidos entre sí por medio de nervaduras, puesto que a través de las nervaduras se consigue un refuerzo adicional de la construcción.

Además, se ha revelado que es ventajoso que las escotaduras en los lados exteriores tangenciales sean mayores que la anchura de los imanes permanentes, puesto que el espacio que permanece de esta manera se puede utilizar como canal de refrigeración para la disipación del calor.

Además se ha revelado que es ventajoso que los imanes permanentes estén fijados por medio de un adhesivo o por medio de fundición de resina en las escotaduras, puesto que los imanes permanentes se pueden fijar de esta manera económicamente y de forma sencilla.

Además, se ha revelado que es ventajoso que al menos una parte de los taladros estén dispuestos entre las escotaduras. Los bulones de fijación, que están dispuestos en los taladros pueden formar entonces una llamada jaula de amortiguación. En un caso de cortocircuito se reduce de esta manera el peligro de la desmagnetización de los imanes permanentes. En virtud de la anchura reducida de las nervaduras que se consigue de esta manera, que resulta en la zona de estos taladros, se consigue, además, reducir al mínimo un bloqueo de flujo magnético en la medida de los flujos de dispersión.

Además, se ha revelado que es ventajoso que en el caso de que no todos los taladros estén dispuestos entre las escotaduras, los taladros restantes con relación a los taladros, que están dispuestos entre las escotaduras, están dispuestos desplazados en dirección radial. De esta manera se garantiza un prensado y un tensado uniformes de las chapas, especialmente también en las zonas marginales del yugo. El número de bulones de fijación elevado de esta

manera conduce a nuevo a que éstos se puedan dimensionar correspondientemente más pequeños.

Además, se ha revelado que es ventajoso que en las escotaduras estén dispuestos en cada caso al menos dos imanes permanentes, que están dispuestos separados unos de los otros por medio de una pared de separación amagnética, de manera que la pared de separación presenta una forma tal que la pared de separación absorbe una parte de las fuerzas centrífugas de los imanes permanentes, que se producen durante la rotación del rotor y que las deriva a la parte del yugo que está dirigido hacia el eje de rotación. De esta manera, se descarga la parte del rotor que está alejada del eje de rotación, puesto que éste no debe absorber totalmente las fuerzas centrífugas generadas por los imanes permanentes durante la rotación. Además, se reduce el flujo magnético que se produce entre los dos imanes.

Además, se ha revelado que es ventajoso que en las escotaduras estén dispuestos en cada caso al menos dos imanes permanentes, que están dispuestos separados uno del otro por medio de un intersticio de aire. De esta manera, se reduce, por una parte, el flujo magnético entre los dos imanes permanentes y, por otra parte, se crea un intersticio de aire para la disipación del calor.

Además, se ha revelado que es ventajoso que el yugo y el segundo elemento de soporte estén dispuestos de tal manera que el lado frontal del yugo, que está dirigido hacia el segundo elemento de soporte, choque en el segundo elemento de soporte. A través de esta medida constructiva, el segundo elemento puede servir como dispositivo de empaquetado para el embalaje y la fijación de las chapas. El dispositivo de empaquetado, que es necesario normalmente para el empaquetado de las chapas, se puede suprimir de esta manera durante la fabricación del rotor, con lo que el rotor se puede fabricar de una manera económica y sencilla.

Además, se ha revelado que es ventajoso el empleo del rotor cuando la máquina está configurada como un generador de fuerza eólica. Los generadores de fuerza eólica presentan con frecuencia rotores con diámetros grandes, de manera que especialmente en el caso de generadores de fuerza eólica, un rotor de peso ligero es muy ventajoso, puesto que a través de esta medida se puede reducir el peso del generador de fuerza eólica montado a gran altura y se puede realizar más fácilmente le construcción de soporte para el generador de fuerza eólica.

Dos ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican en detalle a continuación. En este caso:

La figura 1 muestra una máquina con un rotor de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra un ejemplo de realización de un yugo del rotor de acuerdo con la invención, y

La figura 3 muestra un segundo ejemplo de realización de un yugo del rotor de acuerdo con la invención.

En la figura 1 se representa en forma de una representación esquemática las partes de una máquina 26 que son necesarias para la comprensión de la invención. La máquina 26 puede estar presente entonces, por ejemplo, en forma de un generador y en particular en forma de un generador de fuerza eólica o en forma de un motor eléctrico.

La máquina 26 presenta un estator 20 dispuesto de forma estacionaria, que en el caso de una configuración de la máquina 26 como motor, acciona de forma giratoria un rotor 22 de acuerdo con la invención a través de un campo magnético generado por él, de manera que el rotor 22 gira alrededor de un eje de rotación R. Entre el estator 20 y el rotor 22 está dispuesto un intersticio de aire 21.

El rotor 22 de acuerdo con la invención no presenta, en oposición a los rotores de venta en el comercio, un árbol constituidos en una sola pieza, sino que el árbol está constituido de dos partes. El rotor 22 presenta de esta manera una primera parte de árbol 27 y una segunda parte de árbol 28 dispuesta separada de la primera parte de árbol 27 por un intersticio de aire 19. La primera parte del árbol 27 y la segunda parte del árbol 28 están dispuestas una detrás de la otra con relación al eje de rotación R.

Además, el rotor 22 presenta para la fijación del yugo 29 un primer elemento de soporte 1 y un segundo elemento de soporte 2. El primer elemento de soporte 1 está conectado fijo contra giro con la primera parte del árbol 27 (por ejemplo a través de una unión soldada) y el segundo elemento de soporte 2 está conectado de forma fija contra giro con la segunda parte del árbol 28 (por ejemplo, a través de una unión soldada). El primero y el segundo elementos de soporte están configurados en este caso en el marco del ejemplo de realización como anillos.

En la figura 2 se representa en detalle el yugo 29 en el marco de una primera forma de realización de la invención. El yugo 29 está constituido por una serie de chapas dispuestas unas detrás de las otras con relación al eje de rotación R, estando representada en la figura 2 solamente una chapa 7. Las chapas están segmentadas en este

caso con preferencia sobre la periferia y están constituidas de esta manera con preferencia en cada caso de varios segmentos, que están dispuestos para formar un anillo. En el caso de diámetros pequeños del rotor, se pueden suprimir las chapas segmentadas y se pueden sustituir por una sección redonda, es decir, una chapa individual por cada capa del yugo. Las chapas individuales están dispuestas en este caso de una manera uniforme y están empaquetadas y fijadas en la dirección del eje de rotación R. Las chapas de las capas individuales están dispuestas aisladas eléctricamente entre sí por medio de una capa de aislamiento eléctrico.

Las chapas presentan escotaduras, de manera que para mayor claridad solamente una escotadura 25 está provista con un signo de referencia. Además, las chapas presentan taladros, de manera que para mayor claridad solamente un taladro 23a y un taladro 23b están provistos con un signo de referencia. De esta manera, el yugo 29 presenta unas escotaduras que se extienden en la dirección del eje de rotación R en el interior del yugo 29 y unos taladros que se extienden en la dirección del eje de rotación R, en el marco del ejemplo de realización en el interior del yugo

29. En las escotaduras están dispuestos en este caso unos imanes permanentes, de manera que en el marco del ejemplo de realización en cada escotadura están dispuestos dos imanes permanentes 9a y 9b. Pero es evidente que también puede estar presente un único imán permanente por cada escotadura o también pueden estar presentes más de dos imanes permanentes por cada escotadura. Las escotaduras están toleradas en cuanto a las dimensiones de manera que entre los imanes permanentes y la escotadura resultas un juego de unión mínimo 10. Para impedir movimientos de los imanes permanentes dentro de las escotaduras en el estado de funcionamiento, éstas son fijadas de forma duradera con un adhesivo o fundición de resina en las escotaduras. Las escotaduras están realizadas en este caso mayores en sus lados exteriores tangenciales que la anchura de los imanes permanentes. Los espacios libre 11a y 11b remanentes que resultan de esta manera sirven para la realización de una disipación de calor como canal de refrigeración. La anchura b de las nervaduras 16 entre dos escotaduras adyacentes y el taladro dispuesto entre las dos escotaduras adyacentes están configurados lo más pequeños posible técnicamente.

Los imanes permanentes son insertados durante el montaje del yugo 29 en las escotaduras. Entre los imanes permanentes están dispuestos para la reducción del flujo magnético un intersticio de aire 24 y dos salientes 12, que separan los dos imanes permanentes uno del otro. El intersticio de aire 24 se puede utilizar con preferencia como otro canal de refrigeración para la realización de una disipación de calor mejorada.

Para la fijación de las chapas, en los taladros están dispuestos unos bulones de fijación, de manera que, para mayor claridad, en la figura 2 solamente los bulones de fijación 4a y 4b están provistos con signos de referencia. Los bulones de fijación pasan en este caso a través del yugo 29. Por medio de los bulones de fijación se fijan entre sí las chapas por medio de uniones atornilladas dispuestas en los dos extremos del yugo 29 y de esta manera se forma un paquete de chapas. Para la fijación de las chapas, en este caso el rotor 22 presenta, entre otras cosas, las tuercas 18a, 18b, 18c y 18d (ver la figura 1). Los bulones de fijación están distribuidos en este caso con preferencia de una manera uniforme sobre la periferia del yugo 29.

En el marco de una configuración ventajosa de la invención, como ya se ha descrito y se representa en la figura 2, no todos los taladros están dispuestos entre las escotaduras, sino que algunos taladros están dispuestos desplazados en dirección radial con respecto a los taladros, que están dispuestos entre las escotaduras. Un taladro de este tipo está provisto en la figura 2 con el signo de referencia 23b. A través de la disposición de los taladros desplazada en dirección radial se posibilita una fijación uniforme de las chapas.

En la figura 3 se representa una segunda forma de realización de la invención. La forma de realización representada en la figura 3 corresponde en la estructura básica esencialmente a la forma de realización descrita anteriormente en la figura 2. Por lo tanto, los mismos elementos están provistos con los mismos signos de referencia que en la figura

2. La única diferencia esencial consiste en que en la forma de realización según la figura 3 los dos imanes permanentes 9a y 9b están dispuestos separados unos de los otros por medio de una pared de separación amagnética 8 en lugar de un intersticio de aire 24, de manera que la pared de separación 8 presenta una forma tal que la pared de separación 8 absorbe una parte de las fuerzas centrífuga de los imanes permanentes, que se producen durante la rotación del rotor y las desvía a la parte del yugo 29 que está dirigida hacia el eje de rotación R. En el marco de este ejemplo de realización, la pared de separación 8 presenta unos salientes para la absorción de las fuerzas centrífugas, de manera que para mayor claridad solamente un saliente 30 está provisto con un signo de referencia. De esta manera, se descarga mecánicamente la parte del yugo que está alejada del eje de rotación R, puesto que ésta no puede absorber totalmente las fuerzas centrífugas generadas por los imanes permanentes durante la rotación, Además, el flujo magnético que aparece entre los dos imanes magnéticos 9a y 9b se reducen a través de la pared de separación.

Como se representa en la figura 1, el rotor 22 presenta para la cobertura y la fijación de las chapas y, por lo tanto, del yugo 29 unas tapas 3 y 17 en forma de anillo, a través de las cuales se cubren también los imanes permanente. Para la conexión del yugo 29 con el primer elemento de soporte 1 se suelda la tapa 3 en el marco del ejemplo de realización a través de una unión soldada 15 con el primer elemento de soporte 1. El yugo 29 se atornilla a través de

bulones de fijación 4a y 4b representados a modo de ejemplo, que se indican representados con trazos en la figura 1 y que se extienden a través del yugo 29, por medio de tuercas 18c y 18d con el segundo elemento de soporte 2 y se conectan de esta manera. Las tapas 17 y 3 están atornilladas por medio de tuercas 18a y 18b y por medio de los bulones de fijación 4a y 4b con el yugo 29 y se conectan de esta manera.

De este modo, en el ejemplo de realización, el primer elemento de soporte 1 se conecta a través del yugo 29 con el segundo elemento de soporte 2.

En el marco del ejemplo de realización, en este caso de manera ventajosa, el yugo 29 y el segundo elemento de soporte 2 están dispuestos de tal forma que el lado frontal del yugo 29, que está dirigido hacia el segundo elemento de soporte 2, choca en el segundo elemento de soporte 2. El segundo elemento de soporte 2 forma junto con las tapas 17 y 3 así como con los bulones de fijación de esta manera un dispositivo de empaquetado para el empaquetado y fijación de las chapas del yugo, de manera que durante la fabricación del yugo 29 y, por lo tanto, del rotor 22, se puede presidir en la fabricación de rotores de venta en el comercio de los dispositivos de empaquetado externos separados que son necesarios en otro caso.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención, el yugo 29 está realizado como elemento autónomo y se puede prescindir completamente de una rueda polar. La solución de acuerdo con la invención tiene, como ya se ha indicado, la ventaja de que se puede prescindir totalmente de una caperuza polar, siendo de acuerdo con la invención el yugo 29 junto con los bolones de fijación que pasan a través del yugo 29 un elemento de soporte constructivo del rotor 22.

Las escotaduras están diseñadas en este caso de tal forma que el espesor d de las nervaduras 14 que da como resultado el intersticio de aire 21 (ver las difusas 2 y 3) absorben totalmente las fuerzas centrífugas de los imanes permanentes en el marco de la forma de realización según la figura 2 y las absorben en su mayor parte en el marco de la forma de realización según la figura 3. Esto posibilita un proceso de encolado simplificado, puesto que los imanes permanentes solamente deben asegurarse contra “traqueteo” dentro de las escotaduras. Además, se ahorra el proceso de montaje costoso de los sistemas magnéticos en otro caso habituales en los rotores de venta en el comercio, puesto que en la configuración de acuerdo con la invención del rotor los imanes permanentes solamente deben insertarse en el yugo y, por lo tanto, las fuerzas centrífugas son absorbidas por las chapas del yugo y no tienen que ser retenidas por un adhesivo.

Además, de acuerdo con la invención el árbol no está constituido ya de una sola pieza sino de dos piezas, de manera que la primera parte y la segunda parte están separadas una de la otra por medio de un intersticio de aire 19 ancho, de modo que también el peso del árbol y, por lo tanto, del rotor se reduce adicionalmente a través de la construcción adicionalmente a la caperuza polar que ya no es necesaria. Dado el caso, en el marco de una forma de realización ventajosa de la primera parte del árbol, la segunda parte del árbol y el primer elemento de soporte y el segundo elemento de soporte y el yugo se pueden conectar entre sí por medio de nervaduras 5 realizadas, por ejemplo, en forma de chapas a través de uniones soldadas 6. De esta manera se refuerza adicionalmente la construcción. Los bulones de fijación 23a dispuestos cerca de la superficie hacia el intersticio de aire 21 pueden formar una llamada jaula de amortiguación. En el caso de cortocircuito se reduce de esta manera el peligro de la desmagnetización de los imanes permanentes. En virtud de la anchura reducida de la nervadura b en la zona del bulón de fijación 4a resulta, además, un bloqueo al flujo magnético en la medida de los flujos de dispersión.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Rotor para una máquina eléctrica (26), en el que el rotor (22) presenta una primera parte de árbol (27) y una segunda parte de árbol (28) dispuesta separada de la primera parte de árbol (27), que están dispuestas una detrás de la otra con relación a un eje de rotación común (R), en el que un primer elemento de soporte (1) está conectado fijo contra giro con la primera parte del árbol (27) y un segundo elemento de soporte (2) está conectado fijo contra giro con la segunda parte del árbol (28), de manera que el rotor (22) presenta un yugo (29) que está constituido por varias chapas (7) dispuestas unas detrás de las otras, en el que el yugo (29) presenta unas escotaduras (25) que se extienden en la dirección del eje de rotación (R) en el interior del yugo (29), en el que el yugo (29) presenta unos taladros (23a, 23b) que se extienden en la dirección del eje de rotación (R), en el que en las escotaduras (25) están dispuestos unos imanes permanentes (9a, 9b), en el que el primer elemento de soporte (1) está conectado a través del yugo (29) con el segundo elemento de soporte (2), en el que para la fijación de las chapas (7) en los taladros (23a, 23b) están dispuestos unos bulones de fijación (4a, 4b) que se extienden a través del yugo (29).
2. 2.- Rotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera parte del árbol (27) y la segunda parte del árbol (28) y el primer elemento de soporte (1) y el segundo elemento de soporte (2) y el yugo (29) están conectados entre sí por medio de nervaduras (5).
3. 3.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las escotaduras (25) en los lados exteriores tangenciales son mayores que la anchura de los imanes permanentes (9a, 9b).
4. 4.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los imanes permanentes (9a, 9b) están fijados por medio de un adhesivo o por medio de fundición de resina en las escotaduras (25).
5. 5.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una parte (23a) de los taladros (23a, 23b) están dispuestos entre las escotaduras (25).
6. 6.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el caso de que no todos los taladros (23a, 23b) estén dispuestos entre las escotaduras (25), los taladros (23b) restantes están dispuestos desplazados en dirección radial con relación a los taladros (23a), que están dispuestos entre las escotaduras (25).
7. 7.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las escotaduras (25) están dispuestos en cada caso al menos dos imanes permanentes (9a, 9b), que están dispuestos separados unos de los otros por medio de una pared de separación amagnética (8), en la que la pared de separación (8) presenta una forma tal que la pared de separación (8) absorbe una parte de las fuerzas centrífugas de los imanes permanentes (9a, 9b), que se producen durante la rotación del rotor (22) y la desvía a la parte del yugo (29) que está dirigida hacia el eje de rotación (R).
8. 8.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en las escotaduras (25) están dispuestos en cada caso al menos dos imanes permanentes (9a, 9b), que están dispuestos separados unos de los otros por medio de un intersticio de aire (24).
9. 9.- Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el yugo (29) y el segundo elemento de soporte (2) están dispuestos de tal forma que el lado frontal del yugo (29), que está dirigido hacia el segundo elemento de separación (2), choca en el segundo elemento de soporte (2).
10. 10.- Máquina, en la que la máquina está configurada como generador de fuerza eólica y presenta un rotor (22) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.