ES2628387T3 - Máquina eléctrica rotatoria de tipo de entrehierro radial, soplador, compresor y acondicionador de aire - Google Patents

Abstract

Máquina eléctrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9), que comprende: un campo (1) que tiene imanes permanentes (11) que forman un número predeterminado de polos magnéticos y que rota sobre un eje de rotación (3) como centro; y un inducido (2) orientado hacia los imanes permanentes (11) a través de un entrehierro cilíndrico (4) en una dirección perpendicular al eje de rotación (3) y que tiene un número de dientes (21) mayor que el número predeterminado de polos magnéticos; y una bobina de inducido (22) enrollada de manera concentrada alrededor de una parte de bobinado de los dientes (21), en la que el campo (1) incluye además un anillo magnético (12) que se proporciona en una posición más alejada del inducido (2) que el imán permanente y que sirve como una culata trasera del imán permanente, y el anillo magnético (12) incluye un rebaje (121), del que un grosor en una dirección radial alrededor del eje de rotación (3) como centro se hace localmente delgado en un centro de polo magnético (110) que es un centro en una dirección circunferencial con respecto al eje de rotación (3) de los polos magnéticos, en la que un grosor del anillo magnético (12) en la dirección radial toma un valor (T) constante excepto en las proximidades del centro de polo magnético (110), caracterizada porque un producto de una longitud (b) de una región delgada en la dirección circunferencial en la que el anillo magnético (12) se hace lo más delgado en las proximidades del centro de polo magnético (110) y un valor obtenido restando un grosor (t) de la región delgada en la dirección radial del valor constante se define como un primer valor, un producto del valor constante y un valor obtenido dividiendo una longitud del anillo magnético (12) en la dirección circunferencial en el lado del imán permanente en la dirección circunferencial entre el número predeterminado de polos magnéticos se define como un segundo valor, y una razón (β) del primer valor con respecto al segundo valor es del 5% o más.

Description

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DESCRIPCION

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial, soplador, compresor y acondicionador de aire Campo tecnico

La presente invencion se refiere a una maquina electrica rotatoria, y mas particularmente, a una denominada maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial. La maquina electrica rotatoria puede emplearse como una fuente de accionamiento para un compresor que comprime refrigerante y para un soplador en un acondicionador de aire, por ejemplo.

Tecnica anterior

Una denominada maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial incluye un campo que rota sobre un eje de rotacion, y un inducido orientado hacia el campo a traves de un entrehierro cilmdrico en una direccion vertical al eje de rotacion. El campo incluye, por ejemplo, un iman permanente y el inducido orientado al iman permanente a traves del entrehierro cilmdrico. El inducido incluye dientes y una bobina de inducido enrollada de manera concentrada alrededor de los dientes.

Para satisfacer tanto la reduccion en una carga medioambiental, tal como el calentamiento global, como la realizacion de un entorno habitable conveniente y comodo, se aumenta adicionalmente el requisito de mejorar la eficiencia con respecto a una maquina electrica rotatoria, especialmente un motor electrico.

Por otra parte, el coste de las materias primas tambien aumenta, y existe una realidad extremadamente severa del requisito de reduccion de costes de la maquina electrica rotatoria.

Para realizar una maquina electrica rotatoria compacta y eficiente que sea capaz de satisfacer ambos requisitos, una maquina electrica rotatoria que usa un iman permanente de alto rendimiento es la mas predominante.

Cuando se usa una maquina electrica rotatoria de este tipo en diversos tipos de entornos, dependiendo de caractensticas de temperatura de unos imanes permanentes, un iman de ferrita tiene un problema de desmagnetizacion a baja temperatura, y un iman de neodimio-hierro-boro tiene un problema de desmagnetizacion a alta temperatura, por ejemplo.

En el caso del iman de neodimio-hierro-boro, por ejemplo, puede aumentarse la resistencia a la desmagnetizacion de un iman mejorando la coercitividad incluyendo disprosio y terbio. Sin embargo, estos elementos son raros y caros.

La resistencia a la desmagnetizacion tambien se mejora aumentando un grosor de un iman permanente. Sin embargo, el uso de un iman permanente grueso conduce a aumento de costes.

A continuacion se indican como documentos de la tecnica anterior que estan asociados a la presente solicitud, los documentos de patente 1 a 9. Por ejemplo, el documento de patente 1 muestra una denominada configuracion de tipo de rotor interno en la que un rotor esta situado en las proximidades de un eje de rotacion. Una culata esta situada mas cercana al eje de rotacion que un iman permanente, y se proporciona un entrehierro hueco en la culata. Segun el documento de patente 1, el flujo magnetico que se produce mediante una bobina de inducido y que provoca la accion contraria del inducido no pasa a traves del entrehierro hueco y por tanto, se impide que se produzca un circuito magnetico que provoca la accion contraria del inducido. El flujo magnetico que provoca la accion contraria del inducido actua como campo de desmagnetizacion con respecto a un iman permanente.

El documento EP 0 544 310 A2 divulga una maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial que comprende: un campo que tiene imanes permanentes que forman un numero predeterminado de polos magneticos y que rota sobre un eje de rotacion como centro; y un inducido orientado hacia los imanes permanentes a traves de un entrehierro cilmdrico en una direccion perpendicular al eje de rotacion y que tiene un numero de dientes mayor que el numero predeterminado y una bobina de inducido enrollada de manera concentrada alrededor de una parte de bobinado de los dientes, en la que el campo incluye ademas un anillo magnetico que se proporciona en una posicion mas alejada del inducido que el iman permanente y que sirve como una culata trasera del iman permanente, el anillo magnetico incluye un rebaje, del que un grosor en una direccion radial alrededor del eje de rotacion como centro se hace localmente delgado en un centro de polo magnetico que es un centro en una direccion circunferencial con respecto al eje de rotacion de los polos magneticos, en la que un grosor del anillo magnetico en la direccion radial toma un valor constante excepto en las proximidades del centro de polo magnetico.

Documentos de la tecnica anterior

Documentos de patente

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Documento de patente 1: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 2: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 3: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 4: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 5: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 6: publicacion de patente japonesa n.° 4004894

Documento de patente 7: solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el

Documento de patente 8: publicacion de patente japonesa n.° 3737492

Documento de patente 9: publicacion de patente japonesa n.° 4065829

Sumario de la invencion

Medios para resolver el problema

Sin embargo, en el documento de patente 1, una anchura de una de las partes en forma de puente entre los entrehierros huecos es extremadamente pequena, y una anchura de la otra parte en forma de puente entre los entrehierros huecos es relativamente grande. Por tanto, existe una preocupacion de que aumente una fluctuacion de par motor cuando se acciona un rotor debido a esta naturaleza asimetrica.

Aunque una anchura en una parte en direccion radial entre una superficie periferica externa de la culata y el entrehierro hueco es la mas pequena en las proximidades de una posicion central de un polo magnetico, la parte en forma de puente tiene una parte ancha, y la culata se conecta con una anchura mas grande en la ubicacion mas cercana al orificio central que el entrehierro hueco. Por tanto, la reduccion en la resistencia magnetica entre imanes permanentes adyacentes es pequena, y el flujo magnetico de desmagnetizacion no se reduce de manera efectiva.

Por otra parte, si se reduce la resistencia magnetica de la culata reduciendo su permeabilidad magnetica, se deterioran las caractensticas de par motor y la eficiencia de la maquina electrica rotatoria.

La presente invencion se ha realizado a la vista de estos problemas, y un objeto de la presente invencion es proporcionar una tecnica para mejorar de manera economica la resistencia a la desmagnetizacion de un iman permanente sin deteriorar las caractensticas de par motor y las caractensticas de eficiencia.

Medios para resolver los problemas

Un primer aspecto de una maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9) segun la presente invencion incluye un campo (1) y un inducido (2). El campo incluye imanes permanentes (11) que forman un numero predeterminado de polos magneticos, y el campo rota sobre un eje de rotacion (3). El inducido esta orientado hacia los imanes permanentes a traves de un entrehierro cilmdrico (4) en una direccion perpendicular al eje de rotacion, e incluye un numero de dientes (21) mayor que el numero predeterminado de polos magneticos, y una bobina de inducido (22) que esta enrollada de manera concentrada alrededor de una parte de bobinado de los dientes.

El campo incluye ademas un anillo magnetico (12) que se proporciona en una ubicacion mas alejada del iman permanente que el inducido y que sirve como una culata trasera del iman permanente.

El anillo magnetico incluye un rebaje (121) que tiene un grosor en una direccion radial alrededor del eje de rotacion como centro que se hace localmente delgado en un centro de polo magnetico (110) que es un centro en una direccion circunferencial con respecto al eje de rotacion de los polos magneticos. Un grosor del anillo magnetico en la direccion radial emplea un valor (T) constante en una ubicacion excepto en las proximidades del centro de polo magnetico. Un producto de una longitud (b) de una region delgada en la direccion circunferencial en la que el anillo magnetico se hace lo mas delgado en las proximidades del centro de polo magnetico y un valor obtenido restando un grosor (t) de la region delgada en la direccion radial del valor constante se define como un primer valor; un producto del valor constante y un valor obtenido dividiendo una longitud del anillo magnetico en la direccion circunferencial en el lado del iman permanente en la direccion circunferencial entre el numero predeterminado de polos magneticos se define como un segundo valor; y una razon (P) del primer valor con respecto al segundo valor es del 5% o mas.

Segun un segundo aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9) segun la presente invencion, en el primer aspecto, una razon (a) de un grosor del anillo magnetico en la direccion radial con respecto a

publico n.° 61-94548 (1986) publico n.° 11-146584 (1999) publico n.° 2002-84690 publico n.° 2002-112479 publico n.° 2003-143788

publico n.° 2004-104962

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una anchura (W) de la parte de bobinado en la direccion circunferencial tal como se observa a partir del eje de rotacion es de 0,3 o menos en el centro de polo magnetico con respecto a la direccion circunferencial.

En un tercer aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9) de la presente invencion, en el primer aspecto, la razon (a) del grosor del anillo magnetico en la direccion radial con respecto a la anchura (W) de la parte de bobinado en la direccion circunferencial tal como se observa a lo largo del eje de rotacion es de 0,1 o mas en el centro de polo magnetico en la direccion circunferencial.

Segun un cuarto aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9) de la presente invencion, en el primer aspecto, el anillo magnetico tiene una configuracion en la que una pluralidad de cuerpos magneticos estan conectados entre sf en la direccion circunferencial. Preferiblemente, cada uno de los cuerpos magneticos que configuran el anillo magnetico tiene una forma sustancialmente de arco, y el rebaje esta situado en una parte en la que los cuerpos magneticos estan conectados entre st

En los aspectos primero a cuarto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9), una razon del numero de dientes con respecto al numero predeterminado es de 3/2, por ejemplo. El campo rota en el lado de una periferia externa del inducido, por ejemplo.

Los aspectos primero a cuarto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9) pueden emplearse para un soplador o un compresor. El soplador y el compresor pueden proporcionarse en un acondicionador de aire.

Efectos de la invencion

Segun el primer aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial de la presente invencion, el campo de desmagnetizacion aplicado al iman permanente se reduce cuando se aplica corriente sin reducir el flujo magnetico de campo que se une con la bobina de inducido del iman permanente cuando no se aplica corriente y por tanto, se mejora la resistencia a la desmagnetizacion sin reducir el par motor. De manera adicional, un efecto para reducir la razon de desmagnetizacion se vuelve notable mejorando la resistencia magnetica en la region delgada.

Segun el segundo aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial de la presente invencion, se vuelve facil controlar la resistencia a la desmagnetizacion usando una longitud de una region en la que el anillo magnetico se vuelve localmente delgado.

Segun el tercer aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial de la presente invencion, proporcionando el rebaje, es posible suprimir la reduccion en la tension inductiva.

Segun una configuracion deseable del cuarto aspecto de la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial de la presente invencion, es posible mejorar ademas la resistencia magnetica en una posicion en la que se proporciona el rebaje.

Objetos, caractensticas, aspectos y logros de la presente invencion se haran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada y los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de los dibujos

Las figuras 1 y 2 son vistas en seccion que muestran una configuracion de una maquina electrica rotatoria segun una realizacion de la presente invencion;

la figura 3 es una vista en seccion que muestra una lmea de flujo magnetico que fluye a traves de una maquina electrica rotatoria de una configuracion convencional cuando no se aplica corriente;

la figura 4 es una vista en seccion que muestra una lmea de flujo magnetico que fluye a traves de la maquina electrica rotatoria segun una realizacion de la presente invencion cuando no se aplica corriente;

la figura 5 es una vista en seccion que muestra una lmea de flujo magnetico que fluye a traves de una maquina electrica rotatoria de una configuracion convencional cuando se aplica corriente;

la figura 6 es una vista en seccion que muestra una lmea de flujo magnetico que fluye a traves de la maquina electrica rotatoria segun una realizacion de la presente invencion cuando se aplica corriente;

la figura 7 es una grafica que muestra una relacion entre corriente de desmagnetizacion y una razon de desmagnetizacion de un iman permanente;

la figura 8 es una grafica que muestra una relacion entre la corriente de desmagnetizacion y una razon relativa de desmagnetizacion;

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la figura 9 es una grafica que muestra una relacion entre una razon a y un efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion (c«b);

la figura 10 es una grafica que muestra una relacion entre la razon a y el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion (c > b);

la figura 11 es una grafica que muestra una relacion entre una longitud b y una cantidad de reduccion de tension inductiva;

la figura 12 es una grafica que muestra una relacion entre un efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion y una razon P; y

la figura 13 es una vista en seccion que muestra una configuracion de un anillo magnetico.

Descripcion de la realizacion <<Descripcion de la configuracion>>

La figura 1 es una vista en seccion que muestra una configuracion de maquina electrica rotatoria 9 segun una realizacion de la presente invencion. La figura 1 es una vista en seccion que es perpendicular a un eje de rotacion 3. La maquina electrica rotatoria 9, que incluye un campo 1 que rota sobre el eje de rotacion 3 como un centro de rotacion, y un inducido 2 orientado hacia el campo 1 a traves de un entrehierro cilmdrico 4 en una direccion perpendicular al eje de rotacion 3, tiene una configuracion de tipo de entrehierro radial. En el presente documento, se muestra a modo de ejemplo una configuracion de una denominada maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial de tipo de rotor externo en la que el campo 1 rota sobre un lado periferico externo del inducido 2.

El campo 1 incluye imanes permanentes 11 para formar un numero predeterminado de polos magneticos, y el inducido 2 esta orientado hacia los imanes permanentes 11 a traves de un entrehierro 4. El inducido 2 incluye dientes 21 y una bobina de inducido 22 que esta enrollada de manera concentrada alrededor de los dientes 21.

Cada uno de los dientes 21 incluye una parte de bobinado 211 alrededor de la cual esta enrollada la bobina de inducido 22, y una pestana 212 que se extiende en una direccion circunferencial en un extremo de la parte de bobinado 211 en el lado del iman permanente 11.

La bobina de inducido 22 no implica un unico alambre conductor que configura la bobina de inducido 22, sino que la bobina de inducido 22 implica un modo de alambre conductor que se enrolla de manera colectiva a menos que se indique de otra manera en la presente solicitud. Puede decirse lo mismo tambien en los dibujos. Tambien se omiten en los dibujos una lmea de comienzo de bobinado, una lmea de fin de bobinado y una lmea que conecta ambas lmeas entre sf

El numero de dientes 21 es mayor que el numero (el numero predeterminado anteriormente descrito) de polos magneticos. Por ejemplo, una razon del numero de dientes 21 con respecto al numero de polos magneticos es de 3/2. La figura 1 muestra que el numero de dientes 21 es doce y el numero de polos magneticos es ocho.

En el presente documento, se muestra a modo de ejemplo un caso en el que un iman permanente 11 forma un polo magnetico, y se proporcionan ocho imanes permanentes 11. Con respecto a esto, puede emplearse un iman de resina anular en lugar del iman permanente 11. En este caso, se forman alternativamente una parte magnetizada y una parte no magnetizada, y las partes magnetizadas corresponden a los imanes permanentes 11 mostrados en la figura 1.

El campo 1 incluye ademas un anillo magnetico 12 que sirve como una culata trasera. Espedficamente, el anillo magnetico 12 se proporciona en una posicion mas alejada del inducido 2 que el iman permanente 11. Por ejemplo, el anillo magnetico 12 puede estar formado por hojas de acero magneticas laminadas.

Cada uno de los inducidos 2 incluye ademas un anillo 20 magnetico que conecta los dientes 21 entre sf Espedficamente, el anillo 20 magnetico se proporciona en una posicion mas alejada del campo 1 que los dientes 21.

La figura 2 es una vista en seccion ampliada de una parte de la figura 1. El anillo magnetico 12 incluye un rebaje 121 en el centro de polo magnetico 110. El centro de polo magnetico 110 es un centro del polo magnetico en la direccion circunferencial del eje de rotacion 3. Un grosor del rebaje 121 en una direccion radial alrededor del eje de rotacion 3 como centro se hace delgado localmente.

Espedficamente, cada uno de los rebajes 121 incluye una superficie inferior 123 y una superficie lateral 122. De la superficie lateral el anillo magnetico 12 en la direccion radial, una superficie 120 que esta mas alejada del inducido 2 que el iman permanente 11, se extiende desde una posicion en la que no se proporciona el rebaje 121 hasta la superficie inferior 123 a traves de la superficie lateral 122. En una posicion en la que se proporciona la superficie

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inferior 123, el anillo magnetico 12 tiene un grosor t en la direccion radial, y esto puede entenderse como un grosor del anillo magnetico 12 en la direccion radial en el centro de polo magnetico 110.

Como referencia futura, se introducen una longitud b de la superficie inferior 123 en la direccion circunferencial, una longitud c de una abertura del rebaje 121 en la direccion circunferencial, y una anchura W de la parte de bobinado 211 en la direccion circunferencial. La longitud b puede entenderse como una longitud circunferencial de una region delgada en la que el anillo magnetico 12 se hace lo mas delgado en las proximidades del centro de polo magnetico 110. Esta region delgada es una parte del anillo magnetico 12 en una posicion en la que se proporciona la superficie inferior 123.

<<Influencia de rebaje 121 sobre el flujo magnetico>>

Ambas figuras 3 y 4 muestran una lmea de flujo magnetico del flujo magnetico de campo en una seccion transversal que es perpendicular al eje de rotacion 3 (vease la figura 1). En ambas figuras 3 y 4, se omiten ilustraciones de las bobinas de inducido 22 (veanse las figuras 1 y 2), y se muestra una lmea de flujo magnetico cuando no fluye corriente a traves de las bobinas de inducido 22.

La figura 3 muestra un caso en el que el anillo magnetico 12 no esta dotado del rebaje 121, y la figura 4 muestra un caso en el que el anillo magnetico 12 esta dotado del rebaje 121. La figura 3 debe mostrar una lmea de flujo magnetico del flujo magnetico de campo que fluye a traves de una maquina electrica rotatoria de una configuracion convencional.

Comparando las figuras 3 y 4 entre sf, se encuentra que el flujo magnetico de campo que fluye desde el iman permanente 11 hasta los dientes 21 no se reduce aunque exista el rebaje 121. Es decir, aunque exista el rebaje 121, debido a que no se reduce el flujo magnetico de campo que se une con la bobina de inducido 22, no se reduce el par motor.

Se espera que esto sea porque dado que el rebaje 121 se proporciona en el centro de polo magnetico 110, el flujo magnetico de campo desde el iman permanente 11 puede fluir a cualquiera de ambos lados del rebaje 121 en la direccion circunferencial.

Especialmente cuando una razon del numero de dientes 21 con respecto al numero de polos magneticos es de 3/2, haciendo referencia a la figura 1, uno de los dientes 21 (mostrado como diente 21a en la figura 1) que es opuesto a uno de los rebajes 121 (mostrado como rebaje 121a en la figura 1) es adyacente, en la direccion circunferencial, a uno de los dientes 21 (mostrado como diente 21d en la figura 1) que es opuesto a otro rebaje 121 (mostrado como rebaje 121d en la figura 1) al tiempo que se intercalan dos dientes 21 (mostrados como dientes 21b y 21c en la figura 1). Los dientes 21b y 21c estan situados simetricamente en la direccion circunferencial con respecto al rebaje 121 (mostrado como rebaje 121b en la figura 1) que esta intercalado por los rebajes 121a y 121d en la direccion circunferencial. Por tanto, tambien a partir de esta situacion simetrica, se espera que la existencia del rebaje 121 no reduzca el flujo magnetico de campo que se une con la bobina de inducido 22.

Ambas figuras 5 y 6 muestran una lmea de flujo magnetico en una seccion transversal que es perpendicular al eje de rotacion 3 (vease la figura 1). En ambas figuras 5 y 6, se omite la ilustracion de las bobinas de inducido 22 (veanse las figuras 1 y 2), y se muestra una lmea de flujo magnetico del campo magnetico (denominado “campo magnetico de inducido”, a continuacion en el presente documento) generado por corriente que fluye a traves de las bobinas de inducido 22.

Se muestra un caso en el que fluye corriente a traves de las bobinas de inducido 22 en una direccion en la que se generan campos magneticos de inducido de fase inversa en dientes 21 adyacentes. Por ejemplo, cuando la maquina electrica rotatoria 9 se acciona mediante CA trifasica, se generan campos magneticos de inducido que tienen diferencia de fase de 120° o de 240° entre sf en los dientes 21 adyacentes. Por tanto, las figuras 3 y 4 muestran patrones en los que el campo magnetico de inducido es el mas propenso a fluir entre los dientes 21 adyacentes.

La figura 5 muestra un caso en el que el anillo magnetico 12 no esta dotado del rebaje 121, y la figura 6 muestra un caso en el que el anillo magnetico 12 esta dotado del rebaje 121. La figura 5 debe mostrar una lmea de flujo magnetico de campo magnetico de inducido que fluye a traves de una maquina electrica rotatoria de una configuracion convencional.

Cuando la polaridad del campo magnetico de inducido es opuesta a la del flujo magnetico de campo, el campo magnetico de inducido que fluye a traves del iman permanente 11 funciona como campo magnetico de desmagnetizacion. Por tanto, una ubicacion en la que se saturan las lmeas de flujo magnetico en el iman permanente 11 mostrado en las figuras 5 y 6 puede entenderse como una ubicacion en la que se hace notable la desmagnetizacion del iman permanente 11.

Cuando el rebaje 121 no se proporciona tal como se muestra en la figura 5, en el iman permanente 11 al que se oponen los dientes 21 (dientes 21 izquierdos en la figura 5: que corresponden al diente 21d en la figura 1), la

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concentracion de flujos magneticos no es notable. Sin embargo, cuando un diente 21 (dientes 21 derechos en la figura 5: que corresponden al diente 21c en la figura 1) es opuesto a un extremo circunferencial del iman permanente 11, la concentracion de flujos magneticos se hace notable en el extremo circunferencial del iman permanente 11.

Por otra parte, en la configuracion mostrada en la figura 6, la concentracion de flujos magneticos es moderada en el extremo circunferencial del iman permanente 11. Esto es deseable en cuanto a moderar la desmagnetizacion del iman permanente 11.

Tal como se describio anteriormente, segun la maquina electrica rotatoria 9, no se reduce el flujo magnetico de campo que se une con la bobina de inducido 22 del iman permanente 11 cuando no se aplica corriente, se reduce el campo magnetico de desmagnetizacion aplicado al iman permanente 11 cuando se aplica corriente y por tanto, se mejora la resistencia a la desmagnetizacion sin deteriorar las caractensticas de par motor y las caractensticas de eficiencia.

Ademas, debido a que esta mejora se proporciona mediante la existencia del rebaje 121, esta mejora puede realizarse mediante una tecnica economica.

La figura 7 es una grafica que muestra a modo de ejemplo una relacion entre corriente que genera el campo magnetico de inducido (en el presente documento, esta corriente se define como “corriente de desmagnetizacion” mientras que se centra la atencion en el efecto de desmagnetizar el iman permanente 11) y una razon de desmagnetizacion del iman permanente 11. Una lmea curva g11 muestra una relacion en esta realizacion, es decir, una relacion entre la corriente de desmagnetizacion y una razon de desmagnetizacion cuando se proporciona el rebaje 121. Una lmea curva g12 muestra una relacion en una configuracion convencional, es decir, una relacion entre la corriente de desmagnetizacion y una razon de desmagnetizacion cuando no se proporciona el rebaje 121. Para comparar estas dos relaciones, se emplea “por unidad” (expresado como “p. u.” en la figura 7) como unidades tanto de la corriente de desmagnetizacion como de la razon de desmagnetizacion.

Con respecto a esto, la razon de desmagnetizacion se define de la siguiente manera. La tension inductiva obtenida accionando la maquina electrica rotatoria 9 a velocidad de rotacion constante antes de aplicar la corriente de desmagnetizacion se define como V1, la tension inductiva obtenida accionando la maquina electrica rotatoria 9 a la misma velocidad de rotacion constante despues de que el iman permanente 11 se desmagnetice una vez aplicando corriente de desmagnetizacion se define como V2, la razon de desmagnetizacion se obtiene mediante (V2/V1 -1), y esto se expresa mediante un metodo por unidad. En el presente documento, una razon de desmagnetizacion se define como -1 p.u. cuando la lmea curva g12 tiene corriente de desmagnetizacion de 1 p.u.

Tal como resulta evidente a partir de la comparacion entre las lmeas curvas g11 y g12, proporcionar el rebaje 121 reduce la razon de desmagnetizacion. Es decir, puede encontrarse que se modera la desmagnetizacion del iman permanente 11.

La figura 8 es una grafica que muestra una relacion entre la corriente de desmagnetizacion y una razon relativa de desmagnetizacion. La lmea curva g21 muestra una razon de un valor tomado por la lmea curva g11 con respecto a un valor tomado por la lmea curva g12 en la figura 7. Es decir, se indica que cuanto mas pequeno es un valor tomado por la lmea curva g21, mas fuerte se vuelve un grado de efecto en el que se modera la desmagnetizacion del iman permanente 11 mediante el rebaje 121 (denominado “efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion”, a continuacion en el presente documento).

Cuando la corriente de desmagnetizacion es pequena (menos que 0,4 p.u.), debido a que no se genera desmagnetizacion en el iman permanente 11 (razon de desmagnetizacion = 0 p.u.), no puede encontrarse el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion producido por el rebaje 121. Sin embargo, cuando la corriente de desmagnetizacion es grande (0,4 p.u. o mas), puede encontrarse que el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion es grande.

Vease que la lmea curva g21 toma un valor mmimo local alrededor de una ubicacion en la que la corriente de desmagnetizacion se vuelve de 0,8 p.u. en la figura 8. Sin embargo, esto muestra que, tal como se muestra mediante la lmea curva g12 en la figura 7, la contribucion en la razon de desmagnetizacion de la corriente de desmagnetizacion se vuelve saturada cuando no se proporciona el rebaje 121, en lugar del efecto producido por el rebaje 121 dependiendo de la corriente de desmagnetizacion.

<<Forma preferible del rebaje 121>>

El rebaje 121 puede entenderse como una forma en la que se reduce un grosor radial del anillo magnetico 12. Por tanto, se introduce una razon a de un grosor radial del anillo magnetico 12 con respecto a una anchura W de los dientes 21. Tal como se describio anteriormente, el rebaje 121 tiene la superficie inferior 123, el anillo magnetico 12 tiene el grosor radial t en la posicion en la que se proporciona la superficie inferior 123, y el grosor radial puede entenderse como un grosor radial del anillo magnetico 12 en el centro de polo magnetico 110. Por tanto, a se vuelve

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igual a t/W en la posicion en la que se proporciona el rebaje 121.

Una razon a de este tipo se introduce debido al siguiente motivo. Con respecto a la resistencia magnetica al flujo magnetico que fluye entre el inducido 2 y el campo 1, la anchura W es dominante en el inducido 2, y un grosor del anillo magnetico 12 es dominante en el campo 1. Por tanto, puede encontrarse que cuanto menor es la razon a, la resistencia magnetica al flujo magnetico que fluye entre el inducido 2 y el campo 1 recibe mas intensamente la influencia de un grosor del anillo magnetico 12.

En una posicion en la que se proporciona el rebaje 121, es decir, en el centro de polo magnetico 110, a es igual a t/W tal como se describio anteriormente. Por tanto, la razon a esta fijada en esta posicion y se tiene en cuenta, y a continuacion se considerara un valor preferible de la razon a.

Ambas figuras 9 y 10 son graficas que muestran una relacion entre la razon a y el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion. En el presente documento, una razon de desmagnetizacion cuando no se proporciona el rebaje 121 se define como D1, una razon de desmagnetizacion cuando se proporciona el rebaje 121 se define como D2, y el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion se expresa mediante el porcentaje (D1 - D2)/D1.

La figura 9 muestra un caso en el que una longitud c circunferencial de la abertura del rebaje 121 se establece 0,1 [mm] mas larga que la longitud b. Este caso corresponde a una configuracion en la que la superficie lateral 122 es sustancialmente paralela a una direccion radial en la posicion en la que se proporciona la superficie lateral 122, y se proporciona una redondez de radio de 0,05 [mm] entre el par de superficie lateral 122 y la superficie 120.

La figura 10 muestra un caso en el que la longitud c se establece mas larga que un valor b en dos veces un valor (T-t). Con respecto a esto, se introduce un grosor T radial (se emplea un valor constante excepto en las proximidades del centro de polo magnetico 110: en el presente documento, aproximadamente de 5 a 6 [mm]) del anillo magnetico 12 en una posicion en la que no se proporciona el rebaje 121. En este caso, la superficie lateral 122 tiene una forma aproximadamente de arco en la que un angulo de centro es de 90° entre la superficie inferior 123 y la superficie 120.

En la figura 9, las lmeas curvas g31, g32, g33, g34 y g35 muestran la relacion descrita anteriormente cuando la longitud b circunferencial de la superficie inferior 123 tiene valores de 0,25, 0,5, 2,0, 4,0 y 6,0 [mm], respectivamente.

En la figura 10, las lmeas curvas g41, g42, g43, g44 y g45 muestran la relacion descrita anteriormente cuando la longitud b circunferencial de la superficie inferior 123 toma valores de 0,25, 0,5, 2,0, 4,0 y 6,0 [mm], respectivamente.

Debido a que cuanto mas grande es el valor de la longitud b, mayor es la influencia del rebaje 121 sobre la resistencia de flujo magnetico, las lmeas curvas g31, g32, g33, g34 y g35 aumentan en este orden, y las lmeas curvas g41, g42, g43, g44 y g45 aumentan en este orden. Sin embargo, se encuentra que cada una de las lmeas curvas no muestra tantos efectos si a es mayor que 0,3. Tambien se encuentra que la influencia de la longitud c es pequena.

En otras palabras, se encuentra que si la razon a en el centro de polo magnetico 110 es de 0,3 o menor, se vuelve facil controlar la resistencia a la desmagnetizacion usando el valor b.

La figura 11 es una grafica que muestra una relacion entre la longitud b y la cantidad de reduccion de tension inductiva que es una cantidad de reduccion de par motor. En el presente documento, usando la tension inductiva V1 descrita anteriormente, la cantidad de reduccion de tension inductiva expresa, en terminos de porcentaje, [(V1 cuando no se proporciona rebaje 121) - (V1 cuando se proporciona rebaje 121)] / (V1 cuando no se proporciona el rebaje 121). A partir de los datos usados en las figuras 9 y 10, se representa graficamente la figura 11 usando datos de que la razon a es de 0,05, 0,1 y 0,2, y se expresan mediante las lmeas curvas g53, g52 y g51. Con respecto a esto, en puntos de origen, se anaden cuadrados negros a los casos en los que no se proporciona el rebaje 121.

Se encuentra que la lmea curva g53 recibe de manera notable influencia de la longitud b en comparacion con las lmeas curvas g52 y g51, una cantidad de reduccion de la tension inductiva V1 es notablemente grande, y la cantidad de reduccion de par motor se vuelve grande.

Por tanto, desde el punto de vista de reduccion de la tension inductiva V1 producida por la formacion del rebaje 121, es decir, desde el punto de vista de suprimir la reduccion de par motor, es deseable que la razon a en el centro de polo magnetico 110 sea de 0,1 o mas.

Ademas, ya que el rebaje 121 tiene una forma de manera que una parte del anillo magnetico 12 tiene muescas, a medida que una region rodeada por el rebaje 121 se vuelve mas amplia, el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion se vuelve mas alto. Por consiguiente, el valor (T -1) descrito anteriormente se usa como tamano radial de la region en la direccion radial, y la longitud b se emplea como tamano de esta region en la direccion circunferencial. Un area de una region que tiene muescas del anillo magnetico 12 por un polo magnetico tal como se

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

observa a lo largo del eje de rotacion 3 se estima mediante un primer valor (T- t)b.

Por otra parte, si no se proporciona el rebaje 121 un area del anillo magnetico 12 por un polo magnetico tal como se observa a lo largo del eje de rotacion 3 se estima mediante un segundo valor (L/G)T. En este caso, se introducen una longitud L circunferencial del anillo magnetico 12 en el lado del iman permanente 11 en la direccion circunferencial, y el numero G de polos magneticos.

Por consiguiente, cuanto mayor es una razon p= [(T- t)b] / [(L/G)T] que es una tasa del primer valor con respecto al segundo valor, mas notable se vuelve la contribucion del rebaje 121 por un polo magnetico. Es decir, cuanto mayor es la razon p, mas alta se vuelve la resistencia magnetica en la region delgada y el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion se vuelve notable.

La figura 12 es una grafica que muestra una relacion entre el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion y la razon p, y la razon p se muestra en terminos de porcentaje.

En la figura 12 se emplean diversos valores como la razon a y las longitudes b y c. Sin embargo, se encuentra que, en general, cuando la razon p es del 5% o mas, la variacion en el efecto de reduccion de razon de desmagnetizacion es pequena y un grado del mismo tambien es notable.

A partir del motivo descrito anteriormente, la razon a es preferiblemente de 0,3 o menos (veanse las figuras 9 y 10) y es mas preferiblemente de 0,1 o mas (vease la figura 11). Es deseable que la razon p sea del 5% o mas (vease la figura 12), pero desde el punto de vista descrito anteriormente, es deseable que se establezcan especificaciones de manera que la razon a se vuelva de 0,3 o menos.

<<Modificacion>>

La figura 13 es una vista en seccion que muestra el anillo magnetico 12 que tiene una configuracion en la que una pluralidad de cuerpos magneticos 129 estan conectados entre sf en la direccion circunferencial. En la figura 13, se aumentan adicionalmente las partes en las proximidades del rebaje 121 mostrado en la figura 2. Cada uno de los cuerpos magneticos 129 tiene una forma sustancialmente de arco, por ejemplo.

Cuando la pluralidad de cuerpos magneticos 129 estan situados y conectados de esta manera, es deseable que una posicion conectada de los mismos sea una posicion en la que esta situado el rebaje 121. Esto es porque la resistencia magnetica en esta posicion puede mejorarse adicionalmente.

Los extremos circunferenciales 128 de cada uno de los cuerpos magneticos 129 tienen concavidad y convexidad, y los extremos circunferenciales 128 de los cuerpos magneticos 129 adyacentes se ajustan entre sr Esto es deseable en cuanto a la reduccion del numero de partes y reduccion de costes.

Desde el punto de vista de la mejora de las propiedades de resistencia contra una fuerza centnfuga del campo 1 y la mejora de la rigidez mecanica, tambien es deseable adherir y unir los cuerpos magneticos 129 entre sf y los imanes permanentes 11 mediante adhesivo (resina epoxica, por ejemplo).

De manera alternativa, pueden formarse en el anillo magnetico 12 orificios huecos en los que se proporcionan los imanes permanentes 11, pueden inyectarse y moldearse imanes de union en los orificios huecos, y los imanes permanentes 11 pueden fijarse al anillo magnetico 12.

Ademas, el campo 1 completo puede moldearse con resina en un estado en el que los cuerpos magneticos 129 se unen mecanicamente entre sr Esto es deseable debido a que el anillo magnetico 12 esta restringido en cuanto a deformacion cuando se acciona la maquina electrica rotatoria 9 o cuando se aplica una fuerza electromagnetica.

Por supuesto, el objeto puede lograrse combinando estas tecnicas de manera compuesta.

<<Aplicacion en un acondicionador de aire>>

La maquina electrica rotatoria 9 puede aplicarse a un acondicionador de aire. Mas espedficamente, la maquina electrica rotatoria 9 se emplea en un compresor o un soplador incluido en el acondicionador de aire. El compresor funciona para comprimir refrigerante. El soplador funciona para enviar aire al intercambiador de calor que vaporiza o condensa refrigerante.

Aunque la presente invencion se ha descrito en detalle, la anterior descripcion es un ejemplo en todos los aspectos, y la presente invencion no se limita al ejemplo. Debe observarse que numerosas modificaciones que no se muestran a modo de ejemplo pueden realizarse sin apartarse del alcance de la presente invencion.

Claims (9)

1.

10

15

20

25

30

35

2.

40

3. 45

4.

50

5.

55 6.

60 7.

REIVINDICACIONES

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial (9), que comprende:

un campo (1) que tiene imanes permanentes (11) que forman un numero predeterminado de polos magneticos y que rota sobre un eje de rotacion (3) como centro; y

un inducido (2) orientado hacia los imanes permanentes (11) a traves de un entrehierro cilmdrico (4) en una direccion perpendicular al eje de rotacion (3) y que tiene un numero de dientes (21) mayor que el numero predeterminado de polos magneticos;

y una bobina de inducido (22) enrollada de manera concentrada alrededor de una parte de bobinado de los dientes (21), en la que

el campo (1) incluye ademas un anillo magnetico (12) que se proporciona en una posicion mas alejada del inducido (2) que el iman permanente y que sirve como una culata trasera del iman permanente,

y el anillo magnetico (12) incluye un rebaje (121), del que un grosor en una direccion radial alrededor del eje de rotacion (3) como centro se hace localmente delgado en un centro de polo magnetico (110) que es un centro en una direccion circunferencial con respecto al eje de rotacion (3) de los polos magneticos,

en la que un grosor del anillo magnetico (12) en la direccion radial toma un valor (T) constante excepto en las proximidades del centro de polo magnetico (110),

caracterizada porque

un producto de una longitud (b) de una region delgada en la direccion circunferencial en la que el anillo magnetico (12) se hace lo mas delgado en las proximidades del centro de polo magnetico (110) y un valor obtenido restando un grosor (t) de la region delgada en la direccion radial del valor constante se define como un primer valor,

un producto del valor constante y un valor obtenido dividiendo una longitud del anillo magnetico (12) en la direccion circunferencial en el lado del iman permanente en la direccion circunferencial entre el numero predeterminado de polos magneticos se define como un segundo valor,

y una razon (P) del primer valor con respecto al segundo valor es del 5% o mas.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1, en la que una razon (a) de un grosor del anillo magnetico (12) en la direccion radial con respecto a una anchura (W) de la parte de bobinado en la direccion circunferencial tal como se observa a lo largo del eje de rotacion (3) es de 0,3 o menos en el centro de polo magnetico (110) con respecto a la direccion circunferencial.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que una direccion de apertura de dicho rebaje (121) es opuesta a dicho inducido (2).

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1, en la que una razon (a) de un grosor del anillo magnetico (12) en la direccion radial con respecto a una anchura (W) de la parte de bobinado en la direccion circunferencial tal como se observa a lo largo del eje de rotacion (3) es de 0,1 o mas en el centro de polo magnetico (110) con respecto a la direccion circunferencial.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1, en la que el anillo magnetico (12) tiene una configuracion en la que una pluralidad de cuerpos magneticos estan conectados entre sf en la direccion circunferencial.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 5, en la que cada uno de los cuerpos magneticos que configuran el anillo magnetico (12) tiene forma sustancialmente de arco, y

el rebaje (121) esta situado en una parte en la que los cuerpos magneticos estan conectados entre sf.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1, en la que una razon del numero de dientes (21) con respecto al numero predeterminado es de 3/2.

Maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun la reivindicacion 1, en la que el campo (1) rota sobre un lado periferico externo del inducido (2).

9.

Soplador que tiene la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun una cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 8.

10. 5

Compresor que tiene la maquina electrica rotatoria de tipo de entrehierro radial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para comprimir refrigerante.

11.

Acondicionador de aire que tiene el soplador segun la reivindicacion 9.

12. 10

Acondicionador de aire que tiene el compresor segun la reivindicacion 10.