MXPA05000458A

MXPA05000458A - Estructuras polifasicas de polo dentado para maquina electrica.

Info

Publication number: MXPA05000458A
Application number: MXPA05000458A
Authority: MX
Inventors: Philippe Viarouge
Original assignee: Quebec Metal Powders Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-07-22
Also published as: RU2330368C2; AU2003250641A1; JP4865223B2; WO2004008605A1; US20040007936A1; KR101006784B1; JP2005532775A; EP1543600A1; PL373159A1; CN1679220B; KR20050036949A; US6946771B2; BR0312531A; RU2005103402A; CN1679220A; CA2492134C; CA2492134A1

Abstract

Un componente de circuito magnetico tiene una pluralidad de dedos o dientes colocados en una pluralidad de hileras, con la base de cada diente que es conectada con una culata comun. Una pluralidad de bobinas no entrelazadas constituye un arrollamiento de multiples fases, la cual es incluida, con las bobinas que son enrolladas alrededor de las bases de los correspondientes dientes, y son uniformemente distribuidas en la direccion de movimiento.

Description

WO 2004/008605 Al IIIMI ??? 111 ^??? : II ,ll ¡l II III I III II I II Europcai patcnt (AT, BE. BG, CH, CY, CZ. DE, DK, EE, For iwo-lelter cades and oíher abhreviaíions. refer lo ¡he "G td- ES. Fl. FR, GB, GR, HU, IE, IT, LU, MC, NL, PT, RO. an e Nales on Cades and Abhreviaíions" ' appearing ai ¡he begin- SE, SI, SK: TR), ???? patent (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, ning of ea h regular iss e of the PCT Gazeite. GA, GN, GQ, GW, L, MR. NE, SN. TD, TG1. Published: ¦ — with inrernaiional search repon ESTRUCTURAS POLIFASICAS DE POLO DENTADO PARA MAQUINA ELECTRICA Campo de la Invención La invención se refiere a maquinaria eléctrica. En particular, esta invención se refiere al diseño de estructuras de polo dentado para maquinaria polifásica eléctrica . Antecedentes de la Invención La maquinaria eléctrica hace uso de un cambio de campo magnético para producir, ya sea una corriente eléctrica o una fuerza mecánica. En el caso de la maquinaria eléctrica adaptada para producir una corriente eléctrica, un campo magnético es pasado a través de una bobina de alambre, la cual induce la corriente eléctrica deseada en la bobina de alambre. En el caso de la maquinaria eléctrica utilizada para producir una fuerza mecánica, una corriente eléctrica es pasada a través de una bobina de alambre, lo cual provoca que la bobina sea atraída hacia (o que sea repelida por) un campo magnético adyacente, con lo cual se produce la fuerza deseada. Los principios precedentes son comúnmente implementados para la maquinaria eléctrica giratoria. Por ejemplo, en un generador o alternador eléctrico, un elemento giratorio, o rotor, es pasado a través del campo magnético producido en intervalos por un estator, el cual posee un EEF. 161335 número de polos colocados alrededor de la dirección de rotación con el objeto de proporcionar el campo magnético (el cual puede ser generado electromagnéticamente) . Un motor eléctrico puede tener una estructura similar; la única diferencia en principio es que la corriente eléctrica es proporcionada a las bobinas del rotor, más que esté siendo generada (en el caso de un generador o alternador) por las bobinas del rotor. El diseño y la composición geométricos de los polos del estator afectan la eficiencia de operación, así como también el tamaño, la forma y el peso de la máquina eléctrica. Una estructura de tipo dentada es frecuentemente utilizada para los polos del rotor de las máquinas eléctricas que tienen un arrollamiento o bobina única centralizada. En el caso de los rotores del alternador, la bobina es alimentada por una corriente directa (C. D.) . En otras aplicaciones, tal como en los motores asincrónicos, los motores de paso a paso y los motores de imán permanente sin escobillas, la bobina del extractor es alimentada, ya sea por una corriente alterna (C. A.) o por impulsos de corriente. El uso de materiales laminados ha restringido la geometría de la armadura de las máquinas polifásicas eléctricas. Normalmente, el circuito magnético es construido mediante el apilado de laminaciones idénticas una sobre la parte superior de la otra, las cuales son eléctricamente aisladas entre sí para evitar la circulación de las corrientes parásitas o de Foucault . Estas geometrías de la armadura son invariantes a lo largo del eje de rotación. Asimismo, debido a que el flujo de inducción magnética circula en el plano de las laminaciones, estas pueden ser denominadas como estructuras 2D. El montaje de las máquinas eléctricas que utilizan una pila de laminaciones normalmente requiere de varias partes mecánicas adicionales. Por ejemplo, es necesario agregar pestañas en cada lado opuesto de la pila de laminaciones con el fin de soportar los alojamientos de chumaceras que efectúan la función de fijar el rotor en el estator. El montaje de estas pestañas en la pila es efectuado de una manera más difícil debido a la naturaleza de las laminaciones y por la presencia de los arrollamientos de extremo que se extienden fuera de las ranuras. Estas pestañas deben estar distantes de los arrollamientos de extremo con el fin de minimizar el escape de flujo, sí es que fueran elaboradas de un material magnético, o las corrientes parásitas, sí es que fueran elaboradas de un material conductivo. Estos montajes normalmente aumentan la longitud axial total de la máquina. La disipación de calor también es un problema crítico en las estructuras de la máquina que utilizan materiales laminados, debido a que la transferencia de calor es mucho menos eficiente en la dirección perpendicular al plano de las laminaciones. Los sistemas de enf iamiento, tal como un yugo o culata externa de aluminio extruida que es equipada con aletas de enfriamiento, normalmente son montados a presión alrededor de la pila de laminación para tratar de mejorar la transferencia de calor hacia la atmósfera ambiental, aunque la eficiencia de estos sistemas de enfriamiento es limitada debido a su deficiente contacto térmico con las laminaciones. Todos estos problemas explican el número relativamente alto de partes heterogéneas que son necesarias en una máquina convencional eléctrica para realizar las funciones electromagnética, mecánica y térmica y que aumentan sus costos de material y montaje: arrollamientos, laminaciones, pestañas, soportes de alojamiento de chumacera, tornillos y varillas de fijación, yugo o culata externa, aletas de aluminio, etcétera. Es posible elaborar porciones de una máquina eléctrica con un material magnético isotrópico, tal como compuestos magnético' suaves elaborados de polvo de hierro. Las aletas de enfriamiento elaboradas del mismo material magnético también pueden ser integradas en las partes del circuito magnético (véase la Patente CA 2282636 12/1999) . También es conocido que las estructuras de polo dentado presentan varias ventajas en aplicaciones de baja potencia. Un ejemplo de una máquina eléctrica que utiliza un gran número de polos dentados son los "motores eléctricos encapsulados interiormente" que son utilizados en los sincronizadores o alternadores de automóvil, los cuales utilizan un rotor de polo dentado (véase la Patente de los Estados Unidos No. 3, 271,606, y la Patente de los Estados Unidos No. 3, 714,484). No obstante, esta configuración es generalmente aplicada en máquinas de fase única, las cuales solamente utilizan una bobina que es embebida en un circuito magnético elaborado de dos partes que son proporcionadas con dedos o dientes. Este tipo de arreglo es denominado un "arrollamiento centralizado" . Un arrollamiento centralizado podría ser más fácil de realizar que otras configuraciones de arrollamiento debido a que el número total de bobinas es generalmente igual al número de fases del motor. En el caso del inductor de un alternador de automóvil, la bobina es alimentada por una corriente directa CD. Otras aplicaciones, tal como los estatores de motores asincrónicos (véase la Patente de los Estados Unidos No. 3, 383,534), los motores de paso a paso (véase la Patente de los Estados Unidos- No. 5, 331,237) y los motores de imán permanente sin escobillas (véase la Patente de los Estados Unidos No. 5, 854,524), ilustran el uso de las estructuras de polo dentado en donde la bobina es alimentada ya sea mediante una corriente alterna CA o mediante impulsos de corriente. Las Figuras 1A, IB y 1C muestran varias vistas de un componente de circuito magnético 100 de la técnica anterior ; una estructura de estator de fase única. Esta estructura tiene un yugo o culata 105 (Figura IB) que es formada a partir de un material magnético. La culata 105 es elaborada a partir de dos anillos opuestos 110, 120 con dedos o dientes salientes 112, 114, 116, 122, 124, 126 que se extienden en dirección radial hacia adentro hacia la parte frontal a lo largo del entrehierro próximo a la superficie del rotor (no se muestra) . Una bobina anular 130 es colocada en la dirección axial, concéntrica con el eje del rotor (no se muestra), rodeada por los dos anillos 110, 120 del circuito magnético. El plano definido por la bobina es perpendicular a la superficie del entrehierro entre el estator y el rotor. El flujo de inducción magnética que es producido por la bobina anular 130 pasa a través del entrehierro hacia el rotor por medio de los dedos o dientes 112, 114, 116, 122, 124, 126 en cada lado de la bobina 130. En el caso de una armadura de polo dentado de corriente alterna CA, se prefiere realizar el núcleo con un material magnético compuesto con la finalidad de minimizar las pérdidas de corriente parásita (véase por ejemplo, las Patentes de los Estados Unidos Nos. 3, 383,534 y 5, 331,237). Una persona también puede utilizar un montaje de hojas o laminaciones magnéticas, y otras partes elaboradas a partir de materiales de polvo de hierro, producidas mediante métodos de pulvimetalurgia (véase por ejemplo, las Patentes de los Estados Unidos Nos. 6, 320,294 y 6, 201,324). La implementación de una estructura polifásica con una armadura de polo dentado normalmente es más difícil. Es necesario apilar varias estructuras de fase única colocadas sobre el estator o el rotor y posteriormente, espaciarlas mediante entrehierros para evitar los cortos circuitos magnéticos y las degradaciones de funcionamiento. Sin embargo, en el caso de los motores de poca potencia, tal como los motores de paso a paso, se puede tolerar este tipo de degradación del funcionamiento mediante la yuxtaposición directa de varias estructuras de fase única sin la adición de entrehierros entre las estructuras (véase las Patentes de los Estados Unidos Nos. 6, 259,176 y 6, 031,304). La Patente de los Estados Unidos No. 5, 854,526 ilustra una estructura de tipo dentado de tres fases que utiliza un arreglo distinto de las bobinas. Tres bobinas son colocadas en el mismo plano, con sus ejes paralelos a la superficie del entrehierro entre el estator y el rotor. Del mismo modo que en el caso de las estructuras precedentes, el plano definido por las bobinas es perpendicular a la superficie del entrehierro. Sin embargo, estas estructuras no resuelven los problemas de cortos circuitos magnéticos y sólo deben ser utilizadas en aplicaciones con una potencia muy pequeña.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a estructuras distintas de armaduras polifásicas de polo dentado para una máquina eléctrica y sus métodos asociados de montaje. Estas estructuras pueden ser utilizadas para el diseño y la construcción de los estatores de máquinas polifásicas eléctricas (tanto en motores como en alternadores) , alimentadas mediante corriente alterna CA o corrientes de impulsos tal como las máquinas sincrónicas y de imán permanente, los motores de paso a paso, las máquinas asincrónicas y las máquinas de reluctancia o resistencia magnética, que cubren un gran intervalo de potencia. Estas estructuras polifásicas también pueden ser utilizadas para el diseño de las armaduras del rotor de máquinas CD (motores o generadores) . En estas máquinas, la superficie del entrehierro es plana, en el caso de un movimiento lineal, o es cilindrica en el caso de un movimiento circular. A fin de simplificar la siguiente descripción, sólo serán considerados los circuitos magnéticos de armadura. Las figuras presentan estructuras sólo con una superficie cilindrica del entrehierro y con un movimiento circular alrededor del eje de la superficie del entrehierro. No obstante, las misjnas estructuras también pueden ser utilizadas para el rotor de otros tipos de máquinas eléctricas similares a las máquinas de corriente directa CD. También se pueden tener superficies planas del entrehierro, ya sea con un movimiento lineal o con un movimiento circular alrededor de un eje perpendicular a la superficie del entrehierro. Como en el caso de las estructuras previas de polo dentado, el circuito magnético rodea la bobina y este puede ser dividido en varias secciones con la finalidad de facilitar su montaje con la bobina. Este circuito magnético es proporcionado con varias hileras de dedos o dientes, que orientan el entrehierro del rotor. Los dientes (o dedos) de dos hileras adyacentes son entrelazados (o separados entre si) para cubrir una superficie más grande del entrehierro sin aumentar el espacio axial tomado. La presente invención difiere de los esfuerzos previos en el arreglo propuesto de bobinas y dientes con respecto a las distintas partes de los circuitos magnéticos . Las bobinas son enrolladas alrededor de las bases de ciertos dientes. La base de un diente forma la parte de un circuito · magnético que es perpendicular a la superficie del entrehierro. Varios dedos o dientes pueden ser unidos con una base de diente único. Las bases de todos los dientes en la misma hilera son conectadas con un yugo o culata común. Los ejes de las bobinas siempre son perpendiculares a la superficie del entrehierro; es decir, el plano definido por las bobinas es paralelo a la superficie del entrehierro. Las bobinas no son entrelazadas y se encuentran regularmente separadas a lo largo del eje de movimiento. Con esta estructura, el flujo de inducción magnética producido por los polos del rotor circula, en forma alterna, en las tres direcciones en el núcleo y en los dientes sin un componente CD. No necesariamente todos los dientes tienen las mismas dimensiones, ya sea en una hilera dada o en las hileras adyacentes. La forma de los dedos o dientes permite ajusfar el contenido armónico de la fuerza electromotriz y controlar la amplitud del momento de torsión o torque del diente. También pueden ser consideradas distintas formas de la parte de diente que orienta el entrehierro, de acuerdo con las especificaciones y las restricciones de la aplicación. Las formas más comunes son la forma rectangular, triangular o trapezoidal . También se pueden desalinear los dientes en dirección tangencial a la superficie del entrehierro, en la dirección de movimiento, a fin de reducir el torque del diente mediante la utilización del mismo método de desalineación utilizado en las máquinas convencionales. El espesor del entrehierro entre el rotor y el estator también puede variar a lo largo de la superficie del mismo diente. Con este procedimiento, la distribución espacial de la inducción en el entrehierro y la distribución de la inducción en distintas partes del diente pueden ser adaptadas con precisión.

Las bases de los dientes que soportan las bobinas tienen, .de manera general, una forma rectangular. Sin embargo, se prefiere redondear las esquinas con el fin de simplificar el arrollamiento. En algunos casos también se pueden utilizar formas ovaladas o circulares para minimizar el tamaño de las bobinas . De preferencia, el circuito magnético es elaborado de un material magnético compuesto basado en un polvo de metal, el cual es formado mediante los procesos de presión, moldeo o maquinado. Algunas partes del circuito magnético también pueden ser elaboradas de pilas convencionales de laminación. En casos especiales, en donde el montaje de bobina sobre el núcleo es difícil, es posible dividir el circuito magnético en varias partes ensambladas con el propósito de facilitar el montaje de las bobinas. En forma subsiguiente, el montaje mecánico puede ser realizado mediante los procesos de encolado, atornillado o presión de estas partes individuales juntas. Las armaduras de polo dentado de esta invención pueden ser utilizadas con un rotor cilindrico clásico; por ejemplo, un rotor elaborado con imanes permanentes montados sobre- la superficie de una culata. No obstante, es recomendada la utilización de dos culatas de rotor proporcionadas con imanes y separadas por un entrehierro axial. Con este arreglo, cada hilera de imanes puede ser correctamente situada con relación a los dientes del estator. En este caso, los dientes de las partes central y lateral, pueden tener espesores idénticos. Esta división del rotor en varias hileras también puede ser utilizada para suavizar el torque del diente si las hileras de imanes fueran ligeramente desplazadas con un ángulo adecuado . La estructura de polos dentados que es presentada en esta invención, ofrece una mejor integración de las funciones electromagnética, mecánica y térmica que la estructura clásica laminada. En el caso en donde sea utilizado un polvo de metal compuesto, las laminillas u hojuelas de hierro son aisladas por una resina y el flujo de inducción magnética puede circular en todas las direcciones, o en tres direcciones, sin un aumento de pérdidas magnéticas. Las nuevas topologías y montajes del circuito magnético realizadas por la presente invención pueden mejorar el proceso de producción y reducir su costo. En estas estructuras, es posible eliminar el problema mecánico de fijación de la pila convencional de laminaciones y también es 'posible minimizar el tamaño y el número de partes adicionales . En la presente invención, el circuito magnético puede ser dividido en varias partes que corresponden con cada hilera de dientes, lo cual facilita el montaje de las bobinas. En el caso de un circuito magnético dividido en tres partes, la fijación mecánica de la parte central es realizada mediante las partes laterales, las cuales juegan el papel de pestañas clásicas. El arrollamiento también puede ser simplificado mediante una minimización del número de bobinas y del número de conexiones de terminal. Entonces, la longitud axial total de la máquina es reducida, y el volumen de los materiales activos y el proceso y costo de la producción del arrollamiento también son minimizados. El arrollamiento en la presente invención es perfectamente encerrado en el núcleo magnético de la armadura. No existen partes del arrollamiento que hagan más grande la longitud axial del estator que la longitud activa del circuito magnético, igual que los arrollamientos de extremo en una estructura clásica de 2D. Además, en la presente invención el rotor puede ser asegurado con mucha facilidad con pestañas pequeñas que incluyen el alojamiento de chumacera. Estas pestañas pequeñas pueden ser elaboradas con un material conductivo debido a que es minimizado el escape del flujo de los arrollamientos de extremo, y estas pueden ser aseguradas con facilidad sobre las partes laterales. El problema mecánico de fijación de la pila convencional de laminaciones con los arrollamientos extendidos de extremo es eliminado. Mientras que las distintas partes del circuito magnético son generalmente utilizadas para la circulación del flujo y para el aseguramiento de las bobinas, en la presente invención estas partes también pueden ser utilizadas para la simplificación del montaje mecánico y para la fijación de sensores de posición. Además, el tamaño de las partes adicionales que son necesarias para los alojamientos de las chumaceras y para el aseguramiento mecánico del rotor, también puede ser reducido en gran medida. La integración de los alojamientos de chumacera en las partes laterales de las estructuras de la armadura en esta invención, puede ser realizada con rapidez con un material de polvo de metal. Con este arreglo, cada parte lateral del circuito magnético propuesto, que incluye los soportes de chumacera de rotor, puede ser compactada en una única operación de presión. No obstante, esta integración debe evitar · cualquier cortocircuito magnético indeseable del entrehierro de la máquina. Esto puede ser conseguido con facilidad mediante la utilización de un material no magnético para integrar los alojamientos de chumacera en las partes laterales del estator. En forma alterna, también sería posible la utilización de material magnético si las condiciones específicas fueran respetadas. Por ejemplo, en una estructura periódica, dos dedos o dientes distintos que presentan el mismo valor de potencial magnético, pueden ser conectados sin ninguna modificación de las trayectorias de flujo. También se facilita el equipamiento de las estructuras de la presente invención con un sistema de enfriamiento, con una convección eficiente de aire natural o forzado o de circulación de agua. Este sistema puede ser totalmente integrado en las partes del circuito magnético, con o sin la utilización de otro tipo de material. Por ejemplo, las aletas de enfriamiento y la culata de armadura pueden ser compactadas en una operación única de presión, con las aletas de enfriamiento distribuidas alrededor de la superficie exterior de la culata. Si estas aletas fueran elaboradas con un material magnético compuesto y orientadas a lo largo de la longitud axial de la máquina, el flujo de inducción magnética también podría circular en ellas: estas aletas son "magnéticamente activas". Con este arreglo, el tamaño y el peso totales del motor todavía es minimizado y es aumentado el torque con relación al peso de la máquina. Un sistema de enfriamiento de circulación de fluido también puede ser integrado con facilidad en este ' tipo de estructuras. Por ejemplo, es posible la instalación de tubos o pasajes para la circulación del fluido de enfriamiento, los cuales pueden ser no magnéticos y pueden estar directamente en contacto con las bobinas de arrollamiento y pueden ser colocados en un plano paralelo a las hileras de dientes. Estos tubos son mecánicamente asegurados mediante los dientes de las partes laterales. Los canales para la circulación del fluido de enfriamiento también pueden ser directamente realizados en las culatas del circuito magnético elaborado de material magnético suave. Cuando sea necesario diseñar distintos motores para cubrir un intervalo específico de potencia, es posible con la presente invención utilizar partes idénticas para optimizar el proceso de producción. En el caso de un material laminado, la modificación de la longitud axial del circuito magnético es utilizada con este propósito, mediante el ajuste del número de laminaciones idénticas para apilar. Es posible utilizar el mismo procedimiento en el caso de las armaduras de polo dentado presentadas en esta invención. Siempre es posible apilar directamente dos estructuras idénticas a lo largo de los ejes de rotación, sin apartarlos por un entrehierro . Esta transformación duplica la potencia de la máquina inicial. Este montaje es muy simple y evita el uso de partes adicionales. La fijación- mecánica es realizada mediante las partes laterales de cada estructura y los arrollamientos pueden ser conectados en serie o en paralelo. Entonces, puede utilizarse una estructura de inductor único para cubrir la longitud total del motor, aunque también es posible utilizar varias culatas apiladas de rotor. Además, también puede utilizarse un ligero desplazamiento angular entre cada estructura en la dirección de rotación. Las oscilaciones del torque del diente también pueden ser minimizadas, y el contenido armónico de las fuerzas electromotrices puede ser filtrado.

Breve Descripción de las Figuras Las Figuras 1A, IB y 1C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de una estructura de polo dentado de fase única de la técnica anterior con dos secciones y una bobina anular central . Las Figuras 2A, 2B y 2C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un componente simplificado de circuito magnético de polo dentado de tres fases basado en la presente invención, en donde el componente es dividido en dos secciones y tres bobinas son montadas sobre los dientes de una sección. Las Figuras 3A, 3B y 3C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un montaje alternativo de la estructura en la Figura 2, en donde el componente de circuito magnético es dividido en tres secciones a lo largo del eje del rotor, con tres bobinas que están siendo montadas sobre los dientes de la sección central del circuito magnético, y con las dos secciones laterales del componente de circuito magnético que son idénticas. Las Figuras 4A, 4B y 4C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un montaje de dos de las estructuras en la Figura 3, por medio del cual la potencia es aumentada. Las Figuras 5A, 5B y 5C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de una estructura de cinco fases basada en la presente invención, en donde el entrehierro se encuentra sobre la superficie externa, el componente de circuito magnético es dividido en tres secciones, con cinco bobinas montadas sobre la parte central, y en donde las dos partes laterales del componente de circuito magnético son idénticas . Las Figuras 6A, 6B y 6C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un montaje alternativo de la estructura en la Figura 5, en donde los dientes de la parte central del componente de circuito magnético son montados después de la instalación de las bobinas y los dientes de las partes laterales también han sido alargados para facilitar el soporte mecánico de las bobinas, lo cual a su vez facilita el montaje de las bobinas sobre la parte central. Las Figuras 7A, 7B y 7C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de otro componente de circuito magnético de tres fases de la presente invención, el cual es para uso con un rotor o estator externo que produce 14 ó 16 polos magnéticos en el entrehierro, y en donde el componente de circuito magnético es dividido en tres partes, tres bobinas son montadas sobre la parte central, rodeada por un número de dientes, y es irregular la distribución de los dientes sobre la parte central de los componentes de circuito magnético y sobre las partes laterales . Las Figuras 8A, 8B y 8C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un diseño alternativo de la estructura en la Figura 7, en donde la pieza central ha sido modificada para minimizar la cantidad de cobre requerido en las bobinas, el número de dientes sobre las partes laterales ha sido reagrupado y existen dos distintos anchos de diente sobre las partes laterales . Las Figuras 9A, 9B y 9C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de un diseño alternativo de la estructura en la Figura 7, en donde el número de dientes sobre las unidades laterales ha sido ranurado para minimizar las oscilaciones del torque de diente. Las Figuras 10?, 10B y 10C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de una estructura de tres fases para uso con un rotor, o estator externo, que produce 14 ó 16 polos magnéticos en el entrehierro, en donde la parte central del componente de circuito magnético posee nueve dientes que son irregularmente distribuidos, las bases de los dientes son situadas en grupos de tres para reducir el espacio tomado por las tres bobinas montadas sobre la parte central, y las partes laterales de circuito magnético son idénticas, cada una consiste de seis dientes irregularmente distribuidos . Las Figuras 11A, 11B y 11C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de otro montaje de la estructura en la Figura 10, en donde la parte central ha sido dividida en tres partes idénticas para simplificar el montaje de las bobinas, y las tres partes son mecánicamente sujetadas juntas mediante las dos piezas laterales del componente de circuito magnético. Las Figuras 12A, 12B y 12C representan, de manera respectiva, las vistas frontal, ensamblada y en despiece de una estructura de tres fases que incorpora seis bobinas sobre la parte central, en donde la superficie externa del componente de circuito magnético es proporcionada con aletas de enfriamiento, y existen soportes de chumacera sobre cada pieza lateral del componente de circuito magnético para el montaje mecánico del rotor (no se muestra) .

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Las modalidades de la presente invención serán descritas en detalle con referencia a las Figuras 2-12. La armadura de la máquina eléctrica en esta invención comprende un componente de circuito magnético que tiene una o más piezas y un arrollamiento polifásico con varias bobinas (Figuras 2-12) . De preferencia, el componente de circuito magnético es elaborado a partir de un material magnético compuesto basado en polvo de hierro que es formado mediante los procesos de presión, moldeo o maquinado. A este respecto, no es deseable realizar por completo el circuito magnético con un material laminado. En su lugar, la circulación de un flujo alterno de inducción magnética en tres dimensiones genera corrientes parásitas en las láminas u hojas. Sin embargo, es posible dividir el circuito magnético en varias partes. Las partes en las cuales el flujo de inducción magnética no circula en un plano (los dientes, las esquinas) serían realizadas con un material magnético compuesto, y las otras partes en las cuales circula el flujo en un plano (el yugo o la culata, las bases de los dientes) podrían ser opcionalmente elaboradas con un material laminado. Mientras que el montaje mecánico del circuito magnético se vuelve más complejo, este puede ser conseguido mediante el los procesos de encolado, atornillado o presión de las piezas juntas. El componente de circuito magnético es proporcionado con un número de hileras de dientes (Figuras 2-12), situadas de modo que las superficies superiores de los dientes orientan el entrehierro entre el estator y el rotor. Estas hileras de dientes son paralelas entre sí, y cada hilera sigue la dirección de movimiento. La base de un dedo o diente forma parte del circuito magnético, y los dientes son conectados en una culata anular común con cada hilera de dientes. Un arrollamiento es enrollado alrededor de la base de ciertos dientes. De manera general, el número de dedos o dientes que compone cada hilera es un múltiplo del número de fases de la máquina eléctrica, aunque el número de dientes puede diferir de una hilera a otra. La distribución de los dientes puede ser regular (Figuras 2-6) , o irregular (Figuras 7-11) . La superficie superior de cada diente adyacente al entrehierro tiene un área superficial más grande que la sección transversal de la base del diente (la porción del diente distante del entrehierro) . Esto permite que cada diente cubra una superficie más grande del entrehierro, mientras que al mismo tiempo reduce la cantidad de metal requerido para formar el polo dentado y además proporciona una posición para un arrollamiento de alambre. El perfil de los dientes influye directamente en el contenido armónico de la fuerza electromotriz sin carga (emf) y la amplitud del torque del dedo o diente. Las formas más adecuadas para las superficies superiores de los dientes son la forma rectangular, triangular o trapezoidal. Las armaduras polifásicas de polo dentado de la presente invención pueden ser utilizadas con rotores o estatores que producen polos magnéticos, es decir, los polos Norte-Sur alternativamente magnetizados, en la dirección de movimiento. Estos polos generan un flujo de inducción magnética que circula en forma alterna en las tres dimensiones del circuito magnético, los dientes y las bobinas. Este flujo no contiene algún componente de CD. Normalmente, los dedos o dienues de dos hileras adyacentes son entrelazados o separados entre sí, para minimizar la longitud axial total del motor, mientras que todavía cubren la misma superficie del entrehierro (véase el arreglo de los dientes 212, 214, 216 y 222, 224 y 226 en la Figura 2B) . No obstante, cuando la distancia de los dientes se vuelve demasiado pequeña, el escape del flujo de inducción magnética se convierte en algo significante. Por lo tanto, es preferible entrelazar los dientes sólo hasta el grado en que el escape del flujo no se vuelva significante, en vista de los requerimientos particulares de aplicación y diseño. En la práctica de la presente invención, no es necesario que las hileras sucesivas de dientes tengan la misma forma o el mismo ancho (véase los dientes 212, 214, 216 y 222, 224 y 226 en la Figura 2) . Sin embargo, las hileras alternas de dientes (es decir, dos hileras de dientes separadas por una tercera hilera de dientes) siempre tendrán la misma forma (Figuras 3-12). Normalmente, los dientes situados sobre las hileras adyacentes en cualquier lado de una hilera son alineados en una dirección perpendicular a las hileras de dientes (Figuras 3-12) . Entonces, estos se encuentran en el mismo potencial magnético y también pueden tocar o ser separados por un pequeño entrehierro sin engendrar algún escape del flujo de inducción magnética (Figuras 3-12) . Como se indicó con anterioridad, el componente de circuito magnético de la presente invención incorpora una o más bobinas de alambre, que son conectadas ya sea en serie o en paralelo, para generar el campo magnético en los dientes. Cada bobina es directamente enrollada alrededor de la base de un diente (Figuras 2-6) o varios dientes (Figuras 7-11) . Las bobinas siempre se encuentran regularmente separadas a lo largo del eje de movimiento y no son entrelazadas. El plano definido por las bobinas siempre es paralelo a la dirección de movimiento y el entrehierro entre el estator y el rotor (Figuras 2-12) . En el caso de las modalidades que emplean un número de hileras de dientes, las bobinas son montadas en su totalidad sobre las bases de las hileras pares, o las hileras nones, aunque no son entremezcladas. Mientras que la presente invención incluye estructuras con dos hileras de dientes (Figura 2) , en la mayoría de los casos es preferible tener al menos tres hileras de dientes (Figuras 3-12) . La Figura 2 muestra una armadura exterior para una máquina de tres fases con dos hileras de dientes (una primera hilera de dientes 212, 214 y 216 sobre el anillo 210 y una segunda hilera de dientes 222, 224 y 226 sobre el anillo 220) , que pueden ser empleados ya sea como un rotor o como un estator. Se prefiere para un mejor desempeño utilizar esta estructura con un inductor correspondiente (rotor o estator) que produce cuatro polos magnéticos en el entrehierro. Como se explicó con anterioridad, las modalidades descritas en este documento tienen, de manera general, una geometría cilindrica. Por conveniencia de referencia, la dirección colineal con el eje de revolución de las estructuras descritas en este documento, debe ser referida como la dirección axial; la dirección definida por un punto que gira alrededor del eje de revolución debe ser referida como la dirección circunferencial; y la dirección perpendicular al eje de revolución debe ser referida como la dirección radial. La Figura 2 ilustra el componente de circuito magnético 20, el cual tiene un yugo o culata 200. Un número de polos dentados (se discute más adelante) se extienden en una dirección radialmente hacia adentro a partir de la culata. Cuando el componente 20 se encuentra en uso, las superficies superiores de estos polos dentados se encuentran separadas de un correspondiente componente eléctrico generalmente cilindrico (no se muestra) situado dentro de su periferia, para definir un entrehierro entre los dos componentes . Como se muestra en las Figuras 2B y 2C, la culata 200 es dividida en dos partes, los anillos 210, 220. Esta división de la culata 200 es definida por un plano perpendicular a la superficie cilindrica definida por el entrehierro. En la modalidad de la Figura 2, cada anillo 210, 220 es proporcionado con una hilera de tres dientes, 212, 214, 216 y 222, 224 y 226, los cuales se encuentran regularmente separados alrededor de la circunferencia de sus respectivos anillos. Las dimensiones de las superficies superiores de los dientes sobre cada anillo son distintas; en esta modalidad, el área de las superficies superiores de los dientes 212, 214 y 216 es más grande que el área de las superficies superiores de los dientes 222, 224 y 226. Esto es debido a que la dimensión circunferencial de los dientes 212, 214 y 216 es más .grande que los dientes 222, 224 y 226. Cuando los dos anillos sean ensamblados, los dientes son entrelazados (Figura 2B) . Las bobinas 232, 234 y 236 son enrolladas, de manera respectiva, alrededor de la base de los dientes 212, 214 y 216 del circuito magnético. El eje del plano cilindrico definido por las bobinas es colineal con el eje del entrehierro entre el rotor y el estator (Figura 2C) . Las bobinas son uniformemente separadas . Las Figuras 3A, 3B y 3C ilustran una modalidad alternativa, el componente de circuito magnético 30, que emplean tres anillos de estator que tienen tres hileras de dientes. Este arreglo encierra los arrollamientos por completo y minimiza la longitud axial de la máquina. También garantiza que ninguna de las partes de los arrollamientos exceda la longitud total de circuito magnético en una dirección perpendicular a las hileras de dientes. En la modalidad de la Figura 3, la culata 300 es formada a partir de tres anillos 310, 320 y 330 (Figuras 3B y 3C) . Los dos anillos exteriores 310, 330 son idénticos y cada uno soporta tres polos dentados (Figura 3C) . El anillo central 320 soporta los arrollamientos 342, 344 y 346 sobre los dientes 322, 324 y 326. En esta modalidad particular, las superficies superiores de los dientes 322, 324 y 326 del anillo central 320 son alargados en las direcciones axial y circunferencial. Para manufacturar el componente de circuito 30, las bobinas primero son directamente enrolladas sobre la base de sus respectivos dientes. El montaje del componente de circuito magnético entonces sigue con los dos anillos exteriores 310, 330 (Figura 3B) . Como puede observarse, las superficies superiores de los dientes son configuradas para originar las superficies superiores de los dientes que están siendo entrelazados después del montaje. En las modalidades de las Figuras 2-12, una hilera de dientes que soporta un arrollamiento se encuentra adyacente ya sea a una hilera de dientes sin arrollamientos (Figura 2) , o se encuentra intercalada entre dos hileras de dientes sin arrollamientos (Figuras 3-12) . Comparando la Figura 7 con la Figura 9, se observará que en la Figura 9 los dientes 912, 914, 916, 932, 934, 936 de los anillos exteriores 910, 930 han sido radialmente ranurados (es decir, divididos en dos, en la dirección radial, para definir un entrehierro entre ellos) . Esto sirve para conectar el entrehierro a través de la culata. Tomando en cuenta la descripción precedente, las estructuras en las Figuras 7 y 9 siempre poseen el mismo número de dientes. En general, las características de estas estructuras son que el número de bobinas Nb, el número de dientes Gl y G2 y el número de pares de polos magnéticos del inductor (la parte opuesta con respecto al entrehierro) , satisfacen las siguientes relaciones : Nb = kl.Mpk, kl es un número entero igual o más grande que 1. Gl = k2.Nb, k2 es un número entero igual o más grande que 1. G2 = Gl + k3.Nb, k3 es igual a -1 o 0 y G2>0. en donde : S Mph es el número de fases ,· Mph es más grande que 1; S P es el número de pares de polos magnéticos producidos por el inductor (la parte opuesta del motor) ; S Nb es el número total de bobinas regularmente distribuidas a lo largo de la extensión de una hilera de dientes ; S Gl es el número total de dientes en una hilera que soporta cualquier arrollamiento; y S G2 es el número total de dientes en una hilera que no soporta cualquier arrollamiento. En las modalidades de esta invención, las bobinas asociadas con cada fase son montadas en un orden de fase alrededor de la circunferencia del estator. La misma secuencia es repetida en varias ocasiones cuando una fase sea generada utilizando más de una bobina. Por ejemplo, en el caso de una máquina de tres fases, con las fases identificadas como A, B, C, el orden de las bobinas sería A, B, C si la máquina tuviera tres bobinas. El orden de las bobinas se convertiría en A, B, C, A, B, C si la máquina tuviera seis bobinas y A, B, C, A, B, C, A, B, C en el caso de nueve bobinas. Las bobinas de cada fase pueden ser conectadas, ya sea en serie o en paralelo, de acuerdo con la aplicación y el diseño. La Tabla I proporciona las características de varias estructuras de tres fases con tres bobinas, las cuales están de acuerdo con las relaciones precedentes. En la Tabla I, la secuencia de excitación de las tres bobinas se supone que es A B C. Las modalidades en las Figuras 2-4 y en las Figuras 7-11 son diseñadas de acuerdo con esta tabla. La Figura 7 ilustra un componente de circuito magnético 70 que es para uso con otra estructura (rotor o estator) que posee de catorce a dieciséis polos magnéticos en el entrehierro con el fin de conseguir el mejor funcionamiento. En la modalidad de la Figura 7, el entrehierro entre el estator y el rotor se encuentra sobre la superficie externa del componente 70. El componente de circuito magnético 70 incorpora tres hileras de dientes (Figuras 7B y 7C) . Cada hilera es situada sobre un anillo separado. Los dos anillos laterales 710, 730 son idénticos, cada uno posee seis dientes (711-716 para el anillo 710; 731-736 para el anillo 730) , no todos poseen el mismo ancho angular (véase la Figura 7C) . El anillo central 720 tiene seis polos dentados 721-726 (Figura 7C) . La distribución de los dientes en cada anillo y alrededor de cada hilera no es uniforme (véase las Figuras 7A y 7C) . Tres bobinas 741, 742 y 743 son montadas sobre el anillo central 720 (Figuras 7C) . Cada bobina es enrollada alrededor de las bases de dos dientes (por ejemplo, la bobina 742 es enrollada alrededor de los dientes 721, 722) . Por lo tanto, las bobinas no son entrelazadas. Para minimizar la longitud de las vueltas de la bobina y el volumen de alambre, se prefiere modificar el anillo central al tener dos polos dentados unidos en una base común, sobre la cual es enrollada la bobina. Esto se muestra en la modalidad de la Figura 8, y en particular en la Figura 8C, en donde los polos dentados 821 y 823 son unidos en la base 822. Del mismo modo, los polos dentados 825 y 826 son unidos en la base 824 y los polos dentados 827 y 829 son unidos en la base 828. Debido a que la posición de los dientes alrededor del entrehierro debe ser invariante, es dejada una separación para los dientes situados sobre los anillos laterales 810, 830. Como puede observarse, cada polo dentado y su base configuran una forma en Y (Figura 8C) . Los arrollamientos 842, 844 y 846 son montados sobre la porción inferior de las bases 822, 824 y 828, de manera respectiva. Puede observarse a partir de la Figura 8C que las dimensiones de las bobinas son más pequeñas que el caso en la Figura 7C. La forma de los anillos laterales también ha sido modificada, como puede observarse por comparación en 810, 830 en las Figuras 8C con 710, 730 en la Figura 7C. Estas modificaciones en el diseño de las distintas partes de circuito magnético no tienen efecto sobre el funcionamiento, excepto posiblemente con respecto al torque del diente. La estructura en la Figura 8 proporciona la ventaja de una reducción importante en la 'cantidad de cobre requerido si se compara con la estructura en la Figura 7. En la Figura 8, el entrehierro es situado sobre la parte exterior del componente de circuito magnético 80. Sin embargo, la misma técnica de tener polos dentados unidos en una base común también puede ser empleada en componentes que tienen un entrehierro interno, tal como el componente 20 en la Figura 2.

Como se explicó con anterioridad en la modalidad de la Figura 9, los dientes 912, 914 y 916 y 932, 934 y 936, han sido radialmente ranurados. Este arreglo no cambia el número de dientes, aunque permite un aumento en la frecuencia del torque del diente, ayudando de esta manera a reducir su amplitud. La Figura 9A muestra que cuando el componente de circuito magnético es ensamblado, existen quince polos dentados que cubren el entrehierro. Es posible llevar a cabo otros tipos de modificaciones en el componente de circuito magnético que afectan el torque del diente, tal como hendiduras o ranuras sobre los dientes con profundidades más bajas o perfiles especiales de los dientes. Las Figuras 10 y 11 ilustran tres componentes de circuito magnético de tres fases 1000 y 1100, de manera respectiva, cada uno de los cuales se encuentra en una armadura exterior utilizada con otro componente (un inductor, ya sea un rotor o estator; no se muestra) que produce catorce o dieciséis polos magnéticos en el entrehierro para conseguir el mejor desempeño. En cada una de estas modalidades, el entrehierro es situado sobre la superficie interna del componente. Como fue el caso con la modalidad de la Figura 9, cada uno de los componentes de circuito magnético 1000 y 1100 contiene tres hileras de dientes (Figuras 10B y 11B) . El componente 1000 está constituido de tres anillos 1010, 1020, 1030, cada uno de los cuales tiene una hilera de polos dentados. Los dos anillos exteriores 1010, 1030 son idénticos, y cada uno posee seis dientes (1011-1016 para el anillo 1010; 1031-1036 para el anillo 1030) . (Figura 10C) . El anillo central 1020 tiene nueve polos dentados (Figuras 10C) . La separación de los dientes sobre cada anillo y alrededor de cada hilera es irregular (Figuras 10A y 10C) , aunque todos los dientes tienen las mismas dimensiones circunferenciales (Figura 10A) . Como en el caso del componente en la Figura 8, los polos dentados llevados por el anillo 1020 han sido agrupados en tres, con cada grupo de tres que comparten una base común. (Figura 10C) . De esta manera, por ejemplo, los polos dentados 1021, 1022 y 1023 comparten una base común 1060. Esto reduce, en forma ventajosa, la longitud de las vueltas de la bobina y por lo tanto, la cantidad de alambre conductivo requerido. La modalidad mostrada en la Figura 11 facilita el montaje de las bobinas. Más que utilizar un anillo central, tal como el anillo 1020 en la Figura 10, la modalidad de la Figura 11 sustituye tres estructuras en forma de horquilla 1121, 1122 y 1123. Cada una de estas estructuras tiene tres polos dentados, tal como los polos dentados 1124, 1125 y 1126 de la estructura 1121. Las bobinas de alambre son directamente enrolladas sobre las bases de las estructuras 1121-1123. Cada uno de los anillos 1110 y 1130 tiene tres retenes o seguros (por ejemplo, 1131, 1132 y 1133 del anillo 1130, y 1111 del anillo 1110) en el cual las estructuras en forma de horquilla 1121, 1122 y 1123 son introducidas durante el montaje. Por lo tanto, las estructuras 1121, 1122 y 1123 son mantenidas en el lugar por medio de dos anillos laterales 1110, 1130 del componente de circuito magnético 1100 (Figura 11B) . La Tabla II muestra varias , estructuras de seis bobinas de tres fases con una secuencia de arrollamiento A, B, C, A, B, C. La Figura 12 ilustra una modalidad diseñada de acuerdo con esta tabla. Esta estructura particular, el componente de circuito magnético 1200, tiene un entrehierro en el interior de su estructura, y es para uso con un rotor, o estator, produciendo ocho polos magnéticos en el entrehierro para garantizar un desempeño máximo. De manera general, la Figura 12 ilustra las ventajas de la presente invención que pueden proporcionarse con respecto a la integración de las funciones magnética, térmica y mecánica con el resultado de minimizar el número de partes en el motor y de simplificar el montaje. Debido a la periodicidad de la secuencia de arrollamiento A, B, C, A, B, C, los dos dientes diametralmente opuestos 1233 y 1236 del anillo 1240 se encuentran en el mismo potencial magnético. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 12C, dos dientes 1233 y 1236 pueden ser unidos (y lo son) mediante una barra transversal 1237 elaborada de un material magnético. Del mismo modo, el anillo opuesto 1210 tiene los dientes 1211, 1214 unidos por una barra transversal 1217 elaborada de material magnético. Además, las barras transversales 1217 y 1237 contienen manguitos circulares .de soporte 1218 y 1238, los cuales pueden sostener el correspondiente rotor o estator (Figura 12C) . Las barras transversales no tienen efecto adverso sobre las trayectorias del flujo de inducción magnética. Estas barras pueden ser mecánicamente fijadas sobre los anillos 1210, 1230, o pueden ser fabricadas en conjunto con ellos a partir de un material magnético compuesto. Debido a que no existen arrollamientos de extremo en la presente invención, las partes adicionales elaboradas de materiales magnéticos o conductivos, tal como las pestañas, las placas que soportan las chumaceras, etc., pueden ser directamente aseguradas en las secciones del circuito magnético, las cuales no orientan el rotor en el entrehierro. Contrario a las estructuras clásicas, no es necesario utilizar un entrehierro grande (por ejemplo, de varios milímetros) , debido a que no existen arrollamientos de extremo, y debido a que los arrollamientos son magnéticamente protegidos por las partes magnéticas de las otras estructuras en la presente invención. El resultado es reducir, en forma benéfica, la longitud axial total de la máquina. También es fácil proporcionar estas estructuras con un sistema de enfriamiento, utilizando circulación de agua, ya sea la convección de aire forzado o natural u otro fluido adecuado. Se prefiere integrar el sistema de enfriamiento como parte del circuito magnético. Es posible compactar el sistema de enfriamiento con el circuito magnético como una parte única, elaborada con el mismo material magnético. Por ejemplo, la Figura 12 muestra las aletas de enfriamiento 1229 colocadas alrededor de la superficie exterior del anillo 1220 con el fin de aumentar la superficie de contacto con el aire ambiental . Estas aletas forman una parte integral del componente de circuito magnético (Figura 12A) . En la presente invención, el flujo de inducción magnética puede circular en estas aletas proporcionadas con una orientación adecuada. Con este arreglo, la disipación de calor es mejorada, sin aumentar el peso, y por lo tanto, es minimizado el tamaño total y el peso de la máquina eléctrica, y también, son incrementadas, tanto la potencia como la relación de torque-con-peso . La Tabla III presenta estructuras de dos fases con cuatro bobinas con una secuencia de bobina A B A B . La Tabla IV resume las estructuras de cinco fases, con cinco bobinas con una secuencia de orden del arrollamiento de las cinco bobinas como A B C D E. Las Figuras 5 y 6 ilustran las estructuras dibujadas a partir de esta tabla. El componente de circuito magnético 50 en la Figura 5 es utilizado con otro componente (el rotor o el estator) produciendo ocho polos magnéticos en el entrehierro. El entrehierro en estas modalidades es situado sobre la parte exterior. Como en el caso de la modalidad en la Figura 3, el componente de circuito magnético 50 de la Figura 5 es elaborado de tres anillos 510, 520 y 530, y las bobinas 542, 544, 546, 547 y 548 son montadas sobre la base de los dedos o dientes 522, 524, 526, 527 y 528, de manera respectiva del anillo central 520 (Figura 5C) . Cada uno de los dos anillos opuestos 510, 530 tiene cinco dientes (como se muestra en la Figura 5C, el anillo 510 tiene los dientes 512, 514, 516, 517 y 518, y el anillo 530 tiene los dientes 532, 534, 536, 537 y 538) . En esta modalidad, los dientes de los anillos opuestos 510, 530 poseen distintas dimensiones de aquellos situados en el anillo central 520 (Figura 5B) . Estos dientes de los anillos laterales 510, 530 se extienden en una dirección perpendicular a las hileras de dientes cuando el circuito magnético es ensamblado (Figura 5B) . La Figura 6 muestra una modalidad en la cual las superficies superiores de los dientes sobre los ' anillos opuestos 610, 630 han sido alargadas con respecto a sus bases, para ayudar al asentamiento mecánico del arrollamiento. Para facilitar el montaje de las bobinas sobre el anillo central, los dientes sobre el anillo central son segmentados. Por ejemplo, la porción superior del polo dentado 622 es dividida en tres segmentos: las porciones 622A, las cuales forman la base del polo dentado; y las extremidades de polo dentado 622B y 622C (Figuras 6B y 6C) . Por lo tanto, las bobinas pueden ser fácilmente enrolladas sobre la base. En forma subsiguiente, todo lo que es necesario para ensamblar las otras partes mecánicamente mediante encolado o atornillado, o presión o moldeo de estas partes de los dientes directamente sobre sus bases, después de haber montado el arrollamiento.

Tabla I: Ejemplos de estructuras de tres fases con tres bobinas.

Tabla II: Ejemplos de estructuras de tres fases con seis bobinas.

Tabla III: Ejemplos de estructuras de dos fases con cuatro bobinas.

Tabla IV: ejemplos de estructuras de cinco fases con cinco bobinas . La tercera modalidad de esta invención es ilustrada en la Figura 4. Para obtener una máquina con una potencia de dos veces más alta, pueden ser utilizadas dos estructuras básicas existentes idénticas, 410 y 420 (Figura 4) . El montaje de estas dos estructuras puede ser muy simple y evita la necesidad de fabricar nuevas partes. Por ejemplo, las dos estructuras idénticas 410, 420 pueden ser directamente apiladas a lo largo del eje de rotación (Figura 4B) , y sus arrollamientos pueden ser conectados en serie o en paralelo. La fijación mecánica es asegurada mediante las piezas laterales 415, 425 de cada estructura (Figura 4C) . On ligero desplazamiento puede ser opcionalmente introducido entre las dos estructuras en la dirección de movimiento, a fin de reducir el torque del diente entre las fases. Además, para aumentar el acoplamiento magnético, un anillo de separación (no se muestra) ¦ puede ser opcionalmente introducido entre las dos estructuras. Este anillo de separación es elaborado de un material magnético y se encuentra en contacto con la culata de cada estructura. Si el espesor del anillo excediera el entrehierro, entonces, las dos estructuras podrían ser significativamente desplazadas en la dirección de movimiento, con el fin de situar dos bobinas de distintos arrollamientos de fase por debajo del mismo polo magnético del inductor. Mientras que sólo algunas modalidades de la presente invención son descritas con anterioridad, es obvio que varias modificaciones o simplificaciones son posibles sin apartarse del espíritu de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

41 REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un componente de circuito magnético para uso como una armadura en movimiento o fija de una máquina eléctrica, el componente para acoplamiento magnético con un inductor tiene los polos alternativamente magnetizados Norte-Sur en la dirección de movimiento, en donde el inductor se encuentra separado del componente por un entrehierro, caracterizado porque comprende : una pluralidad de dientes, los dientes son colocados en una pluralidad de hileras; la base de cada diente en la misma hilera es conectada con una culata común; un arrollamiento de múltiples fases incluye una pluralidad de bobinas no entrelazadas, cada bobina es enrollada sobre la base de un correspondiente diente; las bobinas son uniformemente distribuidas en la dirección de movimiento. 2. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene las siguientes características: Mph>l Nb=kl.Mph kl es un número entero más grande que 0; 42 Gl=k2.Nb k2 es un número entero más grande que 0 ,- G2=Gl+k3.Nb k3 es un número entero igual a -1 o igual a 0 ; G2>0 G1<2P<3.G1 en donde Nb es el número total de bobinas, las cuales son regularmente separadas a lo largo al menos de una hilera de dientes; Gl es el número total de dientes sobre la parte que tiene un arrollamiento; G2 es el número total de dientes en la parte adyacente que no tiene arrollamiento; Mph es el número total de fases del arrollamiento; en donde el arreglo de bobina sobre la armadura sigue un orden sucesivo de secuencia de fase en la dirección de movimiento y la misma secuencia es repetida varias veces cuando cada fase tiene varias bobinas. 3. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es elaborado a partir de una pluralidad de segmentos, cada uno tiene una hilera de dientes. . El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende tres segmentos fijados juntos; con cada segmento que contiene una hilera de dientes; y con las bobinas 43 montadas sobre el segmento central y los dos segmentos opuestos son idénticos. 5. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el segmento central es formado por varias partes para facilitar el montaje de las bobinas y en donde el segmento central es mantenido en posición mediante la fijación de los dos segmentos opuestos . 6. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es elaborado al menos en parte a partir de material magnético compuesto de polvo de metal formado mediante el proceso de presión, moldeo o maquinado. 7. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es elaborado por lo menos en parte a partir de un material magnético laminado formado mediante el proceso de troquelado o maquinado. 8. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie superior de cada diente tiene una forma rectangular, triangular o trapezoidal. 9. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una pluralidad de dientes es ranurada. 44 10. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende dientes cuya superficie de contacto con el entrehierro es perfilada para proporcionar un entrehierro de espesor variable. 11. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora dientes que tienen superficies adyacentes al entrehierro las cuales son alargadas con respecto a su base en distintas direcciones. 12. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las bases de los dientes poseen secciones rectangulares, ovaladas o circulares con los lados o con las esquinas redondeadas. 13. La máquina eléctrica incluye una pluralidad de componentes de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque los componentes son apilados a lo largo de sus ejes de rotación. 14. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque incluye un sistema integral de enfriamiento elaborado de materiales magnéticos compuestos. 15. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque comprende un sistema mecánico de fijación para las 45 chumaceras o sensores de posición, integrado en los segmentos opuestos del componente de circuito magnético, y elaborado de material magnético compuesto. 16. La máquina eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la pluralidad de componentes de circuito magnético es directamente ensamblada junta . 17. La maquinaria eléctrica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque dos de los componentes de circuito magnético tienen un anillo de separación situado entre ellos, el anillo de separación es fabricado a partir de un material magnético. 18. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema integral de enfriamiento comprende material magnético compuesto que define pasajes para la circulación de un fluido de enfriamiento . 19. El componente de circuito magnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es proporcionado con un sistema de enfriamiento realizado con tubos o pasajes elaborados de un material no magnético para la circulación , de un fluido de enfriamiento, los tubos se encuentran próximos al menos a una de las bobinas- y son orientados en paralelo a una hilera de dientes. 20. El componente de circuito magnético de 46 conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada hilera de dientes comprende un segmento separado, y en donde dos segmentos opuestos son ensamblados con pestañas o barras elaboradas de un material no magnético, las pestañas o barras además son configuradas para soportar los alojamientos de chumacera para formar una máquina eléctrica con una longitud axial reducida.