En la tesis, se estudian máquinas eléctricas de flujo axial con rotor conductor sin elementos ferromagnéticos. Se pretende construir un motor de flujo axial, que se alimente con densidades de corriente elevadas para arrastrar un rotor conductor en forma de disco de 30 cm de diámetro. Se estudia el comportamiento térmico de un motor comercial de flujo axial y se comprueba el aumento de potencia que es capaz de suministrar el motor, siempre que se puedan disipar las pérdidas por efecto joule y se eviten daños en los bobinados.Se realiza un trabajo de desarrollo de materiales composites a base de polvo de hierro para evitar las pérdidas en el núcleo de hierro. También se determinan los límites de la densidad de corriente alcanzable al refrigerar directamente por agua.Paralelamente se ensaya un motor comercial trifásico de flujo axial de cuatro pares de polos con rotor de aluminio, para estudiar las conexiones más favorables entre fases que provoquen el mejor desplazamiento del rotor.Se construye un primer prototipo, de cuatro pares de polos, formado por dos semiestátores de doce espiras cada uno (una espira por polo y fase). Se prueba con y sin núcleo ferromagnético. Los conductores son tubo de cobre hueco con una sección importante. Esta segunda parte de la tesis, consiste en la construcción de una serie de prototipos que consiguen la inyección eficaz de fuertes densidades de corriente en el estátor metálico. Se escoge un sistema que trabaja como transformador de intensidad. A partir de un núcleo de transformador y con una relación de transformación adecuada, se generan las corrientes adecuadas para hacer girar el rotor. Son los llamados inductores primarios (alimentación de red) y el inductor secundario (transformación a fuente de corriente, que interacciona directamente con el rotor).Se escogen varias geometrías, máscaras y disposiciones para optimizar la eficacia de los planos activos. Los planos activos son caminos definidos por cortes sobre la pieza de cobre, de formasimilar a las pistas de los circuitos integrados. Se estudia la casuística a temperatura ambiente ya temperatura de nitrógeno líquido. Se construyen 6 prototipos que presentan diferentes estructuras, formas y planos activos entre sí. La finalidad de estos prototipos es la obtención de un campo magnético rotativo credo por las corrientes que circulan por los planos activos.En el tercero de estos prototipos se obtiene un mapa de campo magnético con sonda Hall a diferentes temperaturas (ambiente y temperatura de nitrógeno líquido) para verificar, o no, la obtención de desfases de forma similar a los obtenidos en algunas máquinas con las espiras de sombra. Los mapas de campo magnético permiten obtener el orden de magnitud de las intensidades que pasan por el inductor secundario. Se contrastan estos valores con otros obtenidos mediante espiras exploradoras y registros en osciloscopio.En los prototipos siguientes se realizan conexiones de dos núcleos inductores a la vez que trabajan en monofásico con un desfase de 90º eléctricos entre ellos. Se obtiene un resultado aceptable en el prototipo 7. / This work analyzes electric axial flux motors without ferromagnetic elements and a conductor rotor. We build different prototypes whit a magnetic axial flux and very high currents densities.After different experiments for perform the system, it build a first prototype whit height twelve poles and aluminium rotor. The conductor is a pipe of copper.Then it build the prototypes, whit one only inductor or two inductors, that work in monofasic and with higher currents densities, like a intensity transformer. The rotor has a conductor disc. They are defined the "primary inductors" and "secondary inductor". The secondary inductor is the "active plain". The active plain is a conductor when they are defined different ways for theinduced current by de primary inductor. The purpose of these actives plains is to obtain a rotatory magnetic field.We perform the behaviour at ambient and liquid nitrogen temperature. It obtains the magnetic map in these temperatures and permits to have information about the magnitude of the currents induced in the prototypes. In a prototype with two inductors we have acceptable results.

La existencia de máquinas eléctricas industriales desde finales del siglo XIX implica que es un sector de desarrollo maduro donde parecen difíciles nuevos conceptos de máquina, a no ser que el desarrollo de nuevos materiales o tecnologías de fabricación hagan que conceptos de máquina con pocas aplicaciones pase a ser objeto de mejora y optimización. Analizando la literatura de estos últimos años (ver bibliografía), donde se pueden encontrar máquinas nada convencionales, se infiere que los diseños más interesantes hacen referencia a flujos que ya no pueden simplificarse a dos dimensiones como en los motores convencionales, sino que requieren interpretarlo en sus tres dimensiones. De todas las topologías propuestas es la máquina de flujo axial la que está encontrando mayor número de aplicaciones.En esta tesis doctoral se pretende presentar el estado del arte de esta topología de máquina, justificar su necesidad frente/junto a las máquinas radiales, presentar los parámetros de diseño fundamentales de la misma, presentar el modelo analítico tradicional de máquina de inducción, aportando la solución analítica de las ecuaciones de la máquina.En las máquinas axiales de inducción con rótor sólido no ferromagnético se presentan fenómenos que no tienen explicación evidente, como puede ser el giro en vacío a velocidades muy alejadas de la de sincronismo, o las dificultades en el arranque de las mismas. Con anterioridad ya se han hecho intentos de aplicar caminos de corriente preferentes en maquinas de este tipo con el fin de mejorar las prestaciones, pero aún no se ha logrado encontrar una explicación a alguno de los fenómenos que rodean a este tipo de máquinas.Se ha analizado modelos en 3 dimensiones de máquinas de flujo axial empleando el Método de los elementos finitos (MEF), puesto que el problema de las máquinas de flujo axial es un problema tridimensional, como así se reconoce en la bibliografía consultada.La simulación en 3 dimensiones (3D) de campos electromagnéticos no es novedad, puesto que existe software que permite el cálculo en 3D, sin embargo las simulaciones consultadas en la bibliografía son siempre con campos magnéticos estáticos, la mayoría de veces en 2D y nunca aplicada a cuerpos en movimiento.De los trabajos realizados se ha comprobado que para extraer conclusiones, es tan importante el número como la imagen gráfica de la simulación. Se han validado los resultados en base a los prototipos desarrollados en el Departament d'Enginyeria Elèctrica de la UPC. Desarrollados dentro del equipo de trabajo en el que ha trabajado el autor, dirigidos por Ricard Bosch Tous.Estos prototipos tienen en común la geometría axial, el número de polos y las similares dimensiones interiores y exteriores. Se ha trabajado sobre máquinas de 20 pares de polos, formadas por 1 ó 2 inductores constituidos por un soporte ferromagnético o no, sobre el que se bobina el devanado inductor. El rótor es siempre un disco de aluminio de diferentes dimensiones en función del prototipo.Se ha concluido la necesidad de emplear rotores ranurados debido a los vórtices de corriente que se forman, con el fin de alargar las líneas de corriente y por lo tanto la componente útil de la misma.Se ha concluido también la necesidad de incrementar las frecuencias de trabajo por encima de la f de 50 Hz. Existiendo frecuencias donde se prevé un mejor funcionamiento, que son los 500 y 1000 Hz. / Electrical Machines began to develop in early beginning of XIXth century. This means they have evolved for two centuries, and actually, from an electromechanical point of view, it is difficult to improve them.But there exists other topologies of electrical machines which were forgotten practically from the beginning of their evolution, as in case of axial flux machines.New materials and manufacturing techniques can make possible to develop and improve them.Taking a look on the recent literature related with non conventional machines, as it is the case of linear or axial flux machines, one can see that conventional two dimensional analysis gives little result. Due to the particular topology of these machines, magnetic field must be analysed in its three dimensions.The aim and goal of this thesis is to show the state of the art of axial flux machines, to justify its need against/beside radial flux machines, to show the basic design parameters and to analyse a 2 stator 1 rotor axial flux machine using the Finite Element Merhod (FEM).Axial flux induction machines with non ferromagnetic rotor show results of extremely difficult explanation, as a no load speed far away from synchronous speed. In previous works other authors have tried to fix preferred paths for induced current in these machines, but actually no answer has been found for a lot of questions around them.In this work a three dimensional analysis of the axial flux machine, through FEM simulations with moving rotor, have been performed using ANSYS software.No references of similar works have been found in the literature.Prototypes of axial flux machines with non ferromagnetic conductive rotor have been developed in the "Departement d'Enginyeria Elèctrica" of the Polytechnic University of Catalonia, by the team of Dr. Ricard Boch.Iron and ironless inductors have been tested showing similar results and showing speeds at no load that agree with the simulations.The conclusion of the thesis is that these machines ar so sensitive to frequency (f) and s and show better results at 500 Hz and 1 kHz.It has been proposed to use slotted rotors to break the current vortex and to extent the current lines to improve the torque of the machine.