Máquina eléctrica con un rotor (4), un estator (1, 1', 1'', 20),

una instalación generadora de campo giratorio (3) y una instalación generadora de campo polarizado (9, 22, 24, 25, 26, 27), en donde el rotor (4, 18) puede girar alrededor de un eje de giro que atraviesa dos segmentos (5, 6) opuestos del rotor (4, 18), en donde la instalación generadora de campo giratorio (3) está diseñada para generar un campo magnético fundamentalmente radial, que gira alrededor del eje de giro del rotor (4), en donde la instalación generadora de campo polarizado (9, 22, 24, 25, 26, 27) comprende al menos un imán (9, 22, 24, 25, 26, 27) y está diseñada para generar un campo magnético, que polariza inversamente el rotor (4) sobre los segmentos opuestos (5, 6), caracterizada porque las superficies exteriores opuestas del primer segmento (5) están giradas 90º con relación a las superficies exteriores opuestas del segundo segmento (6), de tal modo que los polos magnéticos (S) sobre el segundo segmento (6) están desplazados 90º con relación a los polos magnéticos (N) sobre el primer segmento (5), en donde los polos magnéticos (N) del primer segmento (5) presentan una polaridad inversa respecto a los polos magnéticos (5) del segundo segmento (6)

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Estado de la técnica

La presente invención se refiere a una máquina eléctrica conforme al preámbulo de la reivindicación 1 y a una bomba según la reivindicación 15.

Una máquina eléctrica de este tipo, que también es conocida como máquina sincrónica homopolar o de la misma polaridad y se hace patente por ejemplo en el documento EP 1 655 820 A2, comprende un rotor, un estator, una instalación generadora de campo giratorio y una instalación generadora de campo polarizado, en donde el rotor puede girar alrededor de un eje de giro que atraviesa dos segmentos opuestos del rotor, y en donde la instalación generadora de campo giratorio está diseñada para generar un campo magnético fundamentalmente radial, que gira alrededor del eje de giro del rotor, y en donde la instalación generadora de campo polarizado está diseñada para generar un campo magnético, que polariza el rotor en contraposición sobre los segmentos opuestos. La instalación generadora de campo polarizado está configurada con ello como una bobina, que está integrada en el estator.

Las máquinas eléctricas de este tipo pueden girar más rápidamente que las máquinas que presentan un conmutador, y de este modo pueden utilizarse conforme al documento US 2006/0057004 A1 por ejemplo para accionar una bomba, que por cada ciclo de bombeo bombea un menor volumen que otra bomba y por ello puede configurarse también más pequeña que la otra bomba, pero que tiene la misma potencia de bombeo, ya que puede hacerse funcionar con una mayor frecuencia.

Las máquinas eléctricas de este tipo se citan por ello también como accionamiento de compresión de celdas de combustible, para ahorrar espacio constructivo y peso. Un inconveniente estriba en que la máquina eléctrica, aunque hace posible la configuración de una bomba con ahorro de espacio, exige sin embargo por sí misma mucho espacio.

Manifiesto de la invención

La presente invención se ha impuesto la tarea de reducir una máquina eléctrica y una bomba, para la que se utiliza la máquina, sin recortes de potencia. La tarea en la que se basa la invención es resuelta mediante una máquina eléctrica con las particularidades de la parte característica de la reivindicación 1 y una bomba para una máquina eléctrica con las particularidades de la reivindicación 15.

La invención se refiere a una máquina eléctrica con un rotor, un estator, una instalación generadora de campo giratorio y una instalación generadora de campo polarizado, en donde el rotor puede girar alrededor de un eje de giro que atraviesa dos segmentos opuestos del rotor. La instalación generadora de campo giratorio está diseñada para generar un campo magnético fundamentalmente radial, que gira alrededor del eje de giro del rotor. La instalación generadora de campo polarizado comprende al menos un imán y está diseñada para generar un campo magnético, que polariza inversamente el rotor sobre los segmentos opuestos. Conforme a la invención está previsto que las superficies exteriores opuestas del primer segmento estén giradas 90º con relación a las superficies exteriores opuestas del segundo segmento, de tal modo que los polos magnéticos sobre el segundo segmento estén desplazados 90º con relación a los polos magnéticos sobre el primer segmento, en donde los polos magnéticos (N, S) del primer y del segundo segmento (5, 6) presentan una polaridad inversa. De forma ventajosa se ahorra energía, ya que para generar el campo magnético, que polariza inversamente el rotor sobre los segmentos opuestos, no se requiere ninguna corriente.

En una forma de ejecución preferida las superficies exteriores de los dos segmentos opuestos están formadas en cada caso por dos superficies exteriores redondas, opuestas, y en cada caso por dos superficies exteriores paralelas, opuestas y planas. Asimismo está previsto que el estator comprenda dos elementos de estator que estén dispuestos a lo largo del eje de giro. De forma ventajosa puede usarse el espacio, que tiene que estar previsto entre los dos elementos de estator, para albergar los imanes. El calor puede evacuarse fácilmente de los imanes hasta los elementos de estator del estator. Aparte de esto el imán está protegido contra campos inversos mediante los dos elementos de estator, de tal modo que puede impedirse una desmagnetización. En un perfeccionamiento de la forma de ejecución preferida está prevista una carcasa que no es magnética. De forma ventajosa puede impedirse un cortocircuito magnético a través de la carcasa.

En otra forma de ejecución preferida al menos un imán está configurado como cilindro hueco, el cual circunda uno de los dos elementos de estator, en donde otro imán configurado como cilindro hueco circunda el otro de los dos elementos de estator.

De forma ventajosa, el calor puede evacuarse fácilmente de los imanes hasta los elementos de estator. Aparte de esto los imanes están protegidos contra campos inversos mediante los elementos de estator, de tal modo que puede

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impedirse una desmagnetización. A causa de la gran superficie de contacto entre los elementos de estator y los imanes, unos imanes de ferrita económicos pueden generar un campo magnético suficiente. En un perfeccionamiento de la forma de ejecución preferida está prevista una carcasa, que es magnética. De forma ventajosa puede reducirse la resistencia magnética por medio de que las líneas de campo magnéticas discurren casi por completo a través de un material magnético.

En otra forma de ejecución preferida al menos un imán está configurado de forma paralelepipédica y está dispuesto exteriormente sobre uno de los dos elementos de estator. Está previsto otro imán paralelepipédico que está dispuesto exteriormente sobre el otro de los dos elementos de estator. De forma ventajosa el calor puede evacuarse fácilmente de los imanes hasta los elementos de estator. Aparte de esto los imanes están protegidos contra campos inversos mediante los elementos de estator, de tal modo que puede impedirse una desmagnetización. Una forma paralelepipédica puede fabricarse además de forma sencilla y por ello económica. Aparte de esto, las tolerancias entre elementos de estator casi no tienen importancia.

En un perfeccionamiento de la forma de ejecución preferida, cada elemento de estator se compone de varias partes anulares. De forma ventajosa pueden reducirse las dimensiones de los elementos de estator, en el caso de una potencia elevada de la máquina, hasta un punto tal que estos puedan producirse con una calidad suficiente mediante el prensado de material magnético blando.

En otra forma de ejecución preferida, el estator se compone de un material compuesto magnético blando. De forma ventajosa pueden reducirse pérdidas por corrientes parásitas en el estator. Un estator de este tipo presenta además en todas las direcciones unas características magnéticas prácticamente idénticas. Con relación a estatores laminados, la resistencia magnética en dirección axial transversalmente a las laminillas es claramente menor, lo que conduce a una mejora de la potencia.

De forma ventajosa pueden reducirse las dimensiones de los elementos de estator, en el caso de una potencia elevada de la máquina, hasta un punto tal que estos puedan producirse con una calidad suficiente mediante el prensado de material magnético blando.

En otra forma de ejecución preferida la máquina eléctrica comprende otro rotor, otro estator, otra instalación generadora de campo giratorio, y otra instalación generadora de campo polarizado, en donde el otro rotor puede girar alrededor del eje giratorio que atraviesa otros dos segmentos opuestos del otro rotor, en donde la otra instalación generadora de campo polarizado está diseñada para generar otro campo magnético, el cual polariza inversamente el otro rotor sobre los otros segmentos opuestos, y en donde la otra instalación generadora de campo polarizado comprende al menos un imán.

La máquina eléctrica puede utilizarse como motor eléctrico o como generador para la emisión de energía eléctrica.

Descripción breve de los dibujos

A continuación se describe la invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos. Aquí muestran:

la figura 1A una vista de una máquina eléctrica con un imán entre dos elementos de estator de un estator;

la figura 1B una vista en corte de la máquina eléctrica... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica con un rotor (4), un estator (1, 1', 1”, 20), una instalación generadora de campo giratorio (3) y una instalación generadora de campo polarizado (9, 22, 24, 25, 26, 27), en donde el rotor (4, 18) puede girar alrededor de un eje de giro que atraviesa dos segmentos (5, 6) opuestos del rotor (4, 18), en donde la instalación generadora de campo giratorio (3) está diseñada para generar un campo magnético fundamentalmente radial, que gira alrededor del eje de giro del rotor (4), en donde la instalación generadora de campo polarizado (9, 22, 24, 25, 26, 27) comprende al menos un imán (9, 22, 24, 25, 26, 27) y está diseñada para generar un campo magnético, que polariza inversamente el rotor (4) sobre los segmentos opuestos (5, 6), caracterizada porque las superficies exteriores opuestas del primer segmento (5) están giradas 90º con relación a las superficies exteriores opuestas del segundo segmento (6), de tal modo que los polos magnéticos (S) sobre el segundo segmento (6) están desplazados 90º con relación a los polos magnéticos (N) sobre el primer segmento (5), en donde los polos magnéticos (N) del primer segmento (5) presentan una polaridad inversa respecto a los polos magnéticos (5) del segundo segmento (6).

2. Máquina eléctrica según la reivindicación 1, caracterizada porque las superficies exteriores de los dos segmentos (5, 6) opuestos están formadas en cada caso por dos superficies exteriores redondas, opuestas, y en cada caso por dos superficies exteriores paralelas, opuestas y planas.

3. Máquina eléctrica según la reivindicación 1, caracterizada porque el estator (1) comprende dos elementos de estator (7, 8), que están dispuestos a lo largo del eje de giro.

4. Máquina eléctrica según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos un imán (9) está dispuesto entre dos elementos de estator (7, 8).

5. Máquina eléctrica según la reivindicación 4, caracterizada porque está prevista una carcasa (14) que no es magnética.

6. Máquina eléctrica según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos un imán (24) está configurado como cilindro hueco, el cual circunda uno de los dos elementos de estator (7'), y porque otro imán (25) configurado como cilindro hueco circunda el otro (8') de los dos elementos de estator.

7. Máquina eléctrica según la reivindicación 6, caracterizada porque está prevista una carcasa (14') que es magnética.

8. Máquina eléctrica según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos un imán (26) está configurado de forma paralelepipédica y está dispuesto exteriormente sobre uno de los dos elementos de estator (7”), porque está previsto otro imán (27) que está configurado de forma paralelepipédica y está dispuesto exteriormente sobre el otro (8”) de los dos elementos de estator.

9. Máquina eléctrica según la reivindicación 8, caracterizada porque la instalación generadora de campo polarizado comprende también otros imanes paralelepipédicos (26, 27), que están previstos exteriormente sobre los elementos de estator (7”, 8”).

10. Máquina eléctrica según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque está prevista una carcasa (14”) que es magnética.

11. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada elemento de estator (7”', 8”') se compone de varias partes anulares (28).

12. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el estator (1, 1', 1”, 20) se compone de un material compuesto magnético blando.

13. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por otro rotor (19), otro estator (21), otra instalación generadora de campo giratorio y otra instalación generadora de campo polarizado (23), en donde el otro rotor (19) puede girar alrededor del eje de giro que atraviesa otros dos segmentos opuestos del otro rotor, en donde la otra instalación generadora de campo polarizado (23) está diseñada para generar otro campo magnético, el cual polariza el otro rotor (19) sobre los otros segmentos opuestos, y en donde la otra instalación generadora de campo polarizado comprende al menos un imán (23).

14. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por la utilización de la máquina eléctrica como motor eléctrico o como generador eléctrico.

15. Bomba con una máquina eléctrica que funciona como un motor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a

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