ES2236269T3 - Maquina electrica conmutada electronicamente, especialmente motor. - Google Patents
Maquina electrica conmutada electronicamente, especialmente motor.Info
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Abstract
Máquina eléctrica conmutada electrónicamente, especialmente motor, con un estator (30), que presenta dientes principales (34) divididos por medio de ranuras (33), y con un arrollamiento del estator (37) fabricado a partir de alambre de arrollamiento aislado (38), que presenta k fases de arrollamiento (41 ¿ 44) con 1 derivaciones paralelas (45) respectiva de m bobinas (40) yuxtapuestas respectivas, insertadas en las ranuras (33) y arrolladas alrededor de los dientes principales (34) así como ganchos de contacto (39) conectados con 1 derivaciones paralelas (45) de cada fase de airamiento (41 ¿ 44), que forman conexiones de fases (B1, B2, A2, A1) y puntas de estrella (SB, SA) de cada fase de arrollamiento (41 ¿ 44), donde k, 1, m son números enteros mayores que 1, caracterizada porque una parte de las 1 derivaciones paralelas (45), que pertenecen a una fase de arrollamiento (41 ¿ 44) está en contacto sobre la punta de la estrella (SB, SA) de otra fase de arrollamiento (44 ¿ 41).
Description
Máquina eléctrica conmutada electrónicamente,
especialmente motor.
La invención parte de una máquina eléctrica,
conmutada electrónicamente, especialmente un motor, según el
preámbulo de la reivindicación 1.
En un motor conmutado electrónicamente conocido,
llamado también motor sin escobillas, de este tipo (DE 197 25 525
A1), las bobinas de cada fase de arrollamiento del arrollamiento del
estator realizado de dos fases están arrolladas con sus bobinas
alrededor de una de cada dos sientes, modificándose en cada caso el
sentido del arrollamiento de la bobina sucesiva. En total, están
arrollados ocho dientes. En los arrollamientos de fases múltiples k
> 2, el número n de los dientes es n = k \cdot v, siendo v un
múltiplo de número entero. En un arrollamiento de cuatro fases, es
decir, en el caso de un arrollamiento del estator con cuatro fases,
resultan con un múltiplo v = 2 igualmente ocho dientes.
El esquema del arrollamiento del estator en el
motor conocido se representa en la figura 1 en ejecución de cuatro
fases (k = 4) con cuatro derivaciones paralelas (1 = 4) y dos
bobinas yuxtapuestas por cada derivación (m = 2). En las cuatro
fases del arrollamiento 21, 22, 23, 24, que comprenden en cada caso
todas las bobinas 20 de una fase de arrollamiento, dos secciones 21,
22, por una parte, y 23, 24, por otra parte, están arrolladas, en
cada caso a través de las mismas ranuras sobre los mismos dientes.
Los ganchos de contacto para las conexiones de las secciones están
designados con B1, B2, A2, A1 y los puntos de contacto para las
puntas de la estrella, dos de los cuales están reunidos en cada caso
para formar las fases del arrollamiento 21 y 22 o bien 23 y 24 para
formar los puntos de la estrella correspondientes, están designados
con SB y SA. Todos los ganchos de contacto están dispuestos sobre el
borde interior del estator de forma anular sobre el mismo lado del
estator. Las secciones de alambre del arrollamiento, que conducen
desde los ganchos de contacto hacia las bobinas y desde una bobina a
otra, están conducidas de la misma manera a lo largo del borde
inferior del estator sobre el mismo lado frontal en la dirección
circunferencial. En la figura 1, los rectángulos representan las
bobinas 20 individuales que están arrolladas sobre los dientes. Los
dientes 1-16, indicados junto a los rectángulos, son
los números ordinales de las ranuras consecutivas en la dirección
circunferencial entre los dientes, por un lado y los dientes
auxiliares, por otro lado. Con "ganchos" se designan los
ganchos de contacto para las conexiones de las fases B1, B1, A2 y A1
así como para las puntas de la estrecha SB y SA, que conectan
eléctrica y mecánicamente entre sí en cada caso las cuatro
derivaciones paralelas de las fases del arrollamiento
21-24 con dos bobinas yuxtapuestas 20 respectivas.
Las puntas de las flechas, representadas en las secciones de alambre
de arrollamiento entre las bobinas 20 identifican la dirección de
avance del alambre de arrollamiento. El arrollamiento de los dientes
se puede deducir a partir de la sucesión de las ranuras, de manera
que el diente que se encuentra entre las ranuras 1 y 2 es redondeado
varias veces desde la ranura 1 hacia la ranura 2, lo que se expresa
a través de la indicación "ranura/ranura 1–2".
La conducción del alambre de arrollamiento,
ilustrada en el esquema de arrollamiento según la figura 1, para la
producción del arrollamiento del estator no es óptima en el sentido
de que el alambre de arrollamiento, durante la suspensión en los
ganchos de la punta de la estrella SA o SB correspondiente, debe
conducirse a menudo sobre trayectos largos sobre el lado frontal del
estator, y de esta manera resulta un número alto de conductores en
esta zona.
La máquina eléctrica conmutada electrónicamente o
sin escobillas según la invención, especialmente motor, con las
características de la reivindicación 1 tiene la ventaja de una
estructura sencilla y optimizada del arrollamiento del estator desde
el punto de vista de la técnica de fabricación. A través del
contacto según la invención de derivaciones individuales de cada
fase de arrollamiento en la punta de la estrella de otra fase de
arrollamiento se pueden distribuir mejor las secciones de alambre
que conducen de una bobina a otra alrededor del estator, y se puede
reducir al mínimo el número de los alambres circundantes. Las
secciones de alambre que conectan las bobinas se pueden optimizar
con respecto a su longitud, de manera que, en virtud de las
resistencias aproximadamente iguales, se consigue una mejora de la
simetría de las fases y, por lo tanto, en el caso del motor, se
posibilita una alimentación mejorada de la corriente.
A través de las medidas indicadas en las otras
reivindicaciones son posibles desarrollos ventajosos y mejoras de la
máquina eléctrica indicada en la reivindicación 1, especialmente del
motor.
De acuerdo con una forma de realización preferida
de la invención, el arrollamiento del estator está realizado de
cuatro fases (k = 4) con cuatro derivaciones paralelas por cada fase
de arrollamiento (1 = 4), contactando en cada caso las fases de
arrollamiento del arrollamiento del estator, cuyas bobinas están
arrolladas sobre los mismos dientes, sobre una punta común de la
estrella. En este caso, dos derivaciones por fase están conducidas
en cada caso hacia la punta de la estrella común que pertenece a la
fase y dos derivaciones por fase están conducidas en cada caso hacia
la otra punta de la estrella y contactan, respectivamente, en la
otra punta de la estrella. Las puntas de la estrella son conectadas
eléctricamente entre sí en un lugar discrecional.
A continuación se explica en detalle la invención
con la ayuda de un ejemplo de realización representado en el dibujo
en la descripción siguiente. En este caso:
La figura 1 muestra un esquema de arrollamiento
del arrollamiento del estator conocido descrito al principio para un
motor conmutado electrónicamente.
La figura 2 muestra el mismo esquema de
arrollamiento del arrollamiento del estator según la invención para
un motor conmutado electrónicamente.
La figura 3 muestra una representación
esquemática de una vista frontal de un motor conmutado
electrónicamente con un arrollamiento del estator representado de
forma fragmentada según la figura 2.
El motor conmutado electrónicamente representado
de forma esquemática en la figura 3, como ejemplo de realización de
una máquina eléctrica sin escobillas general, presenta un estator
30, que está rodeado concéntricamente por un rotor 31. El rotor 31
lleva sobre su periferia interior de forma alterna polos Norte y los
Sur N y S, que están formados por segmentos de imán permanente 32,
que están dirigidos con superficies polares cóncavas hacia el
estator 30. El estator 30 está dividido por medio de ranuras 33, que
separan dientes principales 34 en forma de T y dientes auxiliares 35
en forma de T. Según el concepto del estator, los dientes auxiliares
35 pueden estar también suprimidos. Los dientes principales 34 y los
dientes auxiliares 35 están dirigidos hacia el rotor 31 con
superficies polares convexas, estando formado entre las superficies
polares del rotor 31 y del estator 3D un intersticio de aire 36. Las
superficies de los dientes principales 34 del lado del intersticio
de aire se extienden aproximadamente sobre la misma zona angular que
los segmento de imán permanente 32, mientras que las superficies del
lado del intersticio de aire de los dientes auxiliares 35 más
estrechos tienen sólo aproximadamente la mitad del tamaño.
Los dientes principales 34 llevan un
arrollamiento de estator 37, que está fabricado a través del
arrollamiento de los dientes principales 34 con un alambre de
arrollamiento aislado 38, ocupando el alambre de arrollamiento 38 en
cada caso las dos ranuras 33 que están adyacentes a un diente
principal 34 y está guiado en el interior de una ranura 33 y está
conducido fuera de la otra ranura 33. El número de orden de las
ranuras 33 se representa en la figura 3 con 1-16. El
arrollamiento del estator 37 está realizado con k fases de
arrollamiento, que presentan en cada caso 1 derivación paralela,
respectivamente, con m bobinas yuxtapuestas, insertadas en las
ranuras 33 y arrolladas alrededor de los dientes 34 (k, l y m son en
cada caso números enteros mayores que 1). Las 1 derivaciones
paralelas de cada una de las k fases de arrollamiento están
conectadas entre sí por medio de ganchos de contacto 39, que forman
una conexión de fases y un punto de la estrella de cada fase de
arrollamiento.
Como muestra el esquema de arrollamiento de la
figura 2, en el ejemplo de realización descrito, el arrollamiento
del estator 37 está realizado de cuatro fases, por lo que posee
cuatro fases de arrollamiento 41-44, estando
realizada cada fase con cuatro derivaciones paralelas 45, que están
constituidas en cada caso por dos bobinas yuxtapuestas 40. Las
cuatro derivaciones 45 de la fase de arrollamiento 41 están
contactadas sobre los ganchos de contacto 39, que forman la conexión
de fases B1, y las derivaciones 45 de la fase de arrollamiento 42
están contactadas sobre los ganchos de contacto 39, que forman la
conexión de fases B2. A ambas fases de arrollamiento 41, 42 está
asociada una punta de la estrella común SB, que se encuentra
igualmente sobre un gancho de contacto 39. Las derivaciones 45 de la
fase de arrollamiento 43 están contactadas sobre el gancho de
contacto 39, que forma la conexión de fases A2 y las cuatro
derivaciones 45 de la fase de arrollamiento 44 están contactadas
sobre el gancho de contacto 39 que forma la conexión de fases A1.
Para las dos fases del arrollamiento 43, 44 está prevista una punta
de la estrella SA, que está formada igualmente por un gancho de
contacto.
El esquema de arrollamiento se representa en la
figura 2 en la parte superior como diagrama de bloques con bobinas
40, conexiones de fases B2, B1, A2, A1, puntas de estrella SB, SA y
guía del alambre de arrollamiento. Las puntas de las flechas
representadas en el alambre de arrollamiento indica la dirección de
avance del alambre de arrollamiento. Alrededor de cada diente
principal 34 (figura 3) está conducido z veces el alambre de
arrollamiento y forma en cada caso una bobina 40. En la parte
inferior de la figura 2, el esquema de arrollamiento se representa
de nuevo numéricamente en el transcurso. Las flechas representadas
entre "gancho" y "ranura/ranura" indican la dirección del
alambre de arrollamiento circundante en la dirección de recuento de
las ranuras (número de orden ascendente 1-16 de las
ranuras), donde las flechas que apuntan hacia la derecha simbolizan
la dirección de avance del alambre de arrollamiento en la dirección
de recuento y las flechas que apuntan hacia la izquierda simbolizan
la dirección de avance del alambre de arrollamiento en contra de la
dirección de recuento.
El esquema de arrollamiento se explica por sí
mismo. Solamente a la entrada se explica una parte del desarrollo
del arrollamiento. El alambre de arrollamiento se extiende en contra
de la dirección de recuento desde el gancho B1 hacia la ranura 6,
rodea allí varias veces (z veces) el diente principal entre las
ranuras 6 y 5 y se conduce desde la ranura 5 en la dirección de
recuento hacia la ranura 1, para ser arrollado allí varias veces a
través de la ranura 2 sobre el diente principal. El alambre es
conducido desde la ranura 2 en la dirección de recuento hacia el
gancho B2, desde allí en la dirección de recuento hacia la ranura 6,
rodea el diente principal entre las ranuras 6 y 5 y es conducido
fuera de la ranura 5 en la dirección de recuento hacia la ranura 1 y
allí es arrollado también varias veces sobre el diente principal. El
alambre de arrollamiento que sale desde la ranura 2 es conducido
hacia el gancho B2.
Esta parte del esquema de arrollamiento se
representa de forma esquemática en la figura 3, para ilustrar la
asociación espacial del arrollamiento del estator 37 hacia el
estator 30. Como se deduce a partir de la figura 3, las secciones de
alambre son conducidas entre las ranuras 5/1 y 2/6 (sobre SB) en el
borde inferior del estator 30 sobre el mismo lado frontal del
estator 30, sobre el que están dispuestos también los ganchos de
contacto 39. Como no se representa en detalle en la figura 3, las
secciones de alambre son recibidas en un soporte de arrollamiento de
plástico en forma de anillo, que está insertado en la cavidad
interior del estator 30 y está retenido allí en la envolvente anular
interior del estator 30, por ejemplo por aplicación de fuerza.
Si se continúa el esquema de arrollamiento según
la figura 2, entonces partiendo desde el gancho B2 se conduce el
alambre de arrollamiento en la dirección de recuento hacia la ranura
13, allí es arrollado varias veces a través de la ranura 14
alrededor del diente principal y es conducido desde la ranura 14 en
la dirección de recuento hacia la ranura 10 para ser arrollado allí
a través de la ranura 9 varias veces alrededor del diente principal.
Desde la ranura 9, el alambre de arrollamiento no avanza -como es
habitual hasta ahora (ver la figura 1)- hacia la punta de la
estrella SB, sino que es conducido en contra de la dirección de
recuento hacia la otra punta de la estrella SA y desde allí en
contra de la dirección de recuento hacia la ranura 13. A partir de
la ranura 13 se arrolla el alambre a través de la ranura 14 varias
veces alrededor del diente principal y es conducido desde la ranura
14 en contra de la dirección de recuento hacia la ranura 10, allí es
arrollado de nuevo a través de la ranura 9 alrededor del diente
principal y es conducido en la dirección de recuento hacia el gancho
B1. El desarrollo siguiente del arrollamiento se puede realizar
fácilmente a continuación con la ayuda del esquema de arrollamiento.
Las dos flechas en forma de arco para la dirección de avance del
alambre de arrollamiento significan que el alambre de arrollamiento
debe conducirse una vez totalmente alrededor del soporte del
arrollamiento para evitar puntos de cruce. El alambre de
arrollamiento está suspendido con lazos \alpha en los ganchos 39.
Donde no es así, esto es indicado en el gancho respectivo.
Después del arrollamiento completo del estator 30
sobre cada diente principal 34 se encuentran en total cuatro bobinas
40, que pertenecen en cada caso a una de las dos fases de
arrollamiento 41, 42 y 44. Desde las fases de arrollamiento 41 y
42, las dos derivaciones 45 (centrales en la figura 2), que ocupan
con sus bobinas 40 las ranuras 14/13 y 10/9, están guiadas hacia la
punta de la estrella SA (y no hacia la punta de la estrella SB como
las otras), y desde las fases de arrollamiento 43 y 44, las dos
derivaciones 45 (centrales en la figura 2), que ocupan con sus
bobinas 40 las ranuras 7/8 y 12/11, están guiadas hacia la punta de
la estrella SB (y no hacia la punta de la estrella SA como las
otras). Estas bobinas 40 entran en contacto entonces en estas puntas
de estrella SA y SB, respectivamente. Por medio de esta división de
las puntas de la estrella sobre derivaciones 45, que pertenecen a
diferentes fases de arrollamiento 41-44, se puede
optimizar la conducción del alambre alrededor del soporte del
arrollamiento, se pueden realizar secciones de alambre
aproximadamente del mismo tamaño y se puede reducir al mínimo el
número de los alambres circundantes alrededor del soporte del
arrollamiento. Las puntas de la estrella SA, SB se conectan entre sí
en un lugar discrecional.
La invención no se limita al desarrollo de cuatro
fases descrito en el ejemplo de realización. De la misma manera es
posible una realización de tres fases, permitiendo también aquí el
contacto de derivaciones de una o de varias de las tres fases de
arrollamiento sobre las puntas de la estrella, que corresponden a
las otras fases de arrollamiento, una optimización de la conducción
del alambre de arrollamiento.
Claims (5)
1. Máquina eléctrica conmutada electrónicamente,
especialmente motor, con un estator (30), que presenta dientes
principales (34) divididos por medio de ranuras (33), y con un
arrollamiento del estator (37) fabricado a partir de alambre de
arrollamiento aislado (38), que presenta k fases de arrollamiento
(41-44) con 1 derivaciones paralelas (45) respectiva
de m bobinas (40) yuxtapuestas respectivas, insertadas en las
ranuras (33) y arrolladas alrededor de los dientes principales (34)
así como ganchos de contacto (39) conectados con 1 derivaciones
paralelas (45) de cada fase de airamiento (41-44),
que forman conexiones de fases (B1, B2, A2, A1) y puntas de estrella
(SB, SA) de cada fase de arrollamiento (41-44),
donde k, l, m son números enteros mayores que 1,
caracterizada porque una parte de las 1 derivaciones
paralelas (45), que pertenecen a una fase de arrollamiento
(41-44) está en contacto sobre la punta de la
estrella (SB, SA) de otra fase de arrollamiento
(44-41).
2. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada porque los ganchos de contacto (39), que forman
las conexiones de fases (B1, B2, A2, A1) y las puntas de estrella
(SB, SA) de las fases de arrollamiento (41-44),
están dispuestos en el borde interior del estator (30) en forma de
anillo sobre el mismo lado del estator (30) y las secciones de
alambre que conectan las bobinas (40) individuales están guiadas a
lo largo del borde interior del estator (30) en forma de anillo.
3. Máquina según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el alambre de arrollamiento (38), en
función de la posición de la bobina (40) siguiente en el estator
(30), o bien está suspendido con \alpha lazos en los ganchos de
contacto (39) o está guiado apoyándose por delante de los ganchos de
contacto (39) y porque todas las secciones del alambre de
arrollamiento, que se encuentran en los ganchos de contacto (39),
están conectadas eléctrica y mecánicamente con los ganchos de
contacto (39).
4. Máquina según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizada porque en el caso de una forma de
realización de cuatro fases del arrollamiento del estator (37), dos
fases de arrollamiento (41 y 42 o bien 43, 44) del arrollamiento del
estator (37), cuyas bobinas están arrolladas sobre los mismos
dientes principales (34), están contactadas en cada caso sobre una
punta común de la estrella (SB, SA) y a este respecto en el caso de
cuatro derivaciones paralelas (45) por fase de arrollamiento
(41-44), dos derivaciones por fase de arrollamiento
(41-44) están conducidas hacia la punta de la
estrella común (SB, SA), que pertenece a la fase de arrollamiento
(41-44) y dos derivaciones por fase de arrollamiento
(41-44) están conducidas hacia la otra punta de la
estrella (SA, SB) y están contactadas en cada caso en las puntas de
la estrella (SA, SB).
5. Máquina según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizada porque las puntas de la estrella (SA, SB)
están conectadas entre sí externamente.
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