MX2012004285A - Motor de entrehierro axial. - Google Patents

Abstract

El problema es proporcionar un motor de entrehierro axial utilizando magnetos que no son de tierras raras, como un motor de entrehierro axial capaz de suprimir reducción en par de torsión magnético e incrementar el par de torsión de reluctancia. Una solución al problema se da por un motor de entrehierro axial 10, que tiene un rotor 11 y un par de estatores 21 colocados opuestos al rotor 11, de manera tal que el rotor 11 se empareda entre los estatores a través de un espacio o entrehierro G en una dirección del eje de rotación ha del rotor 11, en donde el rotor 11 tiene una pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 dispuestos separados entre sí sobre una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación ha y una pluralidad de miembros magnéticos 15 dispuestos a través de un miembro no magnético 17c o semejante, entre la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13, en donde la permeabilidad magnética de la pluralidad de miembros magnéticos 15 es mayor que la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 y en donde la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 y la pluralidad de miembros magnéticos 15 definen caras opuestas 11S del rotor 11 al par de estatores 21.

Description

MOTOR DE ENTREHIERRO AXIAL Campo Técnico La presente invención se refiere a un motor de entrehierro axial.

Antecedentes de la Invención Los motores de entrehierro axial conocidos tienen un rotor, y un estator o estatores colocados opuestos al rotor a través de un entrehierro en dirección del eje de rotación del rotor, incluyen por ejemplo, aquellos descritos en las Literaturas de Patentes 1 a 4 a continuación.

En los motores de entrehierro axial descritos en las Literaturas de Patentes 1 a 4 a continuación, el rotor tiene magnetos permanentes dispuestos separados entre si en la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, y miembros magnéticos suaves dispuestos entre estos magnetos permanentes (miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes) . Estas Literaturas de Patente describen que los miembros magnéticos suaves dispuestos como se describió anteriormente provocan un aumento en par de torsión de reluctancia y de esta manera aumenta el par de torsión del motor .

Lista de Citas Literaturas de Patentes Literatura de Patentes 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2006-50706 Literatura de Patentes 2: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2008-278649 Literatura de Patentes 3: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2008-199895 Literatura de Patentes 4: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2005-94955 Compendio de la Invención Problema Técnico Los magnetos permanentes empleados en los rotores de los motores de entrehierro axial como se describió anteriormente, en general son magnetos de tierras raras que tienen una gran densidad de flujo magnético remanente. Sin embargo, localidades de tierras raras tales como neodimio (Nd) y disprosio (Dy), que son materias primas de los magnetos de tierras raras, se localizan en regiones especificas y la cantidad de su uso ha incrementado rápidamente en los últimos años. Por esta razón, las tierras raras tienen desventajas en términos de estables suministro y precio .

Por lo tanto, puede contemplarse que magnetos que no son de tierras raras, tales como magnetos de ferrita, se emplean en lugar de los magnetos de tierras raras, como los magnetos permanentes empleados en los rotores de los motores de entrehierro axial. Sin embargo, surgirá el problema como se describe a continuación si los magnetos de tierras raras se reemplazan por magnetos que no son de tierras raras en los motores de entrehierro axial convencionales.

Específicamente, ya que la densidad de flujo magnético remanente de los magnetos que no son de tierras raras es menor que la de los magnetos de tierras raras, el par de torsión de magneto disminuye por ese grado. Por esta razón, es preferible adoptar un motor de entrehierro axial que tiene una capacidad de configuración de suprimir la reducción en par de torsión magnético e incrementar el par de torsión de reluctancia. Sin embargo, cuando se reemplazan los magnetos de tierras raras por magnetos que no son de tierras raras en motores de entrehierro axial convencionales, es difícil lograr ambos.

Por ejemplo, el rotor del motor de entrehierro axial descrito en la Literatura de Patentes 1 anterior, se proporciona con un núcleo posterior de rotor de un material magnético suave en las caras del lado del estator de los magnetos permanentes. En el rotor del motor de entrehierro axial descrito en la Literatura de Patentes 2 anterior, cada uno de los magnetos permanentes está emparedado entre un par de cuerpos magnéticos de un material magnético suave en la dirección del eje de rotación. Es decir, el par de cuerpos magnéticos del material magnético suave se proporciona en dos caras de cada magneto permanente de los lados de estator en pares.

En los motores de entrehierro axial descritos en las Literaturas de Patentes 1 y 2 anteriores, por lo tanto los magnetos que no son de tierras raras se vuelven más delgados debido a que el o los miembros dispuestos en las caras del lado del estator de los magnetos permanentes, para resultar en una falla en incrementar una velocidad del volumen de los magnetos que no son de tierras raras al volumen total del rotor. Como resultado, debido a que fue difícil incrementar la velocidad del volumen de los magnetos que no son de tierras raras al volumen total del rotor, fue difícil suprimir la reducción en par de torsión del magneto. - Además, ya que el o los miembros del material magnético suave se disponen en las caras laterales del estator de los magnetos permanentes, flujos magnéticos generados de los estatores son atraídos hacia los cuerpos magnéticos dispuestos en las caras laterales del estator de los magnetos permanentes. Por esta razón, los flujos magnéticos de un estator al otro estator no pasan solo dentro de los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes sino también pasan en cierta medida en los magnetos permanentes. Como resultado, la reducción de los flujos magnéticos que pasan en los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes, lleva a reducción en par de torsión de reluctancia y los flujos magnéticos que pasan en los magnetos permanentes, particularmente, flujos debilitantes de campo provocan desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras, lo que presenta el problema de reducción en par de torsión del magneto.

La Figura 1 es un dibujo que muestra una vista seccional esquemática sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, de una región cercana al rotor en el motor de entrehierro axial descrito en la Literatura de Patentes 3 anterior. En el motor de entrehierro axial descrito en la Literatura de Patentes 3 anterior, como se muestra en la Figura 1, los magnetos permanentes 8 del rotor 3 se magnetizan en una dirección (la dirección horizontal en la Figura 1) perpendicular al eje de rotación del rotor 3. Es decir, las caras de polo magnético 8mS de los magnetos permanentes 8 son perpendiculares a las caras opuestas 4S de los estatores 4 al rotor 3. Por esta razón, los flujos magnéticos 8m generados de los magnetos permanentes 8 se dirigen de los magnetos permanentes 8 a los miembros magnéticos suaves 9 entre magnetos permanentes y además se dirigen desde los miembros magnéticos suaves 9 entre magnetos permanentes hacia el par de estatores 4. Por lo tanto, cada miembro magnético suave 9 entre magnetos permanentes, que se magnetiza por los magnetos permanentes 8, llega a tener un par de caras del mismo polo en los lados en donde los pares de estatores 4 se localizan. Como consecuencia, la mayoría de los flujos magnéticos 4m generados del par de estatores 4 no pueden pasar de un estator 4 mediante el miembro magnético suave 9 entre los magnetos permanentes al otro estator 4, y los flujos magnéticos generados de los estatores 4 regresan a los mismos estatores 4. Esto reduce los flujos magnéticos de los estatores 4 que pasan en los miembros magnéticos suaves 9 entre magnetos permanentes, lo que da lugar al problema de reducción en el par de torsión de reluctancia.

En el motor de entrehierro axial descrito en la Literatura de Patentes 4 anterior, los magnetos permanentes están en contacto directo con los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes, como se ilustra en la Figura 4 de la Literatura de Patentes 4 anterior. Por esta razón, si los magnetos que no son de tierras raras se emplean como los magnetos permanentes, los magnetos que no son de tierras raras se acoplarán magnéticamente a los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes. Ya que la densidad de flujo magnético remanente de los magnetos que no son de tierras raras es más pequeña que la de los magnetos de tierras raras, si los flujos magnéticos de los estatores, particularmente- flujos de debilitamiento de campo pasan a través de los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes para cambiar la orientación de magnetización de los miembros magnéticos suaves entre magnetos permanentes, la magnetización de los magnetos que no son de tierras raras también cambiará en cierta medida para ser afectada por el cambio. Como resultado, los magnetos que no son de tierras raras están sujetos a desmagnetización irreversible, que presenta el problema de reducción en par de torsión de magneto .

La presente invención se ha logrado en vista del problema anterior y un objetivo de la presente invención es proporcionar un motor de entrehierro axial que utiliza magnetos que no son de tierras raras como magnetos permanentes, como un motor' de entrehierro axial capaz de suprimir la reducción en par de torsión de magneto e incrementar el par de torsión de reluctancia.

Solución al Problema Para resolver el problema anterior, un motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención comprende un rotor, y un par de estatores colocados opuestos al rotor, de manera tal que el rotor se empareda entre los estatores a través de un espacio en una dirección de un eje de rotación del rotor, en donde el rotor tiene una pluralidad de magnetos que no son de tierras raras dispuestos separados entre si sobre una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, y una pluralidad de miembros magnéticos dispuestos a través de un miembro no magnético o entrehierro espacial, entre la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras, en donde cada una de las direcciones de magnetización de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras, se extiende sobre la dirección del eje de rotación, en donde la permeabilidad magnética de los miembros magnéticos es más grande que la de los magnetos que no son de tierras raras, y en donde la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras y la pluralidad de miembros magnéticos definen caras opuestas del rotor al par de estatores.

En el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras y la pluralidad de miembros magnéticos definen las caras opuestas del rotor al par de estatores y por lo tanto no hay un miembro tal como el núcleo posterior del rotor, en las caras de los magnetos que no son de tierras raras en los lados de estator en pares. Por esta razón, los magnetos que no son de tierras raras se evita que se vuelvan más delgados debido a ese miembro, que puede incrementar una proporción de volumen de los magnetos que no son de tierras raras al volumen total del rotor. Como resultado, se vuelve factible el suprimir la reducción en par de torsión de magneto debido a una disminución en la proporción del volumen de magnetos que no son de tierras raras al volumen total del rotor .

Ya que la permeabilidad magnética de los miembros magnéticos es más grande que la de los magnetos que no son de tierras raras y no hay miembros hechos de un material magnético suave en las caras de los magnetos que no son de tierras raras en los lados de estator en pares, los flujos magnéticos generados de los estatores se evita que sean atraídos hacia las caras del lado del estator de los magnetos que no son de tierras raras. Por esta razón, la mayoría de los flujos magnéticos generados de un estator y dirigidos hacia el otro estator no pasan a través de los magnetos que no son de tierras raras, pero pasan en los miembros magnéticos dispuestos entre los magnetos que no son de tierras raras. Como resultado, la mayoría de los flujos magnéticos generados de los estatores son guiados en los miembros magnéticos, que pueden incrementar el par de torsión de reluctancia. Además, suprime la desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras debido a los flujos magnéticos que pasan en los magnetos que no son de tierras raras. Como resultado, se vuelve factible el suprimir la reducción en par de torsión de magneto provocada por la desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras debido a los flujos magnéticos que pasan en los magnetos que no son de tierras raras.

Además, ya que las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras se extienden sobre la dirección del eje de rotación, las caras laterales del estator apareado de los miembros magnéticos no se magnetizan en el mismo polo por los flujos magnéticos generados por los magnetos que no son de tierras raras. Por esta razón, los flujos magnéticos de un estator al otro estator no se impide que pasen a los miembros magnéticos, que no desarrollan el problema de reducción en par de torsión de reluctancia como se provoca en el caso en donde las caras laterales de los estatores en pares de los miembros magnéticos se magnetizan en el mismo polo.

Ya que la pluralidad de miembros magnéticos se dispone a través del miembro no magnético o entrehierro espacial entre los magnetos que no son de tierras raras, es factible suprimir el acoplamiento magnético entre los magnetos que no son de tierras raras y los miembros magnéticos. Por esta razón, incluso si los flujos magnéticos de los estatores, particularmente, los flujos de debilitamiento de campo pasan a través de los miembros magnéticos para cambiar la orientación de magnetización de los miembros magnéticos, se evitará que varié la magnetización de los magnetos que no son de tierras raras para ser afectada por el cambio. Como resultado, la desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras se suprime, para suprimir la reducción en el par de torsión de magneto.

En el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención como se describe anteriormente, es factible suprimir la reducción en par de torsión de magneto e incrementar el par de torsión de reluctancia.

Además, en el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, la densidad de flujo magnético remanente de los magnetos que no son de tierras raras, de preferencia no es menor que 200 mT y no mayor que 600 mT.

Además, en el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, la permeabilidad de retroceso de los magnetos que no son de tierra rara de preferencia no es menor a 1.0 y no mayor que 2.0.

Además, en el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras, de preferencia se invierten de manera alterna sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación. Esto permite al rotor ser girado eficientemente por flujo magnético rotacional generado del par de estatores.

Además, en el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, el volumen de cada uno de los magnetos que no son de tierras raras de preferencia es más grande que el volumen de cada uno de los miembros magnéticos. Esta configuración puede suprimir completamente la reducción en par de torsión magnético.

Además, en el motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente invención, los magnetos que no son de tierras raras pueden ser magnetos de ferrita.

Efectos Ventajosos de la Invención La presente invención proporciona el motor de entrehierro axial que utiliza magnetos que no son de tierras raras, como magnetos permanentes, como el motor de entrehierro axial capaz de suprimir la reducción en par de torsión de magneto e incrementar el par de torsión de reluctancia.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un dibujo que muestra una vista seccional esquemática sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, de la región cercana al rotor en el motor de entrehierro axial convencional.

La Figura 2 es un dibujo que muestra esquemáticamente una configuración en sección transversal de un motor de entrehierro axial de acuerdo con una modalidad.

La Figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que un rotor y un par de estatores se separan entre si en la dirección del eje de rotación.

La Figura 4 es una vista en perspectiva que muestra el rotor.

La Figura 5 es un dibujo que muestra configuraciones de elementos de magnetos que no son de tierras raras, un miembro de bastidor, y un eje rotor.

La Figura 6 es una vista en perspectiva que muestra el rotor.

La Figura 7 es un dibujo que muestra una vista en seccional esquemática sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, de una región cercana al rotor en el motor de entrehierro axial de la modalidad.

La Figura 8 es un dibujo que muestra diversas condiciones en un ejemplo empleado en análisis.

La Figura 9 es un dibujo que muestra el resultado de análisis de cambio en par de torsión promedio.

La Figura 10 es un dibujo que muestra el resultado de análisis de dependencia de la densidad de corriente de la proporción de volumen de desmagnetización de magnetos de ferrita en el rotor.

La Figura 11 es un dibujo que muestra una relación del número de ranuras a la velocidad de reducción de flujo magnético inter-articulación en fase de U.

La Figura 12 es un dibujo que muestra una relación del número de devanados a par de torsión promedio y proporción de reducción del flujo magnético de interconexión en fase U.

La Figura 13 es un. dibujo que muestra una relación del ancho de magnetos que no son de tierra rara a par de torsión promedio y ondulación de par de torsión.

Descripción de Modalidades Un motor de entrehierro axial de acuerdo con una modalidad, se describirá a continuación en detalle con referencia a los dibujos acompañantes. En los dibujos, los mismos elementos serán denotados lo más posible por los mismos signos de referencia. Se nota que proporciones dimensionales en componentes y entre componentes en los dibujos cada una son arbitrarias para más fácil observación de los dibujos.

La Figura 2 es un dibujo que muestra esquemáticamente una configuración en sección transversal del motor de entrehierro axial de acuerdo con la presente modalidad. Como se ilustra en la Figura 2, el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad se proporciona con un rotor 11, un par de estatores 21, un eje de rotor 19, y un alojamiento 29.

El rotor 11 es un miembro cilindrico, que es un miembro configurado para girar alrededor de un eje de rotación lia que se extiende sobre una linea central de su forma cilindrica. El eje de rotor 19 penetra al rotor 11 y el rotor 11 se fija al eje de rotor 19 en su periferia interior. El eje de rotor 19 es un miembro que se extiende en una dirección sobre el eje de rotación lia, es decir, en una dirección de altura (espesor) del rotor 11, que define el eje de rotación lia.

Cada uno del par de estatores 21 es un miembro cilindrico. Los pares de estatores 21 se disponen opuestos al rotor 11, de manera tal que el rotor 11 se empareda entre los estatores a través de un espacio G (entrehierro espacial) en la dirección del eje de rotación lia del rotor 11. Es decir, caras opuestas 21S del par de estatores 21 se colocan opuestas a caras opuestas 11S del rotor 11. El eje de rotor 19 penetra el par de estatores 21 y las periferias interiores del par de estatores 21 no se fijan al eje de rotor 19.

El alojamiento 29 es un miembro que recibe en su interior al rotor 11 y el par de estatores 21. El alojamiento 29 soporta el eje de rotor 19 en un estado giratorio a través de cojinetes o semejantes. El par de estatores 21 se fijan al alojamiento 29.

El rotor 11 y los estatores 21 se describirán a continuación con más detalle.

La Figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que el rotor y el par de estatores se separan entre sí en la dirección del eje de rotación, y la Figura 4 es una vista en perspectiva que muestra el rotor.

Como se ilustra en las Figuras 3 y 4, el rotor 11 tiene una pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 dispuestos separados entre sí sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia, una pluralidad de miembros magnéticos 15 dispuestos entre la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13, y un miembro de bastidor 17 para fijar los magnetos que no son de tierras raras 13, los miembros magnéticos 15, y el eje rotor 19 entre sí.

La pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 son magnetos permanentes excepto por magnetos de tierras raras, por ejemplo, magnetos de ferrita o magnetos de alnico. El número de magnetos que no son de tierras raras 13 es ocho en la presente modalidad, pero no hay restricciones particulares. Cada una de las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras 13 se extiende sobre el eje de rotación lia. En la presente modalidad, las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras . 13 se invierten en forma alterna sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia. En la presente modalidad, cada uno de los magnetos que no son de tierras raras 13 tiene un espesor en la dirección sobre el eje de rotación lia y se forma en una estructura de banda de arco que se extiende en una dirección perpendicular al eje de rotación lia y que tiene un punto central en el eje de rotación lia.

La pluralidad de miembros magnéticos 15, como los magnetos que no son de tierras raras 13, tienen el espesor en la dirección sobre el eje de rotación lia y se forman cada uno en una forma de banda de arco que se extiende en una dirección perpendicular al eje de rotación lia y que tiene un punto central en el eje de rotación lia. El número de miembros magnéticos 15 es ocho en la presente modalidad, pero no hay restricciones particulares en estos. La permeabilidad magnética de los miembros magnéticos 15 es más grande que la de los magnetos que no son de tierras raras 13. Los miembros magnéticos 15 comprenden un material magnético tal como hierro, por ejemplo, el núcleo de polvo o S45C, o un material magnético para equipo eléctrico.

Además, la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13 y la pluralidad de miembros magnéticos 15 definen las caras opuestas 11S (ver Figura 2) del rotor 11 al par de estatores 21.

Como se muestra en la Figura 3, cada uno de los estatores en pares 21 tiene un núcleo de estator 23 que comprende un material magnético suave, y partes de bobina 25. El núcleo de estator 23 tiene un miembro cilindrico, y una pluralidad de dientes que se proyectan desde el miembro cilindrico hacia el rotor 11. Una sección transversal de cada uno de los dientes sobre un plano perpendicular al. eje de rotación lia, por ejemplo es una forma de banda de arco.

Las partes de bobina 25 se devanan alrededor de los dientes respectivos. Las partes de bobina 25, cuando se energizan, generan flujo magnético rotacional en la dirección sobre el eje de rotación lia, en una región entre un estator 21 y el otro estator 21. Par de torsión provocado por este flujo rotacional hace que el rotor 11 gire alrededor del eje de rotación lia.

La Figura 5 es un dibujo que muestra configuraciones de elementos de los magnetos que no son de tierras raras, el miembro de bastidor, y el eje de rotor. La Figura 5 muestra un estado en el que el miembro de bastidor 17 y el eje de rotor 19 se separan de los otros miembros en la dirección sobre el eje de .rotación lia.

El miembro de bastidor 17 comprende un material no magnético tal como acero inoxidable. Como se ilustra en la Figura 5, el miembro de bastidor 17 tiene un miembro en forma de anillo 17a que define una forma externa del rotor 11, un miembro de fijación del eje de rotor 17b que fija el eje rotor 19, y una pluralidad de separadores 17c que se extienden desde el miembro en forma de anillo al miembro de fijación del eje del rotor y que se encuentran entre los magnetos que no son de tierras raras 13 y los miembros magnéticos 15 para separarlos entre si. En la presente modalidad, como se muestra en la Figura 5, cada uno de los magnetos que no son de tierras raras 13 consiste de un par de elementos de magneto que no son de tierras raras 13a colocados en el lado superior y en el lado inferior, respectivamente, del eje de rotación lia. De manera similar, cada uno de los miembros magnéticos 15 consiste de un par de elementos de miembro magnético 15a colocados en el lado superior, y en el lado inferior respectivamente del eje de rotación lia. Los elementos de magneto que no son de tierras raras 13a y los elementos de miembro magnético 15a colocados en el lado superior del eje de rotación lia, se insertan en la parte superior del miembro de bastidor 17 en las regiones definidas por el miembro de forma de anillo 17a, el miembro que fija el eje de rotor 17b, y los separadores 17c. Igualmente, los elementos del magneto que no son de tierras raras 13a y los elementos de miembro magnético 15a colocados en el lado inferior del eje de rotación lia, se insertan desde el fondo del miembro de bastidor 17 en regiones definidas por el miembro de forma de anillo 17a, el miembro de fijación del eje rotor 17b, y los separadores 17c.

Se nota que cada magneto que no es de tierras raras 13 no siempre tiene que estar compuesto por un par de elementos de magneto que no son de tierras raras 13a, pero pueden estar compuestos de un solo miembro. Cada miembro magnético 15 no siempre debe estar compuesto por un par de elementos de miembro magnético 15a, pero puede estar compuesto de un solo miembro.

La Figura 6 es una vista en perspectiva que muestra el rotor. En la Figura 6, se proporcionan signos (N y S) indicativos de las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras 13 y se muestra un estado en el que los magnetos que no son de tierras raras 13, los miembros magnéticos 15, y el miembro de bastidor 17 se cortan en parte por un plano paralelo al eje de rotación lia.

Como se ilustra en la Figura 6, los magnetos que no son de tierras raras 13 y los miembros magnéticos 15 se separan entre si. Más específicamente, la pluralidad de miembros magnéticos 15 se proporciona a través de los separadores 17c como miembros no magnéticos y entrehierros espaciales 17g entre la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras 13. Es decir, hay los separadores 17c y los entrehierros espaciales 17g colocados entre los magnetos que no son de tierras raras 13 y los miembros magnéticos 15.

En la presente modalidad, los entrehierros espaciales 17g existen en el lado superior y en el lado inferior en la dirección sobre el eje de rotación- lia entre cada magneto que no es de tierras raras 13 y cada miembro magnético 15 y el separador 17c existe entre ellos, pero también es posible el adoptar, por ejemplo una configuración en donde los separadores 17c salen por el lado superior y en el lado inferior en la dirección sobre el eje de rotación lia y el entrehierro espacial 17g existe entre ellos. En la presente modalidad, ambos del separador 17c y los entrehierros espaciales 17g colocados entre cada magneto que no es de tierras raras 13 y. cada miembro magnético 15, pero también es posible adoptar una configuración en donde solo el separador 17c se encuentra o una configuración en donde solo se encuentra el entrehierro espacial 17g. La distancia de separación sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia entre cada par adyacente de magneto que no es de tierras raras 13 y miembro magnético 15 (es decir, el ancho del separador 17c y/o los entrehierros espaciales 17g sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia) de preferencia es más grande que el ancho del espacio G (ver Figura 2) entre el rotor 11 y los estatores 21 en la dirección sobre el eje de rotación lia. La razón por esto es que cuando se cumple con esta condición, el motor puede tener un efecto particularmente significante en que los flujos . magnéticos de los magnetos que no son de tierras raras 13 se dirigen linealmente sobre el eje de rotación lia hacia los estatores 21.

Además, como se muestra en la Figura 6, las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierras raras 13, de preferencia se invierten de manera alterna sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia. Esto permite que el rotor 11 se gire eficientemente por el flujo magnético rotacional generado del par de estatores 21.

En el caso del motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad como se describió anteriormente, se vuelve factible suprimir la reducción en par de torsión de magneto y para incrementar el par de torsión' de reluctancia por las razones descritas a continuación.

La Figura 7 es un dibujo que muestra una sección transversal esquemática sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación, de una región cercana al rotor en el motor de entrehierro axial de la presente modalidad.

En el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad como se muestra en la Figura 7, la pluralidad de magnetos que no son de tierra rara 13 y la pluralidad de miembros magnéticos 15 definen las caras opuestas 11S del rotor 11 al par de estatores 21 y por lo tanto no hay semejante miembro como el núcleo posterior del rotor, en las caras apareadas de los magnetos que no son de tierras raras 13 en los lados de miembro magnético 15 (o en partes de las caras opuestas 11S) . Por esta razón, los magnetos que no son de tierras raras 13 se evita que se vuelvan más delgados debido a que este miembro, que puede incrementar la velocidad de volumen de los miembros magnéticos 15 al volumen total del rotor 11. Como consecuencia, se vuelve factible el suprimir la reducción en par de torsión de magneto provocada por disminución en la velocidad del volumen de magnetos que no son de tierras raras 13 al volumen total del rotor 11.

Ya que las direcciones de magnetización de los magnetos que no son de tierra rara 13 se extienden sobre la dirección del eje de rotación lia, las caras de los miembros magnéticos 15 en los lados del estator apareados 21 (partes de las caras opuestas 11S) no se magnetizan en el mismo polo por flujos magnéticos llm generados por los magnetos que no son de tierras raras 13. Por esta razón, los flujos magnéticos 21m de un estator 21 al otro estator 21 no se impide que pasen en los miembros magnéticos 15 que no elevan el problema de reducción en el par de torsión de reluctancia como es causado si las caras de los miembros magnéticos 15 en los lados del estator apareados 21 se magnetizan en el mismo polo.

Ya que la permeabilidad magnética de los miembros magnéticos 15 es más grande que la de los magnetos que no son de tierras raras 13. y no hay miembros de un material magnético suave en las caras de los magnetos que no son de tierras raras 13 en los lados del estator apareados 21 (o en partes de las caras opuestas 11S) , los flujos magnéticos 21m generados de los estatores 21 se evita que sean atraídos hacia las caras de los magnetos que no son de tierras raras 13 en los lados en donde se localizan los estatores 21. (Si hay un miembro de un material magnético suave tal como el núcleo posterior del rotor en una región que interseca con los ejes d y los ejes q en las caras de los magnetos que no son de tierras raras 13 en los lados del estator apareados 21, los flujos magnéticos 21m generados de los estatores 21 serán atraídos hacia las caras de los magnetos que no son de tierras raras 13 en los lados del estator 21, es decir hacia los ejes d) .

Por esta razón, la mayoría de los flujos magnéticos 21m generados de un estator 21 y dirigidos hacia el otro estator 21 pasan en los miembros magnéticos 15 colocados entre los magnetos que no son de tierras raras 13, sin pasar a través de los magnetos que no son de tierras raras 13. Como consecuencia, la mayoría de los flujos magnéticos 21m generados de los estatores 21 son guiados en los miembros magnéticos 15 y por lo tanto es factible incrementar el par de torsión de reluctancia. Además, también suprime la desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras 13, debido a los flujos magnéticos que pasan en los magnetos que no son de tierras raras 13. Como resultado, se vuelve factible el suprimir la reducción del par de torsión del magneto provocada por la desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras 13 debido a los flujos magnéticos que pasan en los magnetos que no son de tierras raras 13.

En el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad, como se describió anteriormente, se vuelve factible el suprimir la reducción en par de torsión de magneto e incrementar el par de torsión de reluctancia.

En el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad, la densidad de flujo magnético remanente de los magnetos que no son de tierras raras 13, de preferencia no es menor a 200 mT y no mayor que 600 mT. Sin embargo se nota que el motor de entrehierro axial 10 puede lograr los efectos anteriormente mencionados incluso si la densidad de flujo magnético remanente de los magnetos que no son de tierras raras 13 está fuera del intervalo anterior.

En el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad, la permeabilidad de retroceso de los magnetos que no son de tierras raras 13, de preferencia no es menor a 1.0 y no mayor a 2.0. Sin embargo se nota que el motor de entrehierro axial 10 puede lograr los efectos anteriores incluso si la permeabilidad de retroceso de los magnetos que no son de tierras raras 13, está fuera del intervalo anterior.

Además, en el motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad, el volumen de cada uno de los magnetos que no son de tierras raras 13, de preferencia es más grande que el volumen de cada uno de los miembros magnéticos 15 (ver Figuras 3 a 7) . Esto hace factible el suprimir por completo la reducción en par de torsión de magneto.

En la modalidad anterior, el rotor 11 sólo tiene los magnetos que no son de tierras raras como los magnetos que no son de tierras raras 13 como magnetos permanentes para generar el par de torsión de magneto (ver Figuras 3 a 6) , pero la presente invención no se limita a esta configuración. Por ejemplo, el rotor 11 puede tener magnetos de tierras raras, además de los magnetos que no son de tierras raras, como magnetos permanentes para generar el par de torsión de magneto .

El motor de entrehierro axial 10 de la presente modalidad es aplicable, por ejemplo a automóviles tales como vehículos híbridos y vehículos eléctricos, y aparatos eléctricos domésticos tales como acondicionadores de aire, refrigeradores y máquinas lavadoras.

A continuación, con un motor de entrehierro axial de un ejemplo, se realizó investigación para verificar el cambio en par de torsión promedio de ejecución de 3D-FTA con cambio en fase de corriente de 0° (0 grados) a 90° (90 grados) bajo las condiciones de temperatura de magneto constante de 75 °C y la densidad de corriente nominal constante de 22 Arms/mm2. La Figura 8 es un dibujo que muestra las diversas condiciones en el ejemplo empleado en el presente análisis. La Figura 9 muestra dependencias de ángulo de fase-corriente de par de torsión promedio y par de torsión de magneto del ejemplo, con base en el análisis anterior. Como se muestra en la Figura 9, un máximo de par de torsión promedio fue el valor en el trazo A, es decir 355.0 Nm en el ángulo de fase actual de 50° (50 grados) . La densidad de par de torsión en este punto fue 40.3 Nm/L, que cumple por completo con un nivel práctico. Esto verificó que la velocidad prescrita pudo reducirse a aproximadamente 1350 rpm, por ejemplo a fin de lograr la densidad de energía de 5.68 kW/L, es decir la salida de 50.2 kW.

La Figura 9 también muestra un cambio tosco de par de torsión de magneto en base a par de torsión promedio al ángulo de fase corriente de 0o (0 grados) . Como se muestra en la Figura 9, se encontró que al ángulo de fase corriente de 50° para proporcionar el par de torsión promedio máximo, un porcentaje de par de torsión de magneto en par de torsión promedio fue aproximadamente 36% y un porcentaje de par de torsión de reluctancia en el par de torsión promedio de aproximadamente 64%. Se confirmó por este resultado que el par de torsión de reluctancia fue dominante en el par de torsión promedio del motor de entrehierro axial del ejemplo y el par de torsión de reluctancia se utilizó en forma efectiva.

La Figura 10 es un dibujo que muestra el resultado de análisis de la dependencia de densidad de corriente de la proporción de volumen de desmagnetización de los magnetos de ferrita en el rotor, con base en el análisis anterior. La proporción de volumen de desmagnetización es un valor indicativo de un porcentaje de porciones en donde ocurre desmagnetización irreversible a todos los magnetos. Este análisis se realizó con cambio en la densidad de corriente, bajo las condiciones del ángulo de rotación constante de 0° y el ángulo de fase de corriente constante de 90° que más probablemente provoque la desmagnetización irreversible. Además, la temperatura de los magnetos de ferrita se fijó a -20°C debido a que los magnetos de ferrita ya estaban sujetos a desmagnetización irreversible a bajas temperaturas.

Como se muestra en la Figura 10, ocurrió poca desmagnetización irreversible a bajas densidades de corriente. La proporción en volumen de desmagnetización en la densidad de corriente nominal de 22 Arms/mm2 fue aproximadamente 5.6%. Se encontró en el ejemplo que sólo ocurrió ligera desmagnetización irreversible incluso en el caso en donde los magnetos de ferrita que probablemente sufren desmagnetización irreversible fueron empleados como magnetos permanentes del núcleo y donde la gran corriente eléctrica de 22 Arms/mm2 se dejó que fluyera en el estado a baja temperatura.

A continuación, con motores de entrehierro axial de los ejemplos, se realizó investigación para verificar una relación entre el número de ranuras (el número de partes de bobinas 25 en los estatores 21) y la proporción de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U provocado por desmagnetización irreversible de los magnetos que no son de tierras raras 13.

Específicamente, se prepararon motores de entrehierro axial como tres ejemplos en donde el número de ranuras fue 15, 18, o 24. Las formas de los núcleos de estator 23 y las partes de bobina 25 de los estatores 21 se determinaron para lograr el mismo total de devanados de bobinas en estos ejemplos. Como resultado, el número de devanados (vueltas de bobina) en los motores de entrehierro axial de los ejemplos con el número de ranuras que son 15, 18, y 24 fueron 20, 17, y 13, respectivamente. El número de polos (el número de magnetos que no son de tierras raras 13 en el rotor 11) fue 10 en total de los tres ejemplos.

Con estos ejemplos, el análisis respecto a desmagnetización se realizó bajo las condiciones de ángulo de rotación constante de 0 grados, la densidad de corriente nominal constante de 22 Arms/mm2, la temperatura de magneto de -20°C o 75°C, y el ángulo de fase de corriente constante de 90 grados, y velocidades de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U, se determinaron.

La Figura 11 es un dibujo que muestra una relación del número de ranuras a velocidad de reducción del flujo magnético interconexión de fase U. Como se muestra en la Figura 11, la velocidad de reducción del flujo magnético de interconexión de fase U disminuyó con aumentó en el número de ranuras, en los ejemplos en los cuales el número de ranuras estuvo en el intervalo de 15 a 24. Cuando la temperatura de magneto fue -20°C, la velocidad de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U en el ejemplo con el número de ranuras es 18 fue de aproximadamente 4.9% y la velocidad de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U en el ejemplo con el número de ranuras que es 25 fue aproximadamente de 1.7%. Esto verificó que la resistencia a desmagnetización irreversible aumentó con el incremento en el número de ranuras en los ejemplos en los que el número de ranuras estuvo en el intervalo de 15 a 24.

A continuación, con motores de entrehierro axial de los ejemplos, una relación del número de vueltas a par de torsión promedio se investigó con el número de ranuras que está fij o en 24.

Específicamente, los motores de entrehierro axial se prepararon como seis ejemplos en los que el número de vueltas fue 13, 14, 15, 16, 17 ó 18. El número de ranuras fue 24 en todos los seis ejemplos. El número de polos fue 10 en todos los seis ejemplos.

Con estos ejemplos, el análisis respecto al par de torsión promedio se realizó bajo las condiciones de temperatura de magneto constante de 75°C, la densidad de corriente nominal constante de 22 Arms/mm2, y el ángulo de fase de corriente constante de 40 grados.

La Figura 12 es un dibujo que muestra una relación del número de vueltas a par de torsión promedio y velocidad de reducción del flujo magnético de interconexión fase U para los motores de . entrehierro axial de los ejemplos. Como se ilustra en la Figura 12, el par de torsión promedio mostró un máximo (330.3 Nm)- cuando el número de vueltas fue 16. La velocidad de reducción del flujo magnético de interconexión de fase U aumentó con aumento en el número de vueltas. Cuando el número de vueltas fue 15, el par de torsión promedio fue suficientemente grande y la velocidad de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U fue un valor muy pequeño de 2.7%. Se encontró de estos resultados que el número óptimo de vueltas fue 15, en vista tanto del par de torsión promedio como la velocidad de reducción de flujo magnético de interconexión de fase U.

A continuación, con motores de entrehierro axial de los ejemplos, se realizó investigación para verificar una relación del ancho de los magnetos que no son de tierras raras 13 en la dirección sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación lia a la magnitud de par de torsión y ondulación de par de torsión.

Específicamente, los motores de entrehierro axial se prepararon como ocho ejemplos en los que el ancho de los magnetos que no son de tierras raras 13 (el ancho de los magnetos que no son de tierras raras 13 en la dirección sobre la dirección circunferencial alrededor del eje rotacional lia) se cambió a intervalos de 1.2 grados de 18 grados a 26.4 grados. El número de ranuras fue 24 en todos los ocho ejemplos. El número de vueltas fue 15 en todos los ocho ejemplos. El número de polos fue 10 en todos los ocho ejemplos.

Con estos ejemplos, el análisis respecto a par de torsión promedio se realizó bajo las condiciones de temperatura constante de magneto de 75°C, la densidad de corriente nominal constante de 22 Arms/mm2, y el ángulo de fase de corriente constante de 40 grados.

La Figura 13 es un dibujo que muestra una relación del ancho de los magnetos que no son de tierras raras al par de torsión promedio y ondulación de par de torsión para los motores de entrehierro axial de los ejemplos. Como se muestra en la Figura 12, la ondulación de par de torsión mostró valores muy pequeños menores a 9%, en el intervalo en donde el ancho de los magnetos que no son de tierras raras fue de 18 grados a 26.4 grados. Además, el par de torsión promedio tuvo un valor máximo cuando el ancho de los magnetos que no son de tierras raras fue 24 grados. Se encontró de estos resultados que el ancho óptimo de los magnetos que no son de tierras raras fue 24 grados.

Lista de Signos de Referencia 10 motor de entrehierro axial; 11 rotor; 11S caras opuestas del rotor a estatores; 13 magnetos que no son de tierras raras; 15 miembros magnéticos; 17c miembros no magnéticos (separadores) ; 17g espacios o entrehierros espaciales; 21 estatores; G entrehierro.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. ün motor de entrehierro axial, caracterizado porque comprende : un rotor; y un par de estatores colocados opuestos al rotor, de manera tal que el rotor se empareda entre los estatores a través de un entrehierro en la dirección de un, eje de rotación del rotor, en donde el rotor tiene : una pluralidad de magnetos que no son de tierras raras dispuestos como separados entre sí sobre una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación; y una pluralidad de miembros magnéticos dispuestos a través de un miembro no magnético o un entrehierro espacial entre la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras, en donde cada una de las direcciones de magnetización de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras, se extiende sobre la dirección del eje de rotación, en donde la permeabilidad magnética de la pluralidad de miembros magnéticos es mayor que la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras, y en donde la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras y la pluralidad de miembros magnéticos definen caras opuestas del rotor al par de estatores.

2. El motor de entrehierro axial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una distancia de separación a lo largo de la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación entre cada uno de la pluralidad de magnetos no de tierras raras y cada uno de la pluralidad de miembros magnéticos es mayor que el ancho del entrehierro en dirección a lo largo del eje de rotación entre el rotor y el par de estatores.

3. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el miembro no magnético y el entrehierro espacial mejoran un componente de flujo magnético generado de la pluralidad de magnetos no de tierras raras en una dirección a lo largo del eje de rotación.

4. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la densidad de flujo magnético remanente de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras no es menor a 200 mT y no es mayor a 600 mT .

5. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la permeabilidad de retroceso de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras no es menor a 1.0 y no mayor a 2.0.

6. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las direcciones de magnetización de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras se invierten en forma alterna sobre la dirección circunferencial alrededor del eje de rotación.

7. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el volumen de cada uno de la pluralidad de magnetos que no son de tierras raras es mayor que el volumen de cada una de la pluralidad de miembros magnéticos.

8. El motor de entrehierro axial de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los magnetos que no son de tierras raras son magnetos de ferrita.