ES2893841T3 - Rotor de garras con disminución de sección y alternador para un vehículo que comprende dicho rotor - Google Patents
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Abstract
Rotor (1) de una máquina eléctrica rotativa que incluye dos ruedas polares (3, 5) que incluyen una serie de garras (4, 6a, 6b) de orientación axial de forma general trapezoidal que se extienden axialmente desde un saliente radial del borde de extremo radial externo de dicha rueda polar, en dirección de la otra rueda polar, de manera que cada garra (4) de una rueda polar esté situada en el espacio (30) que existe entre dos garras (6a, 6b) consecutivas de la otra rueda polar, y que incluye un conjunto magnético (20) en el espacio interpolar (30) definido entre una primera garra (4) de una primera rueda polar (3) y una segunda garra (6a) de una segunda rueda polar (5), comprendiendo lateralmente dicho conjunto magnético (20) dos primeras caras (22) delimitadas por un primer y segundo extremos libres (23, 24), extendiéndose dichas dos primeras caras (22) respectivamente a lo largo de la primera y segunda garras (4, 6a); presentando cada una de la primera y segunda garras (4, 6a) un extremo de cabeza (40) de garra y una cara lateral (7) de manera que la cara lateral adyacente (7) está enfrentada, comprendiendo dicha cara lateral (7) un tercer y cuarto extremos (8, 9) opuestos entre los que está en contacto el conjunto magnético (20); definiendo dichas caras laterales (7) de cada una de la primera y segunda garras (4, 6a) una disminución de sección (60) a partir de uno de los extremos libres (23, 24) de dicho conjunto magnético (20) para desarrollarse hacia un extremo (40) de cabeza en forma de garra según una faceta lateral (12), estando dicho rotor caracterizado por que la faceta lateral (12) se desarrolla hacia el extremo (40) de cabeza paralelamente a la cara lateral (7).
Description
DESCRIPCIÓN
Rotor de garras con disminución de sección y alternador para un vehículo que comprende dicho rotor
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a máquinas eléctricas rotativas.
Más precisamente, la invención se refiere en particular a máquinas rotativas del tipo alternador o alternador-dispositivo de arranque, utilizadas en los vehículos automóviles.
Y aún más precisamente, la invención se refiere a máquinas rotativas cuyo rotor de garras comprende imanes, por ejemplo, imanes permanentes tales como imanes de tierras raras y/o de ferrita.
Estado de la técnica
El rotor tiene una estructura de garras que comprende conjuntos magnéticos y un bobinado de excitación anular colocado alrededor del árbol de rotación de la máquina. El rotor consta de dos ruedas polares, cada una de las cuales comprende garras, de las que cada una se inserta entre dos garras de la rueda polar opuesta. Cuando el bobinado de excitación es alimentado eléctricamente, las ruedas polares, ventajosamente de material ferromagnético, se magnetizan y se crean así polos sur al nivel de las garras de una de las ruedas polares y polos norte al nivel de las garras de la otra rueda polar.
Los conjuntos magnéticos incluyen al menos un imán permanente y están dispuestos entre dos garras. Sirven en particular para impedir las fugas del flujo magnético entre los polos magnéticos en forma de garra. De hecho, se ha constatado que una parte importante del flujo magnético creado por el bobinado del rotor pasaba por vías de fuga en lugar de atravesar el entrehierro de la máquina y de ir a provocar la inducción deseada en los polos del estator. A tal efecto, las soluciones de la técnica anterior prevén que los imanes se coloquen a pares entre al menos algunas de las garras consecutivas de las ruedas polares, bien mediante grapas o similares, o bien gracias a dos ranuras realizadas en uno de los bordes laterales de la garras entre las que está situado el imán. En el segundo caso, los imanes deben llenar todo el espacio interpolar, lo que aumenta el costo de la máquina porque estos imanes son costosos.
En este campo, se conoce ya un rotor de máquina eléctrica rotativa que incluye dos ruedas polares que incluyen una serie de garras de orientación axial de forma generalmente trapezoidal que se extienden axialmente desde un saliente radial del borde de extremo radial exterior de dicha rueda polar, en dirección de la otra rueda polar, de manera que cada garra de una rueda polar está situada en el espacio existente entre dos garras consecutivas de la otra rueda polar, y que incluye al menos un conjunto magnético provisto de al menos un imán interpolar en el espacio interpolar definido entre una primera garra de una primera rueda polar y una segunda garra de una segunda rueda polar, comprendiendo dicho imán lateralmente dos primeras caras delimitadas por un primer y un segundo extremos libres, extendiéndose dichas dos primeras caras respectivamente a lo largo de las primera y segunda garras; teniendo cada una de las primera y segunda garras un extremo de cabeza y una cara lateral de modo que la cara lateral adyacente esté opuesta, comprendiendo dicha cara lateral un tercer y cuarto extremos opuestos entre los que el imán está en contacto.
Un rotor de este tipo de máquina eléctrica rotativa se describe en el documento FR 2793085.
En un rotor de este tipo, se ha constatado que una parte del flujo magnético creado por el bobinado del rotor pasaba por vías de fuga en lugar de atravesar el entrehierro definido entre la periferia exterior del rotor y la periferia interior del estator de la máquina eléctrica. Más precisamente, como se muestra en la figura 1 a que muestra un rotor de la técnica anterior, el conjunto magnético está dispuesto con relación a las primera y segunda garras de manera que uno de los dos extremos libres de dicho conjunto magnético está retraído con relación al extremo de cabeza de una de las dos garras. Por otra parte, las caras laterales de cada una de las primera y segunda garras definen una sección que disminuye linealmente cualquiera que sea la proximidad del imán adyacente a ellas.
Como se representa en la figura 1a en la que la referencia 1 designa el rotor de garras y la referencia 2 el árbol del rotor, estas fugas de flujo magnético tienen lugar en la zona del espacio interpolar, en la proximidad del extremo libre del conjunto magnético, que está retraído con relación al extremo de cabeza, o extremo libre, de una de las dos garras. Las fugas se deben principalmente al hecho de que una parte del espacio interpolar se deja libre, enfrentando entonces directamente las caras laterales de la primera y segunda garras. Por otra parte, la geometría del extremo de cabeza, en la proximidad del conjunto magnético, también favorece estas fugas de flujo magnético, por el hecho de que la cara lateral, en la zona del extremo de cabeza, está cerca del conjunto magnético y de la otra garra que le está enfrentada. En esta figura 1 a se ven en 119 los chaflanes para conectar el pie de la garra de orientación axial (no referenciada) al saliente radial (no referenciado) procedente del borde del costado de la rueda polar en cuestión. Las garras de orientación axial forman con su saliente radial asociado de las garras propiamente dichas, teniendo los espacios entre los salientes radiales generalmente forma de V con una parte superior plana. Para más precisión, se hará referencia al documento FR 2676 873, en particular a las figuras 2 y 3 del mismo. Dado que las ruedas polares son similares a las de este documento FR 2 676873, se han referenciado con 120 los chaflanes contra el ruido en cada rueda polar al nivel del chaflán 119.
Para remediar estas fugas, otras soluciones de la técnica anterior, como se muestra en la figura 1 b, proponen una solución en la que el conjunto magnético llena completamente el espacio interpolar. Una solución de este tipo es satisfactoria para evitar las fugas de flujo magnético, pero no es satisfactoria desde un punto de vista económico.
En un contexto industrial competitivo, es importante que las soluciones técnicas sean lo más económicas posible. Ahora bien, el conjunto magnético que comprende un imán interpolar es un objeto hecho de un material cada vez más caro, especialmente porque generalmente se trata de un imán de tierras raras, cuyo coste aumenta constantemente. En estas condiciones, parece necesario, para limitar los costes, limitar el tamaño de los imanes.
Objeto de la invención
En este contexto, el problema que aquí se plantea es proponer un rotor de máquina eléctrica rotativa, que sea de construcción sencilla y que, durante el funcionamiento del rotor, permita limitar las fugas de flujo magnético y, al mismo tiempo, proponer un rotor ventajoso económicamente.
La solución propuesta por la presente invención se caracteriza por que dichas caras laterales de cada una de las primera y segunda garras definen una disminución de sección a partir de uno de los extremos libres de dicho conjunto magnético para desarrollarse hacia un extremo de cabeza de la garra siguiendo una faceta lateral.
Un rotor de este tipo permite superar los inconvenientes antes mencionados.
La presente solución ofrece un buen compromiso. Permite minimizar las vías de fuga entre los extremos de cabeza de las primera y segunda ruedas polares y reducir los costes al reducir el tamaño de los imanes interpolares.
La disminución de sección, a priori no lineal, de cada una de las primera y segunda garras, a partir de uno de los extremos del imán influye favorablemente en la vía emprendida por las líneas de campo magnético.
El conjunto magnético dispuesto en el espacio interpolar tiene la función de guiar las líneas de campo en el entrehierro, entre las primera y segunda garras. Estas líneas, que conectan los polos magnéticos definidos por las ruedas polares, son llevadas por rectas paralelas y de la misma separación cuando pasan por el imán interpolar. En las proximidades de los extremos libres del conjunto magnético, las vías de fuga existentes están influenciadas por la forma definida por cada una de las garras.
Al disminuir la sección de las primera y segunda garras a partir de los extremos libres del conjunto magnético, se alargarán las líneas de campo existentes entre las primera y segunda garras y que definen vías de fuga; entonces definen, a priori, trayectorias curvilíneas que deberían tener un radio de curvatura relativamente menor, alargando entonces la vía magnética que debe ser recorrida desde una rueda polar hacia la otra rueda polar.
Las líneas de campo, en lugar de seguir estas líneas de campo antes mencionadas, seguirán, siguiendo las reglas del magnetismo, un camino magnético más corto que pasa por el conjunto magnético dispuesto en el espacio interpolar. Así, los flujos magnéticos que se disiparían en el aire en las proximidades de los extremos del conjunto magnético según las soluciones descritas en el estado de la técnica se conservan entonces ventajosamente modificando su trayectoria mediante la forma de las primera y segunda garras.
Esta disminución de pérdidas permite, por tanto, aumentar el rendimiento de la máquina eléctrica rotativa. A modo de ejemplo, un alternador de vehículo automóvil equipado con un rotor de este tipo propone un rendimiento superior y produce entonces más corriente.
La faceta lateral se desarrolla hacia el extremo de cabeza paralelamente a la cara lateral.
La disposición de una faceta lateral paralela a la cara lateral permite una realización fácil, ya que se puede realizar con las mismas herramientas y, por lo tanto, optimizar los costes de fabricación.
En un modo de realización, el rotor incluye además un segundo conjunto magnético en el espacio interpolar definido entre la primera garra y una tercera garra, siendo dichas segunda y tercera garras dos garras consecutivas de la segunda rueda polar.
La disposición de un segundo conjunto magnético permite limitar las vías de fuga del flujo magnético en el otro lado de la primera garra, por el lado de la tercera garra. De esta manera, se reducen ventajosamente las pérdidas de flujo magnético entre esta primera garra y la segunda rueda polar.
En otro modo de realización de la invención, las dos facetas laterales de una misma garra están conectadas por una faceta terminal de modo que el extremo de la cabeza de esta garra define una forma sustancialmente simétrica.
El carácter simétrico de la cabeza de la garra permite una cooperación más sencilla entre las primera y segunda garras y, en consecuencia, simplificar la concepción y la industrialización de dicho rotor.
En otro modo de realización de la invención, la disminución de sección define un escalón recto que separa la faceta lateral de la cara lateral.
La disposición de un escalón recto entre la faceta lateral y la cara lateral permite ventajosamente disminuir la sección a partir de uno de los extremos libres del conjunto magnético. La principal ventaja de un escalón recto de este tipo es que es fácil de realizar y, por lo tanto, de proponer un modo de fabricación económico para disminuir la sección de la garra. En otro modo de realización más de la invención, la disminución de sección define un acuerdo de conexión redondeado entre la faceta lateral y la cara lateral.
El acuerdo de unión redondeado permite modular la forma de la garra en función, por ejemplo, de la forma del conjunto magnético o de la garra que le es adyacente. El acuerdo de conexión puede variar en particular a través de su radio de curvatura.
Según otra variante, para una misma garra:
- prolongaciones de contorno de las caras laterales definen cada una con el contorno de la faceta lateral que le está directamente enfrentada, dos desviaciones métricas (A, B);
- dichas prolongaciones de contorno de las caras laterales se conectan según una cara terminal virtual de anchura métrica C que coincide parcialmente con el contorno de dicha faceta terminal;
- la suma de las dos desviaciones métricas (A, B) es aproximadamente equivalente a una proporción (T1) comprendida entre el 15 y el 45% del valor de dicha anchura C.
El conjunto de estas características numéricas ofrece un excelente compromiso entre la disminución de las pérdidas de flujo magnético y el ahorro de material relacionado con la reducción del tamaño de los conjuntos magnéticos, en particular cuando se trata de un acuerdo redondeado.
Según otra variante, la longitud de una faceta lateral es aproximadamente equivalente a una proporción (T2) comprendida entre 15 y 45% de una longitud de la garra, definida entre el extremo de cabeza y la base de la garra y medida según la dirección definida por la faceta lateral.
El conjunto de estas características numéricas ofrece también un excelente compromiso entre la disminución de las pérdidas de flujo magnético y el ahorro de material relacionado con la reducción del tamaño de los imanes, en particular cuando se trata de un escalón recto.
En otro modo de realización de la invención, la proporción (T1) es sustancialmente igual al 30%.
En otro modo de realización de la invención, la proporción (T2) es sustancialmente igual al 30%.
En otro modo de realización de la invención, el conjunto magnético comprende un imán de material de tierras raras. Los imanes de tierras raras son los que tienen las propiedades magnéticas más potentes. Es particularmente ventajoso utilizar un material de este tipo para minimizar de la mejor manera posible las pérdidas de flujo magnético.
Según un segundo objeto de la invención, también se considera un alternador, en particular de vehículo automóvil, equipado con un rotor de una máquina eléctrica rotativa como se define anteriormente.
Equipado con un rotor de este tipo, el alternador tiene un mejor rendimiento y, en consecuencia, produce más intensidad de corriente. Además, el extremo de cabeza de una garra de una de las ruedas polares se puede prolongar axialmente en la dirección del costado de la otra rueda polar, o incluso penetrar parcialmente en el espacio delimitado por los dos salientes radiales en cuestión de la otra rueda polar debido al hecho de que se disminuyen las fugas magnéticas.
Todas las características mencionadas anteriormente deben considerarse solas o en combinación.
Otras características y ventajas se desprenderán de la descripción que se da a continuación, a título indicativo y de ningún modo limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos.
Descripción de los dibujos:
La figura 1a muestra un rotor de la técnica anterior en el que las caras laterales de cada una de las primera y segunda garras definen una sección que disminuye linealmente cualquiera que sea la proximidad del imán que les es adyacente; La figura 1b muestra otro rotor de la técnica anterior en el que el imán interpolar llena completamente el espacio interpolar; La figura 2 muestra una vista lateral de un rotor ejemplar según la presente invención;
La figura 3a muestra un ejemplo de garra según la presente invención en la que la disminución de sección define un acuerdo de conexión redondeado entre la faceta lateral y la cara lateral;
La figura 3b muestra sustancialmente los mismos detalles que la figura 3a, en vista en perspectiva;
La figura 4a muestra un ejemplo de garra según la presente invención en el que la disminución de sección define un escalón recto que separa la faceta lateral de la cara lateral;
La figura 4b muestra sustancialmente los mismos detalles que la figura 4a, en vista en perspectiva.
Descripciones de ejemplos de realización
En el presente modo de realización de la figura 2 según la invención, el alternador o el alternador-motor de arranque de un vehículo automóvil incluye un cárter y un estator clásicos, no ilustrados, y un rotor 1 de garras que tiene un árbol 2 de eje 2a. De una manera conocida per se, el rotor 1 incluye un arrollamiento o bobinado (no mostrados), cuyos hilos están soportados y colocados por cabrestantes al nivel de una sección de hilo que sobresale del bobinado y conectado también a un colector no ilustrado del alternador. Para más precisiones, se hará referencia, por ejemplo, al documento FR 2676 873 que describe en la figura 1 la estructura completa del alternador, aquí con ventilación interna, y también a la figura 1 del documento FR 2793085 que muestra el bobinado de excitación del rotor. En las figuras 1 a 3 se muestran en la parte trasera los dos anillos colectores del colector, así como el cojinete de bolas giratorio del árbol del rotor; estando montado dicho cojinete en un alojamiento del costado trasero, también llamado palier trasero, que incluye el cárter.
En la descripción, las orientaciones radial, transversal y radial se harán con referencia al eje 2a del árbol 2.
El rotor 1 de la figura 2 incluye dos ruedas polares, preferentemente de material ferromagnético. Cada rueda polar comprende un costado de orientación transversal con respecto al eje 2a y una serie de garras implantadas en la periferia exterior del costado en cuestión. Las garras incluyen, de manera conocida, una parte de orientación radial y una parte de orientación axial. La parte radial sobresale radialmente con respecto al borde del costado en cuestión, es decir, con respecto a la periferia exterior del costado en cuestión. El costado es generalmente de orientación transversal. La parte de orientación axial de las garras tiene forma de diente de forma generalmente trapezoidal. Cada diente, y por lo tanto cada garra, se extiende axialmente con respecto al eje 2a desde el saliente radial que proviene del borde de extremo radial exterior del costado de dicha rueda polar, en dirección de la otra rueda polar, de manera que cada garra de una rueda polar está ubicada en el espacio 30 existente entre dos garras consecutivas de la otra rueda polar. La periferia exterior de los dientes (y por tanto de las garras) delimita la periferia exterior del rotor y el entrehierro entre el rotor y el estator. El grosor de la parte axial de una garra es decreciente. El grosor de la parte axial de la garra es máximo en su extremo de pie, perteneciente a su zona de enraizamiento en su parte axial, y mínimo al nivel de su extremo de cabeza que constituye su extremo libre. Se interpone un núcleo entre las dos ruedas polares. Este núcleo lleva el devanado de excitación del rotor, que cuando es recorrido por una corriente permite polarizar las ruedas polares, teniendo una de las ruedas polos Norte y las otras polos Sur. Para más precisiones se hará referencia a las figuras 2 y 3 del documento FR 2676 873 anteriormente mencionado, que muestra en perspectiva y en un extremo una de las ruedas polares y el espacio entre dos garras de una misma rueda polar, y al documento FR 2793085 que muestra el núcleo del rotor de garras. De manera conocida, este núcleo puede ser distinto de las ruedas polares o como variante, como se describe en el documento FR 2 256572, en dos partes solidarias cada una de una de las ruedas polares. En el modo de realización de la figura 2, los dientes tienen chaflanes contra el ruido (referenciados en 120) al nivel de su pie de extremo como en el documento FR 2 676873. Tienen la misma forma que los de las figuras 1a y 1b.
Así, el rotor 1 comprende una primera rueda polar 3 y una segunda rueda polar 5, cada una de las cuales tiene varias garras. La primera rueda polar 3 comprende una primera serie de garras, cada una de las cuales tiene en su periferia exterior un diente 4 de orientación axial y la segunda rueda polar 5 comprende una segunda serie de garras, cada una de las cuales tiene en su periferia exterior un diente 6a de orientación axial. Cada uno de los primero y segundo dientes 4, 6a, y por lo tanto cada primera y segunda garra 4, 6a, tiene al menos dos caras laterales opuestas 7, preferiblemente dos caras laterales opuestas 7. Cada uno de los primero y segundo dientes 4, 6a tiene una cara lateral (entre las al menos dos) de modo que la cara lateral adyacente 7 del otro diente de la otra garra está enfrentada. La cara lateral 7 comprende un tercer y cuarto extremos opuestos 8, 9 entre los cuales un conjunto magnético 20 está típicamente en contacto. El cuarto extremo 9 es el más cercano al extremo libre, o cabeza, de la garra 4, 6a en cuestión, mientras que el tercer extremo 8 es el más cercano del costado de la rueda polar en cuestión. En este modo de realización, el tercer extremo 8 está generalmente delimitado por un chaflán 120 contra el ruido y pertenece al extremo del pie de la garra.
El conjunto magnético 20, que comprende al menos un imán permanente interpolar 21, está colocado circunferencialmente entre un primer y un segundo dientes 4, 6a. El conjunto magnético 20 puede comprender además otro imán y/o un elemento magnético (no ilustrado) que puede ser del mismo material que las ruedas polares o de acero tal como se describe por ejemplo en el documento FR 2918220 al que se hará referencia.
El imán también podrá ser asociado además con una laminilla pegada sobre el imán como se describe en el documento FR 2784248 al que se hará referencia.
• Por supuesto, el conjunto magnético 20 podrá incluir al menos un imán, al menos una cuña de soporte hecha de un material no magnético y que está montada en una cara de extremo transversal del imán, y medios de conexión con la cuña como se describe en el documento FR 2895165 al que se hará referencia.
Preferiblemente, para montar el conjunto magnético 20 sobre las garras, se prevé disponer ranuras en los lados (las caras laterales) de las garras. Un procedimiento para montar tal conjunto magnético 20, entre estas primera y segunda garras 4, 6a, se describe, por ejemplo, en las solicitudes FR 2784248, FR 2918220 y FR 2895165. Por supuesto, el grosor de la parte axial de una garra depende del grosor del conjunto magnético 20.
El conjunto magnético 20 tiene una forma sustancialmente paralelepipédica, pero es concebible que esta forma se adapte en función de la conformación del espacio interpolar 30 definido entre las primera y la segunda garras 4, 6a. El conjunto magnético 20 tiene, a priori, un aspecto homogéneo con caras sustancialmente planas.
En un modo de realización, el conjunto magnético 20 está comprendido en el espacio interpolar 30 definido entre la primera garra 4 de la primera rueda polar 3 y la segunda garra 6a de la segunda rueda polar 5. El conjunto magnético 20 comprende entonces lateralmente dos primeras caras 22 (preferiblemente opuestas) delimitadas por un primer y un segundo extremos libres 23, 24. Por extremo libre se entiende un extremo que no está en contacto con una u otra de las garras. Las dos primeras caras 22 del conjunto magnético 20 se extienden respectivamente a lo largo de las primera y segunda garras 4, 6a, preferiblemente enfrentadas a las caras laterales de las garras.
En la figura 2, se ve que el conjunto magnético 20 se coloca entre las primera y segunda garras 4, 6a de modo que no sobresalga con respecto al tercero y cuarto extremos 8, 9 de las caras laterales 7 de cada una de las garras 4, 6a. A modo de ejemplo, el tamaño del conjunto magnético 20 se reduce así en comparación con el conjunto magnético mostrado en la figura 1b.
Por tanto, está previsto que las caras laterales de cada una de las primera y segunda garras 4, 6a definen una disminución de sección 60 a partir de uno de los extremos libres 23, 24 de dicho conjunto magnético 20 para desarrollarse hacia un extremo de cabeza, o extremo libre 40, de garra según una faceta lateral 12. En otras palabras, cada una de las primera y segunda garras 4, 6a define una disminución de sección de uno de los extremos libres 23, 24 del conjunto magnético 20 (en particular de su imán 20) para luego extenderse hacia un extremo 40 de cabeza de la garra según una faceta lateral 12. También debe precisarse que, dada la forma generalmente trapezoidal de la garra - según la vista mostrada en la figura 2 - se entiende «por disminución de sección de uno de los extremos libres 23, 24 del conjunto magnético 20», el hecho que, como se muestra en la figura 2, la sección de la garra define una disminución de sección no lineal a partir del extremo libre del conjunto magnético 20. Esta reducción no lineal de sección define, a priori, una discontinuidad de sección. Así, uno de los extremos libres de un conjunto magnético 20 se extiende axialmente retraído con respecto a la cabeza de la garra 4, mientras que el otro extremo libre de un conjunto magnético se extiende axialmente retraído con respecto a la cabeza de la garra 6a. Así, se reduce la longitud de un conjunto magnético 20.
Según un primer modo de realización mostrado en las figuras 4a y 4b, la disminución de sección 60 define un escalón recto 61 que separa la faceta lateral 12 de la cara lateral 7.
Según un segundo modo de realización mostrado en las figuras 3a y 3b, la disminución de sección 60 define un acuerdo de conexión redondeado 62 entre la faceta lateral 12 y la cara lateral 7.
Según un modo de realización, el conjunto magnético 20 que comprende el imán 21 está alojado en el espacio interpolar 30 entre la primera y segunda garras 4, 6a y es recibido por sus primeras caras 22 en ranuras previstas en las caras laterales de cada una de las garras que están enfrentadas. El documento FR 2 793 085 muestra por ejemplo un procedimiento de montaje del conjunto magnético 21 en el espacio interpolar 30, siendo realizado este procedimiento con ayuda de una fresa para crear las ranuras, qui entallan parcialmente la parte radial de las garras.
Según otro modo de realización mostrado en la figura 2, el rotor 1 incluye además un segundo conjunto magnético 25 interpolar en el espacio interpolar 30 definido entre la primera garra 4 y una tercera garra 6b de la rueda polar 5. La segunda y tercera garras 6a, 6b son dos garras consecutivas que equipan la misma segunda rueda polar 5.
Se forma así un par de conjuntos magnéticos 20, 25.
El número de pares de conjuntos magnéticos 20, 25 puede ser menor o igual al número de pares de polos de las ruedas polares.
En consecuencia, un experto en la técnica puede disponer conjuntos magnéticos del mismo tipo que los mencionados anteriormente de manera que se disponga una serie de conjuntos magnéticos entre cada espacio interpolar 30 definido entre la serie de primeras garras 4 y la serie de segundas garras 6a.
Según ejemplos de modos de realización mostrados en las figuras 3a, 3b, 4a y 4b, se ha previsto que las dos facetas laterales de una misma garra estén conectadas mediante una faceta terminal 13 de modo que el extremo 40 de cabeza de la garra defina una forma sustancialmente simétrica.
Según ejemplos de modos de realización mostrados en las figuras 3a, 3b, 4a y 4b, la faceta lateral 12 se desarrolla hacia el extremo 30 de cabeza paralelamente a la cara lateral 7.
Como se ilustra en las figuras 3a y 3b, para una misma garra, se puede prever que:
- prolongaciones 11 de contorno de las caras laterales definen cada una con el contorno de la faceta lateral 12 que está directamente enfrentada a ella, dos desviaciones métricas (A, B);
- dichas prolongaciones 11 de contorno de las caras laterales se conectan según una cara terminal virtual 13a de anchura métrica C que coincide parcialmente con el contorno de dicha faceta terminal 13;
- la suma de las dos desviaciones métricas (A, B) es aproximadamente equivalente a una proporción (T1) comprendida entre el 15 y el 45% del valor de dicha anchura C.
Preferiblemente, la proporción (T1) es sustancialmente igual al 30%.
En otro modo de realización mostrado por ejemplo en las figuras 4a y 4b, la longitud de una faceta lateral 12 es aproximadamente equivalente a una proporción (T2) comprendido entre el 15 y el 45% de una longitud de la garra 4, 6a, definida entre el extremo de cabeza 40 y la base 50 y medida según la dirección definida por la faceta lateral 12. Preferiblemente, la proporción (T2) es sustancialmente igual al 30%.
En un modo de realización, el conjunto magnético 20 incluye al menos un imán permanente 21 de ferrita.
En otro modo de realización, el conjunto magnético 20 incluye al menos un imán permanente de tierras raras.
Por supuesto, uno de los conjuntos magnéticos puede incluir al menos un imán permanente de tierras raras y el otro conjunto magnético consecutivo al menos un imán permanente de tierras raras.
Alternativamente, los imanes se pueden mantener en su lugar mediante elementos de mantenimiento de material magnético y en forma de C, como se describe en la Patente de EE.UU., N.° 7420314. Alternativamente, este elemento de mantenimiento puede tener la forma de una grapa.
Según un segundo objeto perseguido por la presente invención, un alternador, en particular de vehículo automóvil, está equipado con un rotor 1 de máquina rotativa tal como se define según una de las combinaciones anteriores.
El alternador puede ser reversible y consistir de un alternador-dispositivo de arranque, que en particular permite arrancar el motor térmico del vehículo. Como se sabe, el rotor de garras de un alternador incluye de 6 a 8 garras y, por lo tanto, de 6 a 8 polos por rueda polar.
Para hacer memoria, se recordará que los alternadores para vehículo automóvil convencionales tienen un diámetro externo de estator comprendido entre 110 y 150 mm y un diámetro externo del rotor de garras comprendido entre 78 y 112 mm. La longitud del cuerpo del estator está comprendida entre 26 y 42 mm. Este cuerpo de estator tiene, para una buena potencia del alternador, una longitud mayor que la del núcleo del rotor de garras. Para los alternadores de menor potencia, la longitud del núcleo del rotor es mayor que la del cuerpo del estator. La relación entre el diámetro exterior del núcleo y el diámetro exterior del rotor está entre 0,5 y 0,6. El grosor de los costados de las ruedas 7, 8 es menor que la mitad de la longitud del núcleo del rotor. El grosor de las garras 9 al nivel de su extremo de conexión con los salientes 19 es generalmente igual al grosor de los costados de las ruedas 7, 8. Para más precisiones, se hará referencia, por ejemplo, al documento EP 0881 756.
Con referencia al documento EP 1362404, se ve que se reduce la longitud axial de superposición del imán con respecto a las garras. Se puede reducir la altura de la cabeza de la garra.
Claims (11)
1. Rotor (1) de una máquina eléctrica rotativa que incluye dos ruedas polares (3, 5) que incluyen una serie de garras (4, 6a, 6b) de orientación axial de forma general trapezoidal que se extienden axialmente desde un saliente radial del borde de extremo radial externo de dicha rueda polar, en dirección de la otra rueda polar, de manera que cada garra (4) de una rueda polar esté situada en el espacio (30) que existe entre dos garras (6a, 6b) consecutivas de la otra rueda polar, y que incluye un conjunto magnético (20) en el espacio interpolar (30) definido entre una primera garra (4) de una primera rueda polar (3) y una segunda garra (6a) de una segunda rueda polar (5), comprendiendo lateralmente dicho conjunto magnético (20) dos primeras caras (22) delimitadas por un primer y segundo extremos libres (23, 24), extendiéndose dichas dos primeras caras (22) respectivamente a lo largo de la primera y segunda garras (4, 6a); presentando cada una de la primera y segunda garras (4, 6a) un extremo de cabeza (40) de garra y una cara lateral (7) de manera que la cara lateral adyacente (7) está enfrentada, comprendiendo dicha cara lateral (7) un tercer y cuarto extremos (8, 9) opuestos entre los que está en contacto el conjunto magnético (20); definiendo dichas caras laterales (7) de cada una de la primera y segunda garras (4, 6a) una disminución de sección (60) a partir de uno de los extremos libres (23, 24) de dicho conjunto magnético (20) para desarrollarse hacia un extremo (40) de cabeza en forma de garra según una faceta lateral (12), estando dicho rotor caracterizado por que la faceta lateral (12) se desarrolla hacia el extremo (40) de cabeza paralelamente a la cara lateral (7).
2. Rotor (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que incluye un segundo conjunto magnético (25) en el espacio interpolar (30) definido entre la primera garra (4) y una tercera garra (6b), siendo dichas segunda y tercera garras (6a, 6b) dos garras consecutivas de la segunda rueda polar (5).
3. Rotor (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que las dos facetas laterales de una misma garra están conectadas por una faceta terminal (13) de manera que el extremo (40) de cabeza de esta garra define una forma sustancialmente simétrica.
4. Rotor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la disminución de sección (60) define un escalón recto (61) que separa la faceta lateral (12) de la cara lateral (7).
5. Rotor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la disminución de sección (60) define un acuerdo de conexión redondeado (62) entre la faceta lateral (12) y la cara lateral (7).
6. Rotor (1) según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que, para una misma garra:
- las prolongaciones (11) de contorno de las caras laterales definen cada una, con el contorno de la faceta lateral (12) directamente enfrentada, dos desviaciones métricas (A, B);
- dichas prolongaciones (11) de contorno de las caras laterales se conectan según una cara terminal virtual (13a) de anchura métrica C que coincide en parte con el contorno de dicha faceta terminal (13);
- la suma de las dos desviaciones métricas (A, B) equivale aproximadamente a una proporción (T1) comprendida entre el 15 y el 45% del valor de dicha anchura C.
7. Rotor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la longitud de una faceta lateral (12) es aproximadamente equivalente a una proporción (T2) comprendida entre el 15 y el 45% de una longitud de la garra, definida entre el extremo (40) de cabeza y la base (50) de la garra y medida según la dirección definida por la faceta lateral (12).
8. Rotor (1) según la reivindicación 6, caracterizado por que la proporción (T1) es sustancialmente igual al 30%.
9. Rotor (1) según la reivindicación 7, caracterizado por que la proporción (T2) es sustancialmente igual al 30%.
10. Rotor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones, caracterizado por que el conjunto magnético (20) comprende un imán (21) de material de tierras raras.
11. Alternador, en particular de vehículo automóvil, caracterizado por que comprende un rotor (1) de máquina eléctrica rotativa tal como se ha definido en una de las reivindicaciones 1 a 10.
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