ES2863352T3 - Motor o generador electromagnético que incluye un rotor de estructuras imantadas que comprenden imanes unitarios y un estátor de bobinados concéntricos - Google Patents

Abstract

Motor o generador electromagnético de flujo axial que incluye al menos un rotor (3) y al menos un estátor (1, 2), comprendiendo dicho al menos un rotor (3) unos imanes permanentes (12) girando alrededor de un árbol medio, siendo los imanes permanentes estructuras de imán (12) determinantes de polos de imán, constando cada estructura de imán (12) de una pluralidad de imanes unitarios (15), comprendiendo dicho al menos un estátor (1, 2) unos bobinados (5) concéntricos incluyendo una serie de resaltes (4) con los bobinados (5) arrollados alrededor de cada resalte (4), caracterizado por que los imanes unitarios (15) son en forma de pasadores alargados, presentando una longitud que discurre según el espesor (11, 11') de la estructura de imán (12), estando dispuestos unos discos de cobertura (17) axialmente sobre cada una de dos caras axiales opuestas de dicho al menos un rotor (3), siendo los discos de cobertura (17) de material compuesto, estando impregnados los discos de cobertura (17) y las estructuras de imán (12) en una capa de impregnación externa de material compuesto definitoria del contorno exterior de dicho al menos un rotor (3), y por que los resaltes (4) están solidarizados entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor o generador electromagnético que incluye un rotor de estructuras imantadas que comprenden imanes unitarios y un estátor de bobinados concéntricos

La presente invención concierne a un motor o un generador electromagnético que incluye al menos un rotor de estructuras imantadas que comprenden imanes unitarios y al menos un estátor de bobinados concéntricos.

La presente invención encuentra una aplicación ventajosa, aunque no limitativa, para un motor electromagnético que suministra una acusada potencia con una elevada velocidad de giro del rotor, lo cual se obtiene mediante las características específicas del rotor según la presente invención en interacción con las características específicas del o los estátores. Tal motor o generador puede ser utilizado, por ejemplo, como motor electromagnético en un vehículo automóvil totalmente eléctrico o híbrido.

Ventajosamente, aunque sin carácter limitativo, el motor o el generador electromagnético puede comprender al menos un rotor flanqueado por dos estátores, pudiendo superponerse estos elementos unos respecto a los otros estando separados por al menos un entrehierro sobre un mismo árbol.

En aplicaciones de alta velocidad, es necesario tener, no solo un sistema compacto posibilitado por la reducción de la masa y de la ocupación de espacio del motor axial para un óptimo rendimiento, sino también un muy buen comportamiento mecánico de la parte giratoria, es decir, el o los rotores, con el fin de mejorar la fiabilidad del sistema, pero también del o de los estátores.

En aplicaciones de alta velocidad, es necesario reducir las pérdidas para un óptimo rendimiento. En aplicaciones de automoción, se busca cada vez más la miniaturización. Para ello, es importante tener un sistema compacto posibilitado por la reducción de la masa y de la ocupación de espacio del motor axial, pero, asimismo, un muy buen comportamiento mecánico de la parte giratoria, con el fin de mejorar la fiabilidad del sistema.

Para una máquina electromagnética de flujo axial, el rotor incluye un cuerpo en forma de un disco que presenta dos caras circulares unidas por un espesor, quedando el disco delimitado entre una corona externa y una periferia interna delimitadora de un vaciado para un árbol de rotación.

Al menos dos imanes permanentes van aplicados contra al menos una de las dos caras circulares del cuerpo, llamada cara de soporte. Para un rotor mono-entrehierro destinado a ir asociado a un estátor, una sola cara circular del cuerpo es portadora de los imanes, en tanto que, para un rotor con dos entrehierros con un respectivo estátor, son las dos caras las que portan imanes.

Los imanes se sujetan cada uno de ellos sobre la cara o su respectiva cara por unos medios de sujeción, dejándose un intervalo entre dichos al menos dos imanes sobre una misma cara.

Para el estátor o cada estátor, los mismos son portadores de unos elementos de bobinado que comprenden un diente portador de una bobina, estando el diente flanqueado a cada uno de sus lados por un entrante, arrollándose sobre el diente un alambre buen conductor para determinar cada bobinado.

Cuando se alimentan eléctricamente la serie o las series de bobinados, el rotor, que está solidarizado al árbol de salida del motor, se somete a un par resultante del campo magnético, siendo el flujo magnético creado un flujo axial para una máquina electromagnética de flujo axial y un flujo radial para una máquina de flujo radial.

Para un motor de acusada potencia, el rotor gira a elevadas velocidades de giro. La desventaja principal de un motor de acusada velocidad de giro radica en la elevada probabilidad de desprendimiento del imán o de los imanes del rotor, así como de rotura al menos parcial del rotor. Por lo tanto, el rotor de tal motor debe ser apto para soportar elevadas velocidades de giro.

El documento EP-B-1203436 describe una máquina eléctrica de flujo axial, con un rotor sin hierro en forma de disco dispuesto sobre un árbol de máquina y que presenta unos imanes permanentes que están encastrados en un material plástico reforzado con fibras o con tejido y con un respectivo estátor a ambos lados del rotor.

Los imanes permanentes están ensamblados en acción positiva al material plástico reforzado con fibras o con tejido que los rodea. El árbol de la máquina con dos bridas de este árbol de máquina está ensamblado de una manera estable al rotor solamente por el material plástico. El material plástico determina juntamente con los imanes permanentes y el árbol de máquina un conjunto dimensionalmente estable.

Por lo tanto, este documento propone crear en material plástico un conjunto de manera enteriza compuesto por el rotor y por su árbol de rotación. Ahora bien, sabido es que tal conjunto pude verse sometido a tensiones entre el rotor y su árbol que pueden conducir a una ruptura del conjunto. Por lo tanto, tal diseño hace frágil el conjunto. Además, por los imanes de gran tamaño utilizados para el rotor en este documento, tal rotor disipa una gran cantidad de calor. Esta disipación impide utilizar medios de sujeción axial en forma de discos de cobertura de material compuesto, y la disipación de calor puede tener consecuencias sobre la durabilidad de la impregnación, con un envejecimiento acelerado de esta impregnación, así como de los imanes.

El documento US-A-2011/0285237 da a conocer un motor de entrehierro axial. El propósito de este documento es una simplificación de las etapas de fabricación del rotor, a la vez que impide que los imanes permanentes de los que es portador este rotor se desplacen o se aflojen en el montaje y en el funcionamiento del rotor. Los imanes se alojan en una estructura monopieza hecha de una pieza moldeada que abraza los imanes.

La pieza moldeada presenta unas ranuras que separan los imanes, dentro de las cuales se introducen unas nervaduras portadas por un cuerpo del rotor, permitiendo bloquear la pieza moldeada contra un movimiento de desplazamiento axial. Se efectúa una sujeción radial de la pieza moldeada mediante unos elementos concéntricos interno y externo a la pieza moldeada.

Este documento se destina, pues, para imanes alojados en una pieza moldeada y no aporta enseñanza alguna para los imanes que se encuentran separados unos de otros. Además, las nervaduras tan solo sujetan los imanes por su acción sobre la pieza moldeada, por lo que no actúan directamente para la sujeción de los imanes dentro del rotor. De acuerdo con estos dos estados de la técnica, en correspondencia con el rotor, la única mejora de la fuerza de imantación se traduce en el empleo de imanes permanentes cada vez más caros. El esfuerzo de innovación del estado de la técnica se ha llevado a la parte estátor del motor o del generador, lo cual se traduce en el diseño de estátores cada vez más sofisticados y, por tanto, cada vez más caros y difíciles de montar.

El documento EP-A-1780878 describe una estructura de imán en tres dimensiones constituida a partir de una pluralidad de imanes unitarios, presentando la estructura de imán un espesor determinante de su mínima dimensión, integrando la estructura al menos un entramado que presenta mallas delimitadoras cada una de ellas de un alojamiento para un respectivo imán unitario, presentando cada alojamiento unas dimensiones internas justo suficientes para permitir una introducción en su interior de un imán unitario, siendo las mallas de material aislante con refuerzo de fibras.

Sin embargo, tal estructura de imán no está adaptada para resistir elevadas velocidades de giro cuando la o las estructuras de imán son portadas por un rotor.

El documento FR-A-2996378 describe una estructura de imán que comprende imanes unitarios. Estos imanes unitarios están pegados con resina sin intercalación de ningún elemento de sujeción entre los imanes unitarios. Tal disposición no podría soportar velocidades elevadas de giro sin pérdida de los imanes en el giro.

El documento WO 2017029926 describe un motor o un generador electromagnético de flujo axial que incluye al menos un rotor (110) y al menos un estátor (120), comprendiendo dicho al menos un rotor (110) unos imanes permanentes girando alrededor de un árbol medio, siendo los imanes permanentes estructuras de imán determinantes de polos de imán, constando cada estructura de imán de una pluralidad de imanes unitarios (112a a 112e), comprendiendo dicho al menos un estátor (120) unos bobinados (123) concéntricos incluyendo una serie de resaltes (122) con los bobinados (123) arrollados alrededor de cada resalte (122) (ver figuras 1 y 14 y párrafos relativos a estas figuras en este documento).

El problema a que se contrae la presente invención es el de diseñar un motor o un generador eléctrico de flujo axial que pueda presentar, por una parte, una parte rotor con una cantidad reducida de calor emitido y pérdidas rotóricas disminuidas y, por otra, una parte estátor específicamente adaptada para tener en cuenta las modificaciones efectuadas en la parte rotor.

A tal efecto, la presente invención concierne a un motor o un generador electromagnético según la reivindicación independiente 1.

Es uno de los propósitos principales de la presente invención el de sustituir uno o varios imanes de notable tamaño por una pluralidad de imanes pequeños. Por lo tanto, se da una creación de flujo magnético por una multiplicidad de imanes pequeños cuyo número puede ser de al menos 20 y puede incluso sobrepasar 100 por polo de imán. Un rotor del estado de la técnica podía comprender de 1 a 10 imanes, mientras que la presente invención prevé muchos más imanes de pequeño tamaño en cada estructura de imán.

Conviene no confundir una estructura de imán, pudiendo portar un rotor, por ejemplo, de cinco a diez de ellas, e incluso más, con los imanes unitarios, que son claramente más numerosos, pudiendo portar un rotor, por ejemplo, varios cientos de ellos. Los pequeños imanes unitarios según la presente invención pueden ser insertados en respectivos alveolos por un robot.

Esto permite obtener un rotor que, entre otras ventajas, puede girar a gran velocidad y que no comprende hierro, lo cual limita las pérdidas rotóricas.

De acuerdo con la invención, se ha descubierto que una pluralidad de imanes unitarios da una estructura de imán más resistente en el dominio de la flexión de conjunto del rotor, al propio tiempo que produce muy poco calor, debido a las escasas pérdidas generadas, siendo el calor disipado por los imanes unitarios menor que el calor disipado por un imán más grande de una sola pieza que les sea correspondiente.

La estructura de imán incluye una capa de material compuesto no conductora impregnando los imanes unitarios y el entramado. Además, su resistencia mecánica puede ser elevada y la impregnación puede llevarse a cabo con facilidad, especialmente por inyección del material compuesto sobre una disposición de imanes unitarios mantenidos en su posición unos respecto a otros por un medio arbitrario.

Con tal rotor, es ventajoso asociar uno o dos estátores que comprendan dientes de hierro con bobinados concéntricos, cosa que es fácil de realizar.

La presente invención logra la estrategia inversa a la estrategia que siguen muchos fabricantes de motores y de generadores electromagnéticos. Se conocía hacer recaer el esfuerzo de innovación sobre los estátores, diseñando bobinados cada vez más complejos y difíciles de diseñar.

A la inversa, la estrategia inventiva de la presente invención ha recaído principalmente sobre un rotor que no contiene hierro e impregnado con material compuesto, conteniendo estructuras de imán hechas cada una de ellas de una pluralidad de imanes. Esto ha permitido utilizar un bobinado concéntrico para el o los estátores, mientras que tal bobinado concéntrico no resultaba completamente satisfactorio con imanes permanentes de una sola pieza como empleaba el estado de la técnica más próximo.

Se ha mostrado que la utilización de tal asociación de un rotor de material compuesto con al menos un estátor de hierro que incluye dientes o resaltes de hierro y un bobinado concéntrico para el estátor proveía de una sinergia en lo referente a la potencia del motor o del generador utilizado, así como la facilidad de fabricación y la resistencia mecánica del motor o el generador.

Es posible utilizar diferentes tipos de materiales para los imanes unitarios, seleccionados, por ejemplo, entre aleaciones samario-cobalto (Sm-Co), aleaciones de aluminio, de níquel y de cobalto, ferritas duras y materiales neodimio-hierro-boro, siendo lo importante que estos materiales soporten ser mecanizados en resaltes de pequeña anchura o de pequeño diámetro en comparación con su longitud.

Ventajosamente, cada estructura de imán en configuración de polo de imán comprende más de veinte imanes unitarios, estando ligados los imanes unitarios por una resina que los separa o insertados en sendos alojamientos delimitados por una de las mallas de un entramado.

El entramado, ventajosamente de material compuesto, mantiene en su posición los imanes unitarios, lo cual coadyuva en la resistencia del rotor. El rotor de imanes ubicados dentro de alveolos de la presente invención está diseñado al objeto de reducir las pérdidas en el rotor con medios de solidarización que permiten sujetar los imanes y paliar el efecto de la fuerza axial o radial y de la fuerza centrífuga a muy alta velocidad.

Comparado con el estado de la técnica ilustrado por el documento US-A-2011/0285237, el rotor según la invención puede convenir para imanes que no están directamente solidarizados entre sí, mientras que, en el documento del estado de la técnica, los imanes se alojan en una pieza moldeada en configuración de estructura de soporte. De este modo, la presenta invención da una solución que conviene para toda forma de disposición de los imanes sobre el rotor.

La pieza moldeada del estado de la técnica puede presentar rupturas de zonas, dado que está solicitada por varias nervaduras. Este no es el caso de una estructura alveolar, que es conocida por su resistencia mecánica. La estructura alveolar puede ser en forma de nido de abeja, pero lo que importa es que los alveolos reciben imanes de pequeño tamaño.

La combinación de las formas de los imanes y de los medios de sujeción de los imanes realizados únicamente mediante una impregnación de material compuesto permite reducir las pérdidas en el rotor y, por tanto, el calentamiento, y minimizar el riesgo de desmagnetización de los imanes.

Ventajosamente, las estructuras de imán están impregnadas individualmente en una capa de material compuesto interna, en cuyo caso las estructuras de imán van dispuestas directamente adyacentes unas a otras, concéntricamente con el árbol medio de dicho al menos un rotor, o las estructuras de imán van dispuestas concéntricamente con el árbol medio dejando entre ellas un espaciado relleno con porciones de la capa de impregnación externa.

Puede haber, por tanto, al menos dos impregnaciones sucesivas que coadyuvan en la solidez del rotor, rodeando también una impregnación de la estructura de imán los imanes unitarios y una impregnación del conjunto de las estructuras de imán.

Ventajosamente, al menos la capa de impregnación externa y los discos de cobertura están reforzados con fibras. La presencia de fibras incrementa la resistencia mecánica del rotor.

Ventajosamente, las fibras de la capa de impregnación externa y las fibras de los discos de cobertura están orientadas en direcciones diferentes. Los discos de cobertura permiten reforzar la sujeción axial de los imanes. Los discos de cobertura de material compuesto no se utilizaban con frecuencia en el estado de la técnica, por no resistir la disipación de calor originada por los imanes.

Como la presente invención utiliza una multiplicidad de imanes unitarios que sustituyen a un imán compacto del estado de la técnica, la disipación de calor es menor y se pueden utilizar discos de cobertura como medios de sujeción axial, sustituyendo ventajosamente estos discos a unos medios de sujeción axial entre imanes y cuerpo del rotor, precisando, en su caso, de modificaciones de los imanes o de su impregnación para realizar unos medios complementarios de fijación con unos medios de fijación portados por el rotor.

Ventajosamente, la capa de impregnación externa y los discos de cobertura están reforzados con fibras orientadas en varias direcciones.

Ventajosamente, un zuncho de material compuesto rodea circunferencialmente las estructuras de imán en una periferia exterior de dicho al menos un rotor, impregnando la capa de impregnación externa también el zuncho. El zuncho coadyuva, en caso necesario, en la sujeción radial de los imanes como suplemento de aquella garantizada por la capa externa de impregnación de material compuesto.

Ventajosamente, el zuncho forma parte de una armadura de material compuesto que comprende un cubo concéntrico con el árbol medio, extendiéndose unas ramas entre el cubo y el zuncho, separando cada rama dos estructuras de imán adyacentes. Esta forma de realización es simplemente opcional. Es poca o ninguna la acción de sujeción que proveen las ramas sobre las estructuras de imán, sirviendo las ramas principalmente para sujetar el zuncho al resto del rotor.

Ventajosamente, los resaltes de dicho al menos un estátor son unitarios, presentando cada uno de ellos unas superficies primera y segunda reunidas por un espesor, estando alineadas las primeras superficies cuadrangulares de los resaltes, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares de los resaltes, por otra, en un plano radial respectivo, con dicho al menos un estátor en la posición montada dentro del motor o el generador, estando arrollados los bobinados alrededor del espesor.

Ventajosamente, los resaltes de dicho al menos un estátor son de hierro.

Ventajosamente, los resaltes presentan cada uno de ellos unas superficies cuadrangulares primera y segunda reunidas por un espesor, estando alineadas las primeras superficies cuadrangulares de los resaltes, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares de los resaltes, por otra, en un plano radial respectivo, con dicho al menos un estátor en la posición montada dentro del motor o el generador, estando arrollados los bobinados alrededor del espesor.

Ventajosamente, las primeras superficies cuadrangulares, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares, por otra, se ponen respectivamente a testa, determinando los resaltes una corona concéntrica con el árbol medio. Ventajosamente, un entrante que discurre en un plano radial rodea el espesor de cada resalte para el alojamiento de los bobinados alrededor del resalte.

Ventajosamente, cada resalte consta de un empaquetado de láminas de chapa.

Ventajosamente, cada resalte presenta una rosca interior media pasante a su través, solidarizando un medio de fijación amovible cada resalte individualmente a una corona soporte aplicada contra los resaltes, o cada resalte está solidarizado por unos medios de fijación permanentes o amovibles a los dos resaltes que le son adyacentes.

Ventajosamente, el motor o el generador comprende al menos un rotor rodeado de dos estátores, intercalando entre sí los dos estátores dicho al menos un rotor.

Ventajosamente, el motor o el generador es de flujo axial.

Otras características, finalidades y ventajas de la presente invención se irán poniendo de manifiesto con la lectura de la descripción detallada subsiguiente y en consideración a los dibujos que se acompañan, dados a título de ejemplos no limitativos y en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de una vista en perspectiva de un rotor encastrado entre dos estátores, habiéndose mostrado el rotor y los estátores espaciados unos de otros y presentando respectivamente las características de un rotor y de un estátor de manera acorde con un motor o generador electromagnético según un modo de realización de la presente invención, con estructuras de imán en determinación de polos de imanes constando de imanes unitarios,

- la figura 2 es una representación esquemática de una vista en perspectiva de un estátor que forma parte de un motor o generador electromagnético según un modo de realización de la presente invención, habiéndose mostrado un resalte de sección cuadrangular espaciado del resto del estátor, presentando el estátor unos bobinados arrollados sobre resaltes unitarios independientes unos de otros cuando no están solidarizados conjuntamente, - las figuras 3 y 3bis son representaciones esquemáticas de una vista en perspectiva para la figura 3 desde otro ángulo de vista distinto a la figura 2 de un estátor que forma parte de un motor o generador electromagnético según un modo de realización de la presente invención, habiéndose mostrado dos bobinados espaciados de los resaltes sobre los cuales se hallan respectivamente arrollados los bobinados, mostrando la figura 3bis una ampliación de los bordes adyacentes de dos resaltes, y

- la figura 4 es una representación esquemática de una vista en perspectiva en despiece ordenado de un motor o generador electromagnético según un modo de realización de la presente invención, comprendiendo el rotor una armadura de material compuesto que presenta un cubo interno y un zuncho externo relacionados mediante ramas que separan unas de otras las estructuras de imán que incluyen una pluralidad de imanes unitarios en configuración de polo de imán.

Las figuras vienen dadas a título de ejemplos y no son limitativas de la invención. Estas constituyen representaciones esquemáticas de principio destinadas a facilitar la comprensión de la invención y no necesariamente están a la escala de las aplicaciones prácticas. En particular, las dimensiones de las diferentes piezas no son representativas de la realidad.

Refiriéndonos a todas las figuras, la presente invención concierne a un motor o un generador electromagnético que incluye al menos un rotor 3 y al menos un estátor 1, 2. El rotor 3 o cada rotor 3 comprende unos imanes permanentes 12 y gira alrededor de un árbol medio, en tanto que el o los estátores, ventajosamente dos estátores 1, 2 que intercalan entre ellos un rotor 3, comprenden unos bobinados 5.

En la figura 1, se muestra un rotor 3 flanqueado por dos estátores 1,2, intercalando los dos estátores 1,2 entre ellos dicho al menos un rotor 3. Esto no es limitativo de la presente invención. Ventajosamente, el motor o el generador es de flujo axial.

Refiriéndonos a todas las figuras, de acuerdo con la invención, el o cada rotor 3 comprende unas estructuras de imán 12 determinantes de polos de imán, constando cada estructura de imán 12 de una pluralidad de imanes unitarios 15.

Esto significa que hay estructuras de imán 12 determinantes de polos de imanes diferenciados pero que cada estructura de imán 12 incluye una pluralidad de imanes unitarios, entre ellos un imán unitario referenciado con 15 en la figura 4, habiéndose tomado esta referencia 15 para calificar todo imán unitario. Por lo tanto, puede haber varias estructuras de imán 12, pero estas estructuras de imán 12 no son asimilables a la pluralidad de imanes unitarios 15 en el sentido de la presente invención.

En la figura 1, es visible un conjunto de un rotor 3 y dos estátores 1 y 2. En un primer estátor, son visibles unas roscas interiores 7 de fijación de cada resalte 4 sobre un soporte en forma de disco.

En la figura 2, se muestra un estátor con un resalte 4 separado de los demás resaltes. En las figuras 1 a 3, solo está referenciado con 4 un resalte 4 por estátor, pero lo que se reseña para este resalte 4 lo es para todos los demás resaltes mostrados en las figuras 1 a 3. Lo mismo ocurre para un bobinado 5, una rosca interior, un borde lateral 6, una primera cara 8 y un entrante 10.

El bobinado 5 se monta sobre el resalte 4 antes del ensamblaje y posterior puesta en contacto de los resaltes 4 por sus bordes laterales 6 y sujeción mediante unos medios de fijación del tipo tornillo que pasan por las roscas interiores 7, o mediante pegado o soldadura de las primeras caras 8 y/o, respectivamente, de las segundas caras entre sí, opuestas a las primeras caras 8 y no visibles en la figura 2.

En la figura 3, para el segundo estátor 2, el bobinado va montado, directamente en el circuito magnético 9, mediante un entrante 10 haciendo pasar el alambre entre unos bordes laterales en el espesor 11, 11’ de dos resaltes 4 adyacentes. Los entrantes 10 de dos resaltes 4 adyacentes se hallan en enfrentamiento y se completan.

En la figura 4, se muestra el rotor 3 en despiece ordenado para una forma de realización no limitativa con un rotor 3 que comprende una armadura 18. En esta figura 4, solo un imán unitario o pasador está referenciado con 15, siendo 12 la referencia para una sola estructura de imán que incluye una multiplicidad de imanes unitarios 15. La referencia 16 identifica una resina de impregnación para un imán unitario 15 que también se encarga de su pegado. La armadura 18 comprende ramas, una sola de las cuales está referenciada con 14, que relacionan un cubo 19 con el zuncho 13, referenciándose con 20 el paso del árbol de rotación. Con 17 están referenciados unos discos de cobertura para la sujeción axial de las estructuras de imán 12.

Los imanes unitarios 15 son en forma de pasadores alargados, presentando una longitud que discurre según el espesor 11, 11’ de la estructura de imán 12. El pasador alargado puede ser cilindrico o en la forma de un poliedro con al menos una cara longitudinal plana orientada hacia una superficie de trabajo de la estructura de imán 12 que es la superficie enfrentada con los bobinados 5 en un motor o generador electromagnético.

Cada pasador alargado presenta una línea de imantación que discurre prácticamente según su longitud, estando los imanes unitarios 15 posicionados dentro de la estructura de imán 12 distantes unos de otros, con el fin de estar aislados eléctricamente unos respecto a otros.

La longitud de cada pasador puede ser superior al diámetro de la cara longitudinal plana para un pasador cilíndrico, o a una mayor diagonal que relaciona dos vértices de dicha cara longitudinal para un pasador en forma de poliedro. Para una cara longitudinal regular como un hexágono, todas las diagonales son equivalentes. Esto puede permitir, por ejemplo, insertar cada imán unitario 15 en forma de un pasador en un espacio respectivo de entre las cavidades de un nido de abeja en cuanto entramado de permanencia de los imanes unitarios 15.

Además, una relación de una superficie de la cara longitudinal del pasador a la superficie de trabajo total de la estructura de imán 12 puede ser inferior a, lo cual muestra que un imán unitario ocupa muy poco espacio en la superficie de trabajo total de la estructura de imán 12. Esto permite tener un número muy elevado de pasadores en la cara longitudinal del pasador.

Cada estructura de imán 12 puede formar un todo estando impregnado en una capa de material compuesto. Es posible que la estructura de imán 12 sea en forma de una baldosa con una superficie poligonal en un plano radial al árbol medio.

En otra forma de realización, es posible que no exista más que una sola estructura de imán 12 concéntrica con el árbol medio, designada superestructura de imán 12, por ejemplo en forma de corona, constando esta superestructura de estructuras de imán 12 que incluyen cada una de ellas una pluralidad de imanes unitarios 15, estando las estructuras de imán 12 impregnadas individualmente al igual que la superestructura de imán 12.

Para una sujeción axial de las estructuras de imán 12, se pueden disponer unos discos de cobertura 17 axialmente sobre cada una de dos caras axiales opuestas del rotor 3. Por lo tanto, no hay necesidad de prever medios de sujeción axial de las estructuras de imán 12, por ejemplo dotando las ramas 14 de medios de sujeción axial cooperantes con unos medios complementarios de sujeción axial portados por las estructuras de imán 12, efectuando los discos de cobertura 17 esta sujeción.

Los discos de cobertura 17 pueden ser de material compuesto. Los discos de cobertura 17 y las estructuras de imán 12 pueden estar impregnados en una capa de impregnación externa de material compuesto definitoria del contorno exterior de dicho al menos un rotor 3. Así, puede haber varias impregnaciones que se superponen, por ejemplo, una impregnación de los imanes unitarios 15, ventajosamente mediante cola y/o con el concurso de un entramado de un material compuesto, luego una impregnación de cada estructura de imán 12 mediante una capa de impregnación interna, seguido de una impregnación externa, en su caso con la armadura 18, posiblemente dotada de un zuncho 13, de ramas 14 y de un cubo 19, mediante una capa de material compuesto, de las estructuras de imán 12 y de los discos de cobertura 17 conjuntamente.

El o los estátores 1, 2 comprenden unos bobinados 5 concéntricos, incluyendo una serie de resaltes 4 con bobinados 5 arrollados alrededor de cada resalte 4, estando los resaltes 4 solidarizados entre sí. Tales bobinados 5 son de fabricación sencilla.

Como se ha mencionado anteriormente, cada estructura de imán 12 en configuración de polo de imán puede comprender más de veinte imanes unitarios 15, lo cual muestra que los imanes unitarios 15 son relativamente pequeños con respecto a una estructura de imán 12 y no son asimilables a una estructura de imán 12. Sin que sea limitativo, para un rotor 3 de tamaño medio con que va equipado un motor o generador según la invención, los imanes unitarios 15 en el ámbito de la presente invención pueden tener una dimensión de 4 mm.

Los imanes unitarios 15 pueden estar ligados entre sí dentro de una estructura de imán 12 por una resina 16 que los separa al propio tiempo que los sujeta o, además, pudiendo estar insertados cada uno de ellos en sendos alojamientos delimitados por una de las mallas de un entramado de material compuesto.

De este modo, la estructura de imán 12 puede integrar al menos un entramado que presenta mallas delimitadoras cada una de ellas de un alojamiento o alveolo para un imán unitario respectivo. Cada alojamiento puede presentar unas dimensiones internas justo suficientes para permitir una introducción en su interior de un imán unitario, al propio tiempo que deja un espacio entre el alojamiento y el imán unitario relleno con una resina 16 reforzada con fibras, siendo las mallas de material aislante reforzado con fibras, haciéndose este espacio lo más pequeño posible para un mejor encuadramiento de cada imán unitario.

Esto permite asegurar la sujeción de los imanes permanentes 15 en su respectivo alojamiento incluso en condiciones de elevada velocidad de desplazamiento, por ejemplo una elevada velocidad de giro para una o unas estructuras de imán 12 que forman parte de un rotor 3, lo cual no es limitativo. El entramado puede ser en nido de abeja, lo cual no es limitativo.

Como se ha mencionado anteriormente, las estructuras de imán 12 pueden estar impregnadas individualmente en una capa de material compuesto, ventajosamente reforzada con fibras, en cuyo caso las estructuras de imán 12 van dispuestas directamente adyacentes unas a otras concéntricamente con el árbol medio de dicho al menos un rotor 3. En otra forma de realización, las estructuras de imán 12 pueden estar dispuestas concéntricamente con el árbol medio, dejando entre ellas un espaciado relleno con porciones de la capa de impregnación externa, o también ocupado por una rama 14 de una armadura 18.

Al menos la capa de impregnación externa y los discos de cobertura 17 pueden estar reforzados con fibras. Esto puede ser el caso para cada capa de impregnación interna que rodea una estructura de imán 12 individualmente. Las fibras de la capa de impregnación externa y las fibras de los discos de cobertura 17 pueden estar orientadas en direcciones diferentes.

Sin que sea limitativo, un zuncho 13 de material compuesto puede rodear circunferencialmente las estructuras de imán 12 en una periferia exterior de dicho al menos un rotor 3, impregnando la capa de impregnación externa también el zuncho 13. Queda así asegurada una sujeción radial de las estructuras de imán 12.

En una forma de realización particular y opcional, como se muestra en la figura 4, el zuncho 13 puede formar parte de una armadura 18 de material compuesto que comprende un cubo 19 concéntrico con el árbol medio. En esta forma de realización, las ramas 14 pueden extenderse entre el cubo 19 y el zuncho 13, separando cada rama 14 dos estructuras de imán 12 adyacentes, pero sin poseer medios de retención de la estructura de imán 12, lo cual simplifica su diseño.

En efecto, queda asegurada una retención axial de las estructuras de imán 12, o de la superestructura de imán 12 en el caso de una única estructura de imán 12, por los discos de cobertura 17. En lo referente a una retención radial de las estructuras de imán 12, tal retención puede quedar asegurada subsidiariamente por el zuncho 13. Por regla general, la capa de impregnación externa es la que efectúa las permanencias circunferencial, radial y axiales de las estructuras de imán 12 o de la superestructura de imán 12.

De este modo, la armadura 18 puede ser de forma discoidal y parcialmente hueca, incluyendo unas ramas 14 que se extienden sensiblemente radialmente o inclinadas en dirección radial entre un dintorno interno en configuración de cubo 19, que interiormente delimita un paso 20 para un árbol de rotación del rotor 3, y el zuncho 13 externo determinante de la corona externa de la armadura 18.

Las ramas 14 pueden estar inclinadas con respecto al árbol de rotación del rotor 3 como lo están unas palas de hélice, y tener una anchura creciente según nos alejamos del centro del soporte.

En este modo de realización, la armadura 18 puede estar recubierta en al menos una cara por un disco de cobertura 17 en cuanto medios de sujeción axial de los imanes unitarios 15 y de consolidación del rotor 3. Esto puede hacerse en las dos caras opuestas mediante sendos discos de cobertura 17.

Como se muestra especialmente en la figura 2, los resaltes 4 de un estátor 1, 2 pueden presentar cada uno de ellos unas superficies primera y segunda 8 opuestas reunidas por un espesor 11, 11’. Estas superficies primeras y segundas 8 pueden ser cuadrangulares, con, por cada superficie, un lado interno de mayor proximidad al árbol de sujeción del rotor 3 redondeado más pequeño que un lado externo redondeado por cada superficie.

Las primeras superficies 8 cuadrangulares de los resaltes 4, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares de los resaltes 4, por otra, pueden estar alineadas en un plano radial respectivo, con el estátor 1, 2 en la posición montada dentro del motor o el generador, estando los bobinados 5 arrollados alrededor del espesor 11, 11’ de cada resalte 4. Los resaltes 4 pueden ser de hierro o contener hierro.

Cada uno de los resaltes 4 puede presentar unas superficies primera y segunda 8 cuadrangulares reunidas por un espesor 11, 11’, como se muestra en la figura 3bis. Como se muestra en las figuras 2 y 3, las primeras superficies 8 cuadrangulares de los resaltes 4, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares de los resaltes 4, por otra, pueden estar alineadas en un plano radial respectivo, con dicho al menos un estátor 1, 2 en la posición montada dentro del motor o el generador.

Los bobinados 5 pueden estar entonces arrollados alrededor del espesor 11, 11’ de cada resalte 4. El conjunto determina una corona continua, hallándose un resalte 4 adyacente a dos resaltes repartidos en dos lados opuestos del resalte 4.

De este modo, las primeras superficies 8 cuadrangulares, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares, por otra, se ponen respectivamente a testa, determinando los resaltes 4 una corona concéntrica con el árbol medio. Refiriéndonos a las figuras 3 y 3bis, un entrante 10 que discurre en un plano radial puede rodear el espesor 11, 11’ de cada resalte 4 para el alojamiento de los bobinados 5 alrededor del resalte 4. Este entrante 10 puede discurrir alrededor de todo el resalte 4 por la porción media de su espesor 11, 11’. Cada resalte 4 puede constar de un empaquetado de láminas de chapa.

Se pueden utilizar en alternativa dos modos de fijación de los resaltes 4. En un primer modo mostrado en las figuras 1 y 2, cada resalte 4 puede presentar una rosca interior media 7 pasante a su través, solidarizando un medio de fijación amovible cada resalte 4 individualmente a una corona soporte aplicada contra los resaltes 4.

En un segundo modo, no mostrado en las figuras, cada resalte 4 puede estar solidarizado por unos medios de fijación permanentes o amovibles a los dos resaltes 4 que le son adyacentes. Esta solidarización puede llevarse a cabo por pegado, por soldadura o mediante utilización de medios mecánicos de solidarización.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Motor o generador electromagnético de flujo axial que incluye al menos un rotor (3) y al menos un estátor (1, 2), comprendiendo dicho al menos un rotor (3) unos imanes permanentes (12) girando alrededor de un árbol medio, siendo los imanes permanentes estructuras de imán (12) determinantes de polos de imán, constando cada estructura de imán (12) de una pluralidad de imanes unitarios (15), comprendiendo dicho al menos un estátor (1, 2) unos bobinados (5) concéntricos incluyendo una serie de resaltes (4) con los bobinados (5) arrollados alrededor de cada resalte (4), caracterizado por que los imanes unitarios (15) son en forma de pasadores alargados, presentando una longitud que discurre según el espesor (11, 11’) de la estructura de imán (12), estando dispuestos unos discos de cobertura (17) axialmente sobre cada una de dos caras axiales opuestas de dicho al menos un rotor (3), siendo los discos de cobertura (17) de material compuesto, estando impregnados los discos de cobertura (17) y las estructuras de imán (12) en una capa de impregnación externa de material compuesto definitoria del contorno exterior de dicho al menos un rotor (3), y por que los resaltes (4) están solidarizados entre sí.

2. Motor o generador según la reivindicación 1, en el que cada estructura de imán (12) en configuración de polo de imán comprende más de veinte imanes unitarios (15), estando ligados los imanes unitarios (15) por una resina (16) que los separa o insertados en sendos alojamientos delimitados por una de las mallas de un entramado.

3. Motor o generador según la reivindicación 1 ó 2, en el que las estructuras de imán (12) están impregnadas individualmente en una capa de material compuesto interna, en cuyo caso las estructuras de imán (12) van dispuestas directamente adyacentes unas a otras, concéntricamente con el árbol medio de dicho al menos un rotor (3) , o las estructuras de imán (12) van dispuestas concéntricamente con el árbol medio dejando entre ellas un espaciado relleno con porciones de la capa de impregnación externa.

4. Motor o generador según la reivindicación anterior, en el que al menos la capa de impregnación externa y los discos de cobertura (17) están reforzados con fibras.

5. Motor o generador según la reivindicación anterior, en el que las fibras de la capa de impregnación externa y las fibras de los discos de cobertura (17) están orientadas en direcciones diferentes.

6. Motor o generador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un zuncho (13) de material compuesto rodea circunferencialmente las estructuras de imán (12) en una periferia exterior de dicho al menos un rotor (3), impregnando la capa de impregnación externa también el zuncho (13).

7. Motor o generador según la reivindicación anterior, en el que el zuncho (13) forma parte de una armadura (18) de material compuesto que comprende un cubo (19) concéntrico con el árbol medio, extendiéndose unas ramas (14) entre el cubo (19) y el zuncho (13), separando cada rama (14) dos estructuras de imán (12) adyacentes.

8. Motor o generador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los resaltes (4) de dicho al menos un estátor (1,2) son de hierro.

9. Motor o generador según la reivindicación anterior, en el que los resaltes (4) presentan cada uno de ellos unas superficies primera y segunda (8) cuadrangulares reunidas por un espesor (11, 11’), estando alineadas las primeras superficies (8) cuadrangulares de los resaltes (4), por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares de los resaltes (4), por otra, en un plano radial respectivo, con dicho al menos un estátor (1, 2) en la posición montada dentro del motor o el generador, estando arrollados los bobinados (5) alrededor del espesor (11, 11’).

10. Motor o generador según la reivindicación anterior, en el que las primeras superficies (8) cuadrangulares, por una parte, y las segundas superficies cuadrangulares, por otra, se ponen respectivamente a testa, determinando los resaltes (4) una corona concéntrica con el árbol medio.

11. Motor o generador según una cualquiera de las tres reivindicaciones anteriores, en el que un entrante (10) que discurre en un plano radial rodea el espesor (11, 11’) de cada resalte (4) para el alojamiento de los bobinados (5) alrededor del resalte (4).

12. Motor o generador según una cualquiera de las cuatro reivindicaciones anteriores, en el que cada resalte (4) consta de un empaquetado de láminas de chapa.

13. Motor o generador según una cualquiera de las cinco reivindicaciones anteriores, en el que cada resalte (4) presenta una rosca interior media (7) pasante a su través, solidarizando un medio de fijación amovible cada resalte (4) individualmente a una corona soporte aplicada contra los resaltes (4), o cada resalte (4) está solidarizado por unos medios de fijación permanentes o amovibles a los dos resaltes (4) que le son adyacentes.

14. Motor o generador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el cual comprende al menos un rotor (3) rodeado de dos estátores (1,2), intercalando entre sí los dos estátores (1,2) dicho al menos un rotor (3).