BRPI0912836B1 - Rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes e processo de resfriamento de um rotor - Google Patents
Rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes e processo de resfriamento de um rotor Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0912836B1 BRPI0912836B1 BRPI0912836-0A BRPI0912836A BRPI0912836B1 BR PI0912836 B1 BRPI0912836 B1 BR PI0912836B1 BR PI0912836 A BRPI0912836 A BR PI0912836A BR PI0912836 B1 BRPI0912836 B1 BR PI0912836B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- rotor
- polar
- layers
- spacing
- poles
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 210000004508 polar body Anatomy 0.000 claims abstract description 64
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 47
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 25
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 17
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes e processo de resfriamento de um rotor a presente invenção refere-se a um rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar, com polos salientes que compreende uma pluralidade de polos salientes (10), cada polo saliente (10) sendo circundado por uma bobina indutora (3) que compreende uma pluralidade de camadas de fios bobinados (11), o referido rotor sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende uma pluralidade de espaçadores (14, 15a, 15b), de modo que cada espaçador da referida pluralidade de espaçadores (14, 15a, 15b) cria um primeiro espaçamento (23) entre duas camadas de fio bobinado (11) sucessivas da referida pluralidade de camadas para a circulação de um fluido refrigerante entre cada camada de fio bobinado (11) da referida pluralidade de camadas, o referido rotor compreendendo um segundo espaçamento (27) entre o referido corpo polar (1) e cada camada de fio bobinado (11) da referida pluralidade de camadas para a circulação do referido fluido refrigerante entre a referida bobina indutora (3) e o referido corpo polar (1).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ROTOR DE UMA MÁQUINA ELÉTRICA SÍNCRONA MULTIPOLAR COM POLOS SALIENTES E PROCESSO DE RESFRIAMENTO DE UM ROTOR.
[001] A presente invenção refere-se ao domínio das máquinas giratórias elétricas síncronas que compreende um conjunto estatórico e um conjunto rotórico, o conjunto rotórico pivotando em relação ao conjunto estatórico em torno de um eixo de rotação.
[002] Mais especialmente, a presente invenção refere-se a um rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar, com polos salientes. [003] De um modo geral, os rotores de polos salientes têm polos indutores situados na periferia de uma coroa do circuito magnético.
[004] Esses rotores são geralmente utilizados nas aplicações em velocidade lenta até 1000 rpm em polos laminados e 1500 rpm em polos maciços.
[005] De modo conhecido, o rotor de uma máquina elétrica síncrona com polos salientes compreende:
- uma parte central formada pela coroa do circuito magnético e por uma árvore central; para os rotores de pequeno diâmetro a árvore central e a coroa do circuito magnético formam uma só peça;
- polos salientes ou polos formados por uma parte central chamada corpo de polo ou indiferentemente corpo polar e por uma parte periférica chamada expansão polar; cada polo é percorrido, em sua parte central por uma indução constante; em contrapartida, na superfície do polo ao nível de uma expansão polar, a indução é pulsada em consequência da rotação diante dos cortes do estator;
- bobinas indutoras que circundam cada corpo polar formadas por um empilhamento de espiras.
[006] As máquinas síncronas são máquinas elétricas das quais a
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 9/31
2/16 velocidade de rotação da árvore de saída é igual à velocidade de rotação do campo magnético. A magnetização das máquinas giratórias com polos salientes é obtida pelo indutor formado pelas bobinas indutoras que circundam os corpos polares.
[007] As bobinas indutoras são dispostas em torno dos corpos polares de acordo com várias maneiras.
[008] De acordo com uma primeira realização conhecida de um rotor multipolar com polos salientes, cada polo que compreende um corpo polar e uma expansão polar é adaptado em um aro ou em uma árvore com o auxílio de chaves, de encaixes, ou de parafusos. Nessa realização, a bobina é colocada no lugar sobre o corpo polar antes da montagem desse último sobre o aro ou sobre a árvore.
[009] De acordo com uma segunda realização conhecida de rotor síncrono com polos salientes ela consiste em utilizar um corpo polar que é parte integrante do aro ou da árvore. Somente a expansão polar maciça é adaptada e fixada sobre o corpo polar com o auxílio de numerosos parafusos. A bobina indutora é colocada no lugar em torno do corpo polar antes da montagem da expansão polar.
[0010] Qualquer que seja a representação escolhida até aqui, a colocação sob tensão das bobinas indutoras provoca um aquecimento dessas últimas.
[0011] As bobinas indutoras compreendem materiais isolantes que são sensíveis ao envelhecimento térmico. Para isso, é necessário realizar um resfriamento do rotor síncrono e mais precisamente da bobina indutora a fim de melhorar a duração de vida das bobinas.
[0012] Para resfriar a bobina indutora por ocasião da rotação do rotor com polos salientes, é desejável que a bobina indutora disponha de uma superfície de troca com o ar ambiente que seja a maior possível.
[0013] Na maior parte dos rotores com polos salientes conhecidos,
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 10/31
3/16 a bobina indutora é resfriada naturalmente pela superfície de seu perímetro por ocasião da rotação do rotor. Esse tipo de resfriamento tem geralmente uma eficácia reduzida.
[0014] Também são conhecidos rotores com polos salientes que compreendem uma disposição da bobina indutora especial que permite uma circulação de ar entre certas amadas da bobina indutora, que melhora assim o resfriamento da bobina indutora. Essa circulação intercamadas é tornada possível pela realização de embutimentos realizados por deformação das faces planas de cobre que compõem as diferentes camadas da bobina indutora.
[0015] No entanto, a deformação do cobre da bobina indutora é uma operação difícil de executar, demorada e custosa e que exige um procedimento de fabricação específico. Por outro lado, a profundidade dos embutimentos que realizam espaços intercamadas é limitada pelo modo de realização da bobina indutora por deformação das faces planas de cobre, a deformação das faces planas sendo dificilmente controlável.
[0016] Além disso, a configuração dos espaços intercamadas é bastante sensível à poluição das poeiras e da umidade do ar ou de um fluido refrigerante, e às suas consequências sobre os circuitos elétricos.
[0017] Nesse contexto, a invenção visa oferecer um rotor de máquina elétrica síncrona multipolar, com polos salientes, cujo resfriamento da bobina indutora é otimizado ao mesmo tempo em que permite uma realização e uma montagem do rotor simples, econômica e rápida e pouco sensível à poluição.
[0018] Com essa finalidade, a invenção propõe um rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar que compreende uma pluralidade de polos salientes, cada polo saliente sendo circundado por uma bobina indutora que compreende uma pluralidade de camadas de fios bobinados, o referido rotor sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende uma pluralidade de espaçadores, de modo que cada espaçador
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 11/31
4/16 da referida pluralidade de espaçadores cria um primeiro espaçamento entre duas camadas de fio bobinado sucessivas da referida pluralidade de camadas para a circulação de um fluido refrigerante entre cada camada de fio bobinado da referida pluralidade de camadas, o referido rotor compreendendo um segundo espaçamento entre o referido corpo polar e cada camada de fio bobinado da referida pluralidade de camadas para a circulação do referido fluido refrigerante entre a referida bobina indutora e o referido corpo polar.
[0019] Graças à invenção, é possível realizar facilmente bobinas indutoras com aberturas que permitem um resfriamento eficaz da bobina indutora ao mesmo tempo em que garantem uma montagem simples sobre os corpos polares. A concepção da bobina por camadas de fios bobinados que são mantidas espaçadas por espaçadores permite garantir uma circulação de um fluido refrigerante entre as diferentes camadas da bobina indutora ao mesmo tempo em que garante uma retenção radial por ocasião da rotação do rotor.
[0020] O rotor de máquina elétrica síncrona multipolar, com polos salientes, de acordo com a invenção pode também apresentar uma ou várias das características abaixo, consideradas individualmente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis:
- a referida pluralidade de polos salientes é solidária de uma coroa, a referida coroa compreendendo um entalhe situado entre dois polos salientes próprio para o resfriamento do referido rotor;
- cada polo saliente da referida pluralidade de polos salientes compreende uma pluralidade de ângulos polares amovíveis confrontantes entre si de um lado e de outro do referido corpo polar;
- cada ângulo polar da referida pluralidade de ângulos polares é encaixado no referido corpo polar, o referido corpo polar compreendendo duas ranhuras dispostas de um lado e de outro do referido corpo polar e cuja forma é adaptada para receber os referidos ângulos
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 12/31
5/16 polares confrontantes entre si;
- as referidas duas ranhuras são realizadas de modo contínuo ao longo do referido corpo polar;
- cada camada de fio bobinado da referida pluralidade de camadas é formada com o auxílio de um fio condutor mais largo do que espesso;
- o referido segundo espaçamento é criado por cada espaçador da referida pluralidade de espaçadores;
- a pluralidade de camadas de fio bobinado é mantida radialmente com o auxílio de uma chapa de sustentação, a referida chapa de sustentação compreendendo pelo menos um conduto próprio para a circulação de um fluido refrigerante.
[0021] A presente invenção tem também como objeto um processo de resfriamento de um rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas seguintes:
- resfriamento da referida pluralidade de camadas de fio bobinado pela circulação do fluido refrigerante através do referido segundo espaçamento;
- resfriamento de cada camada de fio bobinado da referida pluralidade de camadas pela circulação do fluido refrigerante através do referido primeiro espaçamento.
[0022] De acordo com uma outra característica, o processo é tal que ele compreende uma etapa de circulação do fluido refrigerante entre o entalhe e o referido segundo espaçamento com o auxílio do referido conduto da referida chapa de sustentação.
[0023] Outras características e vantagens da invenção se destacarão mais claramente da descrição que é dada da mesma abaixo, a título indicativo e de nenhuma forma limitativo, em referência às figuras anexas, entre as quais:
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 13/31
6/16
- a figura 1 é uma vista parcial de um rotor com polos salientes de uma máquina elétrica síncrona em corte por um plano perpendicular ao eixo de rotação do rotor, de acordo com um primeiro modo de realização;
- a figura 2 é uma vista de cima de um corpo polar de um rotor com polos salientes tal como representado na figura 1;
- a figura 3 é uma vista parcial de um rotor com polos salientes de uma máquina elétrica síncrona em corte por um plano perpendicular ao eixo de rotação do rotor de acordo com um segundo modo de realização.
[0024] Em todas as figuras, os elementos comuns levam os mesmos números de referência exceto precisão em contrário.
[0025] A figura 1 representa uma vista parcial de um rotor 100 com polos salientes de uma máquina síncrona em corte por um plano perpendicular ao eixo de rotação do rotor.
[0026] A figura 1 representa especialmente um espaço 20 situado entre dois polos salientes 10. Cada polo saliente 10 compreende um corpo de polo ou corpo polar 1 circundado por uma bobina indutora 3. O corpo polar 1 é uma peça que é parte integrante de um aro 4 que constitui a roda polar do circuito magnético da máquina elétrica síncrona. O aro 4 é preferencialmente realizado por um empilhamento de chapas de aço magnético montado a quente sobre uma árvore ou um cubo (não representado).
[0027] De acordo com um outro modo de realização o corpo polar 1 é uma peça maciça monobloco que é parte integrante da árvore.
[0028] De acordo com um modo vantajoso da invenção, o aro 4 possui uma forma substancialmente poligonal. A forma poligonal do aro é definida em função do número de polos que o rotor da máquina síncrona possui.
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 14/31
7/16 [0029] A bobina indutora 3 é realizada por um condutor feito de cobre de seção circular ou retangular que circunda o corpo polar 1 com um certo número de espiras. Nesse primeiro modo de realização, a bobina indutora 3 é realizada em camadas radiais 11 (isto é, dispostas de acordo com diferentes raios partindo-se do centro do rotor) de fio de bobina condutor mais largo do que espesso 12 enrolado em espiral. Cada camada radial 11 é espaçada radialmente por espaçadores 14, 15a, e 15b. Os espaçadores 14, 15a e 15b são formados ou por um material isolante ou por um material condutor que necessita ser isolado por um material isolante, os espaçadores feitos de material condutor tendo melhores características mecânicas.
[0030] O isolamento das espiras da bobina indutora 13 é realizado por tiras isolantes pré-impregnadas com uma resina termoendurecível. A bobina é em seguida colocada sob prensa e sofre um tratamento térmico o que permite obter um conjunto compacto com uma excelente condutividade térmica.
[0031] De acordo com um outro modo da invenção, a bobina indutora 3 é realizada com fios isolados feitos de fibra de vidro. O fio isolado é em seguida enrolado em várias camadas. Entre cada camada de fios, é interposto um verniz ou uma resina que tem como papel dar a rigidez final da bobina indutora 3 depois de polimerização.
[0032] Também é possível, de acordo com um outro modo de realização da invenção, realizar uma bobina indutora 3 com fios esmaltados termoaderentes. Os fios termoaderentes são fios esmaltados recobertos com uma camada externa que permite obter uma colagem das espiras unidas por polimerização dessa camada externa sob o efeito da temperatura e que permite se liberar de uma fase de aplicação de um verniz ou de uma resina por ocasião da realização da bobina indutora 3.
[0033] Ângulos polares 2 são situados, por par, de um lado e de outro do corpo polar 1 em todo seu comprimento, um só par de ângulo
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 15/31
8/16 polar 2 sendo representado em cada corpo polar 1 da figura 1. Os pares de ângulos polares 2 mantêm em posição a bobina indutora 3 de um lado e de outro do corpo polar 1. Para isso, o corpo polar 1 compreende cortes 6a que correspondem à forma dos engates 6b dos ângulos polares 2; os cortes 6a de cada chapa do empilhamento sendo alinhados em todo o comprimento do corpo polar 1 formando assim um conduto. Os engates 6b permitem a colocação no lugar por encaixe e depois por deslizamento nos cortes 6a dos ângulos polares 2 sem outro meio de fixação. O encaixe é efetuado a partir de cada extremidade do corpo polar 1 e o deslizamento de acordo com o sentido longitudinal do referido corpo polar 1. Os engates 6b têm a forma, por exemplo, de um gancho orientado substancialmente na direção do centro do rotor, composto por uma primeira parte 7 de seção substancialmente triangular que se junta a uma segunda parte 9 de seção substancialmente retangular, as duas partes 7 e 9 sendo conectadas por um elemento recurvado 8.
[0034] A forma especial dos engates 6b permite uma retenção radial dos ângulos polares 2, e permite receber as solicitações ocasionadas pela força centrífuga da bobina indutora 3 por ocasião da rotação do rotor, e notadamente da componente radial.
[0035] Os espaçadores 14, 15a e 15b são intercalados uniformemente entre as diferentes camadas radiais 11 formando assim um espaço 23 intercamada radial 11 que permite uma circulação de um fluido refrigerante entre as camadas radiais 11 ilustrada por flechas. Em uma camada radial 11, os espaçadores 14, 15a e 15b são repartidos uniformemente em todo o comprimento da camada radial 11. De acordo com um modo vantajoso da invenção, cada espaçador 14, 15a e 15b é espaçado longitudinalmente de um segundo espaçador, de uma distância substancialmente compreendida entre uma dezena e uma centena de milímetros.
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 16/31
9/16 [0036] Os espaçadores 14 são placas simétricas em relação a um plano horizontal que tem uma forma substancialmente retangular de vários milímetros de espessura. Os espaçadores 14 compreendem uma sobre-espessura 25 em sua extremidade esquerda, as sobre-espessuras 24 e 25 sendo simétricas de um lado e de outro do plano de simetria horizontal. Assim, as sobre-espessuras 24 e 25 permitem englobar e manter delimitadas duas camadas radiais 11 da bobina indutora 3, uma camada radial 11 na parte superior do espaçador 14 e uma camada radial 11 na parte inferior do espaçador. Assim devido à forma e à disposição das mesmas, os espaçadores 14 permitem manter separadas as diferentes camadas radiais 11 da bobina indutora 3 criando assim o espaço 23 intercamadas para a circulação de um fluido refrigerante ilustrada por flechas na figura 1.
[0037] As sobre-espessuras esquerdas 25 dos espaçadores 14 são também próprias para manter afastada a bobina indutora 3 da periferia do corpo polar 1, a face externa do espaçador 14 ao nível da sobreespessura 25 estando em contato com o corpo polar 1. Desse modo, um espaço 27 é formado entre a bobina indutora 3 e a superfície externa do corpo polar 1; o espaço 27 sendo equivalente à largura da sobreespessura 25. Assim, o espaço 27 garante a circulação do fluido refrigerante e garante o isolamento na massa entre a bobina indutora 2 e a superfície periférica do corpo polar 1.
[0038] Os espaçadores superiores 15a e inferiores 15b, quer dizer os espaçadores dispostos acima da última camada radial 11 ou camada superior e embaixo da primeira camada radial 11 ou camada inferior da bobina indutora 3 têm uma forma ligeiramente diferente dos espaçadores 14 detalhados precedentemente. Os espaçadores 15a e 15b são também placas que têm uma forma substancialmente retangular de alguns milímetros de espessura. Os espaçadores 15a e 15b compreendem também uma sobre-espessura esquerda e uma sobre-espessura
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 17/31
10/16 direita em suas duas extremidades, mas unicamente em uma das duas faces do espaçador. A segunda face do espaçador 15a, 15b compreende uma sobre-espessura central 26 de forma substancialmente retangular situada substancialmente em seu centro que permite posicionar os espaçadores 15a e 15b e mantê-los fixas.
[0039] A face superior do espaçador superior 15a que compreende a sobre-espessura 26 permite manter e posicionar o espaçador 15a com o auxílio dos ângulos polares 2 quando essas últimas são colocadas em posição sobre o corpo polar 1. De modo similar, a face inferior do espaçador inferior 15b que compreende a sobre-espessura central 16 permite posicionar e manter fixa o espaçador 15b com o auxílio da chapa de sustentação 16.
[0040] Os ângulos polares 2 e a chapa de sustentação 16 possuem um recorte de matéria da forma da sobre-espessura dos espaçadores 15a e 15b de modo a se ajustarem à referida sobre-espessura e a reter os referidos espaçadores.
[0041] A chapa de sustentação 16 é uma chapa dobrada em forma de V disposta ao nível de um espaço 20 do rotor 100 com polos salientes, quer dizer entre dois polos salientes 10 e mais precisamente entre dois corpos polares 1.
[0042] Ao nível do espaço 20 do rotor 100, duas bobinas indutoras 3, que circundam cada uma delas um corpo polar 1, são confrontantes. A chapa de sustentação 16 mantém a parte das bobinas indutoras confrontantes ao nível do espaço 20 do rotor 100. Para isso, a chapa de sustentação 16 é introduzida entre dois corpos polares 1 quando as bobinas indutoras 3 são montadas em torno dos corpos polares 1 e que os ângulos polares 2 são introduzidos no corpo polar 1. Em uma primeira realização ilustrada na figura 1, blocos de fixação 17 são utilizados sob a chapa de sustentação 16 a fim de manter aplicada radialmente a bobina indutora 3 contra os ângulos polares 2 com uma certa pressão.
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 18/31
11/16 [0043] A retenção radial da bobina indutora 3 é realizada em sua parte superior pelos ângulos polares 2, e em sua parte inferior pela chapa de sustentação 16. A retenção radial da bobina indutora 3 em sua parte inferior pode também ser realizada por qualquer outro meio equivalente que permite manter a bobina indutora 3 aplicada contra os ângulos polares 2.
[0044] De acordo com um segundo modo de realização, a retenção radial da bobina indutora 3 em sua parte inferior pode ser efetuada com o auxílio de um jogo de molas comprimidas 31, ilustradas em referência à figura 3.
[0045] Assim, os espaçadores 14, 15a e 15b assim como a pressão de retenção exercida sobre a bobina indutora 3 e sobre os espaçadores pelos ângulos polares 2 em sua parte superior e pela chapa de sustentação 16 em sua parte inferior, permitem manter a bobina indutora 3 em posição e notadamente compensar a componente tangencial da força centrífuga por ocasião da rotação do rotor.
[0046] Um espaço 18 é previsto sob a chapa de sustentação 16. Esse espaço 18 é próprio por um lado para facilitar a introdução da chapa de sustentação 16 sob a bobinas indutoras 3 e por outro lado para permitir uma distribuição longitudinal do fluido refrigerante que leva à circulação do fluido, ilustrada por flechas, através das camadas radiais 11 da bobina indutora 3.
[0047] Em um outro modo de realização da invenção, ilustrado pela figura 3, é também possível aumentar o espaço 18 efetuando-se para isso um entalhe do aro 4 de modo a aumentar a circulação do fluido refrigerante na parte de dentro da bobina indutora 3. Também é possível dispor um ventilador na entrada desse espaço 18 a fim de criar um fluxo de circulação do fluido refrigerante ou de aumentar o fluxo de circulação natural criada pela rotação do rotor.
[0048] Por ocasião da rotação do rotor 100, o ar ambiente ou o fluido
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 19/31
12/16 refrigerante circunvizinho se precipita dentro do espaço 18; o fluxo de fluido refrigerante que entra podendo ser aumentado pela adição de um ventilador na entrada do espaço 18 como descrito precedentemente. [0049] O fluido refrigerante circula através da bobina indutora 3 de acordo com as flechas ilustradas que explicitam a circulação.
[0050] O fluido refrigerante migra então do espaço 18 através de um conduto presente na chapa de sustentação 16 para o espaço 27. O fluido refrigerante circula em seguida do espaço 17 para os espaços intercamadas 20 criados pelos espaçadores 14, 15a e 15b, e depois escapa na direção do espaço 20 permitindo assim sua renovação.
[0051] O fluido refrigerante que circula dentro dos espaços 27 e 23 efetua trocas térmicas com as diferentes camadas radiais 11 da bobina indutora 3 permitindo assim um resfriamento vantajoso da bobina.
[0052] É também possível obturar o espaço 20 entre dois polos salientes de modo a obrigar a circulação de uma passagem de ar dentro do espaço 18 e assim melhorar o resfriamento da bobina indutora 3 pelo aumento da vazão de circulação do fluido refrigerante através das camadas radiais 11.
[0053] A figura 2 é uma vista de cima de um corpo polar 1 de um rotor 100 com polos salientes 10 de uma máquina elétrica síncrona de acordo com a invenção representado em referência à figura 1.
[0054] A figura 2 ilustra especialmente uma série de ângulos polares 2 colocados em posição no corpo polar 1 e que bloqueiam radialmente a bobina indutora 3 do polo.
[0055] As faces 5, situadas nas extremidades do corpo polar 1 (somente uma face 5 é representada), são mantidas solidárias do aro 4 com o auxílio de um sistema de fixação do tipo parafuso. As faces 5 são peças maciças feitas de aço usinadas, forjadas ou moldadas que permitem manter em posição os ângulos polares 2 depois de sua colocação
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 20/31
13/16 no lugar sobre o corpo polar 1. Elas evitam assim qualquer deslocamento longitudinal dos ângulos polares 2. De fato nas extremidades do corpo polar 1, as faces 5 obstruem os cortes 6a do corpo polar 1 que correspondem aos engates 6b de modo que os ângulos polares 2 não possam ser desmontados, nem deslocados no sentido longitudinal do corpo polar 1. As faces 5 permitem também reter radialmente a parte frontal da bobina indutora 3 e posicionar axialmente o conjunto da bobina indutora 3.
[0056] A utilização combinada dos ângulos polares 2 e das faces 5 em substituição a uma expansão polar de acordo com a arte anterior permite dispor de duas zonas 21 e 22 de não recobrimento, em cada extremidade da bobina indutora 3. Essas zonas 21 e 22 melhoram o resfriamento da bobina indutora 3 aumentando para isso a superfície de contato das mesmas com o ar ambiente ou qualquer outro fluido refrigerante.
[0057] O dispositivo ilustrado na figura 3 compreende os mesmos elementos e as mesmas referências que o dispositivo ilustrado nas figuras 1 e 2, com exceção do meio de retenção radial da bobina indutora 3 por um jogo de molas comprimidas 31.
[0058] Além disso, a figura 3 ilustra um segundo modo de realização do espaço 18 que efetua um entalhe do aro 4 que permite aumentar a circulação do fluido refrigerante na parte de dentro da bobina indutora
3.
[0059] A montagem do rotor com polos salientes de uma máquina síncrona ilustrada é realizada facilmente e rapidamente com um número restrito de ferramentas.
[0060] Em uma primeira etapa, a bobina indutora 3 é realizada separadamente por camadas radiais 11 e depois unida com os espaçadores 14, 15a e 15b. De acordo com um segundo modo de realização, a bobina indutora 3 pode ser realizada por espiras sucessivas em cada
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 21/31
14/16 camada, partindo-se de uma camada externa da bobina indutora e depois se subindo camada por camada na direção da camada interna da bobina condutora 3 e depois se descendo de novo na direção da camada externa: essa operação é repetida até a bobinagem completa da bobina. Esse modo de realização permite assim diminuir o número de conexões soldadas.
[0061] Em uma segunda etapa, a bobina indutora 3 completa e polimerizada é em seguida introduzida em torno do corpo polar 1 em uma posição mais próxima do centro do rotor, que permite liberar completamente as ranhuras 6a do corpo polar 1.
[0062] Os ângulos polares 2 são enfiados por deslizamento sobre o corpo polar 1 com o auxílio dos cortes 6a.
[0063] As faces 5 são em seguida enfiadas e fixadas sobre o aro 4 ou sobre o corpo polar 1 com o auxílio de parafusos. Os ângulos polares 2 são assim bloqueados longitudinalmente.
[0064] A bobina indutora 3 é então aplicada contra os ângulos polares 2 de modo a liberar um espaço 18 sob a bobina indutora com o objetivo de introduzir por deslocamento no sentido longitudinal do corpo polar 1, a chapa de sustentação 16. A chapa de sustentação 16 é em seguida mantida aplicada contra a bobina indutora 3 com o auxílio de blocos de fixação 17 montados à força, de jogo de molas comprimidas 31 ou de qualquer outro meio equivalente.
[0065] Os blocos de fixação 17, ou o jogo de molas comprimidas 31 exercem uma certa pressão de contato sobre a bobina que é mantida por um lado pelos ângulos polares 2 em sua parte exterior e por outro lado pela chapa de sustentação 16 em sua parte interior. Assim, a bobina indutora 3 é mantida radialmente por ocasião da paralisação e da rotação do rotor.
[0066] Todas as operações descritas para a montagem dos ângulos polares 2, e das faces 5 sobre o corpo polar 1 são efetuadas facilmente
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 22/31
15/16 sem ferramenta especial.
[0067] Assim, a invenção tem como objeto a realização de um rotor multipolar, com polos salientes, de uma máquina elétrica síncrona que permite o resfriamento eficaz da bobina indutora melhorando assim significativamente a duração de vida das bobinas. Além disso, a forma astuciosa dos ângulos polares combinada com a utilização dos espaçadores permite diminuir significativamente a utilização de cunha de calçamento para a retenção tangencial da bobina indutora por ocasião da rotação do rotor e permite assim uma melhoria do resfriamento da bobina com o aumento da superfície da bobina em contato com um fluido refrigerante tal como ar.
[0068] Finalmente, o rotor com polos salientes de acordo com a invenção permite uma montagem simples e rápida sem ferramentas especiais. A forma astuciosa dos ângulos polares permite ao mesmo tempo uma montagem rápida e fácil e ao mesmo tempo uma retenção da bobina indutora por ocasião da paralisação e por ocasião da rotação do rotor.
[0069] Além disso, quando é necessário limpar, consertar ou substituir uma bobina indutora, a operação de desmontagem é ao mesmo tempo amplamente facilitada, sem o recurso a ferramentas especiais, e rápida.
[0070] Foi essencialmente descrito um rotor multipolar com polos salientes de uma máquina elétrica síncrona que compreende um corpo polar laminado e um aro laminado; no entanto, a invenção também é aplicável a um rotor multipolar com polos salientes de uma máquina elétrica síncrona que compreende um corpo polar maciço. A invenção descreveu essencialmente um rotor multipolar com polos salientes que compreende corpos polares integrados ao aro; no entanto, a invenção também é aplicável a um rotor multipolar com polos salientes que compreende corpos polares adaptados sobre um aro ou sobre uma árvore
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 23/31
16/16 com o auxílio de chaves, de encaixes, ou de parafusos.
[0071] As outras vantagens da invenção são notadamente as seguintes:
- melhoria do resfriamento do rotor multipolar com a supressão da utilização das cunhas de calçamento;
- facilitação da execução industrial;
- aumento significativo da duração devida das bobinas;
- supressão da necessidade de um isolamento na massa das bobinas indutoras;
- aptidão para a desmontagem fácil das bobinas indutoras por ocasião da operação de manutenção ou de renovação ou de conserto.
- insensibilidade às consequências elétricas da poluição das bobinas indutoras.
Claims (8)
1/3
REIVINDICAÇÕES
1. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar que compreende uma pluralidade de polos salientes (10), cada polo saliente (10) incluindo um corpo polar e sendo circundado por uma bobina indutora (3) que compreende uma pluralidade de camadas de fios bobinados (11) , a referida pluralidade de polos salientes é solidária de uma coroa (4), a referida coroa (4) compreendendo um entalhe (18) situado entre dois polos salientes (10) próprio para o resfriamento do referido rotor, uma pluralidade de espaçadores (14, 15a, 15b), de modo que cada espaçador da referida pluralidade de espaçadores (14, 15a, 15b) cria um primeiro espaçamento (23) entre duas camadas de fio bobinado (11) sucessivas da referida pluralidade de camadas para a circulação de um fluido refrigerante entre cada camada de fio bobinado (11) da referida pluralidade de camadas, o referido rotor caracterizado pelo fato de que compreende um segundo espaçamento (27) entre o referido corpo polar (1) e cada camada de fio bobinado (11) da referida pluralidade de camadas para a circulação do referido fluido refrigerante entre a referida bobina indutora (3) e o referido corpo polar (1);
a referida pluralidade de camadas de fio bobinado (11) é mantida radialmente com o auxílio de uma chapa de sustentação (16), a referida chapa de sustentação (16) compreendendo pelo menos um conduto próprio para a circulação de um fluido refrigerante da referida abertura para o referido segundo espaçamento, o referido primeiro espaçamento e o referido segundo espaçamento sendo dispostos de modo que o fluido refrigerante circula do referido segundo espaçamento para o referido primeiro espaçamento entre duas camadas de fio bobinado (11).
2. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada polo saliente (10) da referida pluralidade de polos salientes (10) compreende
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 25/31
2/3 uma pluralidade de ângulos polares (2) amovíveis confrontantes entre si de um lado e de outro do referido corpo polar (1).
3. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada ângulo polar (2) da referida pluralidade de ângulos polares (2) é encaixado no referido corpo polar (1), o referido corpo polar (1) compreendendo duas ranhuras (6a) dispostas de um lado e de outro do referido corpo polar (1) e cuja forma é adaptada para receber os referidos ângulos polares (2) confrontantes entre si.
4. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as referidas duas ranhuras (6a) são realizadas de modo contínuo ao longo do referido corpo polar (1).
5. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada camada de fio bobinado (11) da referida pluralidade de camadas é formada com o auxílio de um fio condutor mais largo do que espesso (12).
6. Rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o referido segundo espaçamento (27) é criado por cada espaçador da referida pluralidade de espaçadores (14, 15a, 15b).
7. Processo de resfriamento de um rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar como definido na reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas seguintes:
- resfriamento da referida pluralidade de camadas de fio bobinado (11) pela circulação do fluido refrigerante através do referido segundo espaçamento (27);
- resfriamento de cada camada de fio bobinado (11) da refe
Petição 870180154442, de 23/11/2018, pág. 26/31
3/3 rida pluralidade de camadas pela circulação do fluido refrigerante através do referido primeiro espaçamento (23).
8. Processo de resfriamento de um rotor de uma máquina giratória síncrona multipolar, de acordo com a reivindicação 7, a referida pluralidade de polos salientes (10) sendo solidária de uma coroa (4), a referida coroa (4) compreendendo um entalhe (18) situado entre dois polos salientes (10) próprio para o resfriamento do referido rotor, o referido processo sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende uma etapa de circulação do fluido refrigerante entre o entalhe (18) e o referido segundo espaçamento (27) com o auxílio do referido conduto da referida chapa de sustentação (16).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0853242 | 2008-05-19 | ||
| FR0853242A FR2931316B1 (fr) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | Rotor d'une machine electrique synchrone multipolaire a poles saillants |
| PCT/FR2009/050911 WO2010020724A2 (fr) | 2008-05-19 | 2009-05-15 | Rotor d'une machine electrique synchrone multipolaire a poles saillants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0912836A2 BRPI0912836A2 (pt) | 2015-10-13 |
| BRPI0912836B1 true BRPI0912836B1 (pt) | 2019-04-30 |
Family
ID=40262986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0912836-0A BRPI0912836B1 (pt) | 2008-05-19 | 2009-05-15 | Rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes e processo de resfriamento de um rotor |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8390156B2 (pt) |
| EP (1) | EP2313959B1 (pt) |
| JP (1) | JP5775816B2 (pt) |
| BR (1) | BRPI0912836B1 (pt) |
| DK (1) | DK2313959T3 (pt) |
| ES (1) | ES2608463T3 (pt) |
| FR (1) | FR2931316B1 (pt) |
| HU (1) | HUE031006T2 (pt) |
| PL (1) | PL2313959T3 (pt) |
| PT (1) | PT2313959T (pt) |
| WO (1) | WO2010020724A2 (pt) |
| ZA (1) | ZA201008874B (pt) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2977405B1 (fr) * | 2011-06-29 | 2013-07-12 | Jeumont Electric | Rotor d'une machine electrique synchrone multipolaire a poles saillants |
| CN103715803B (zh) * | 2014-01-20 | 2015-11-25 | 国网新源控股有限公司 | 一种转子磁极内冷与外冷分区冷却的方法 |
| GB201907642D0 (en) * | 2019-05-30 | 2019-07-17 | Cummins Generator Technologies | Rotor cooling |
| EP3893363B1 (en) * | 2020-04-10 | 2024-06-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of efficient thermal management of rotor in a high power generator |
| FR3128330A1 (fr) | 2021-10-20 | 2023-04-21 | Francois Bernot | Armature magnétique à dents amovibles |
| CN118381221A (zh) * | 2024-03-29 | 2024-07-23 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 一种磁极线圈增强冷却的凸极发电机 |
| DE102024130186A1 (de) * | 2024-10-17 | 2026-04-23 | Mahle International Gmbh | Rotor für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH425984A (de) * | 1962-10-26 | 1966-12-15 | Licentia Gmbh | Einrichtung zur Wasserkühlung der Polspulen eines Schenkelpolläufers einer Synchronmaschine |
| US3797106A (en) * | 1971-10-04 | 1974-03-19 | Gen Electric | Method of making a salient pole rotor construction with removable pole tips |
| US3728566A (en) * | 1971-10-04 | 1973-04-17 | Gen Electric | Salient pole rotor construction with removable pole tips |
| US3846651A (en) * | 1973-06-12 | 1974-11-05 | Westinghouse Electric Corp | Dynamoelectric machine ventilating system |
| US4554475A (en) * | 1982-02-25 | 1985-11-19 | Century Electric, Inc. | Field coil air vents for dynamoelectric machine |
| JPS5941147A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の回転子 |
| JPS5941136A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の回転子 |
| JPH0528910Y2 (pt) * | 1986-11-11 | 1993-07-26 | ||
| JPH0993847A (ja) * | 1995-09-26 | 1997-04-04 | Toshiba Corp | 突極形回転電機の回転子 |
| JPH09215240A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Toshiba Corp | 突極回転界磁形同期電動機 |
| JP4348811B2 (ja) * | 2000-01-26 | 2009-10-21 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 突極型回転子および発電機 |
| US6661133B2 (en) * | 2001-07-12 | 2003-12-09 | Eli Liebermann | Rotor cooling arrangement |
| GB2425662A (en) * | 2005-04-25 | 2006-11-01 | Newage Int Ltd | Rotor cooling |
| JP2008067542A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Nishishiba Electric Co Ltd | 突極形回転子 |
-
2008
- 2008-05-19 FR FR0853242A patent/FR2931316B1/fr active Active
-
2009
- 2009-05-15 DK DK09784387.4T patent/DK2313959T3/en active
- 2009-05-15 BR BRPI0912836-0A patent/BRPI0912836B1/pt active IP Right Grant
- 2009-05-15 HU HUE09784387A patent/HUE031006T2/en unknown
- 2009-05-15 JP JP2011519210A patent/JP5775816B2/ja active Active
- 2009-05-15 PT PT97843874T patent/PT2313959T/pt unknown
- 2009-05-15 US US12/993,450 patent/US8390156B2/en active Active
- 2009-05-15 WO PCT/FR2009/050911 patent/WO2010020724A2/fr not_active Ceased
- 2009-05-15 ES ES09784387.4T patent/ES2608463T3/es active Active
- 2009-05-15 PL PL09784387T patent/PL2313959T3/pl unknown
- 2009-05-15 EP EP09784387.4A patent/EP2313959B1/fr active Active
-
2010
- 2010-12-09 ZA ZA2010/08874A patent/ZA201008874B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUE031006T2 (en) | 2017-06-28 |
| WO2010020724A2 (fr) | 2010-02-25 |
| EP2313959B1 (fr) | 2016-10-05 |
| PL2313959T3 (pl) | 2017-06-30 |
| ES2608463T3 (es) | 2017-04-11 |
| US8390156B2 (en) | 2013-03-05 |
| US20110115315A1 (en) | 2011-05-19 |
| JP2011523344A (ja) | 2011-08-04 |
| PT2313959T (pt) | 2016-12-27 |
| JP5775816B2 (ja) | 2015-09-09 |
| ZA201008874B (en) | 2012-02-29 |
| WO2010020724A3 (fr) | 2010-04-15 |
| FR2931316A1 (fr) | 2009-11-20 |
| FR2931316B1 (fr) | 2012-06-01 |
| WO2010020724A8 (fr) | 2010-12-29 |
| EP2313959A2 (fr) | 2011-04-27 |
| BRPI0912836A2 (pt) | 2015-10-13 |
| DK2313959T3 (en) | 2017-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0912836B1 (pt) | Rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes e processo de resfriamento de um rotor | |
| CN104065186B (zh) | 一种用于电机的定子、电机及其通风冷却方法 | |
| US2217430A (en) | Water-cooled stator for dynamoelectric machines | |
| KR101546175B1 (ko) | 자극편 | |
| US20240063670A1 (en) | Axial flux electric machine | |
| BR102018069040A2 (pt) | Rotor para máquina elétrica rotativa e método de fabricação do mesmo | |
| CN105391208A (zh) | 一种永磁电机转子及永磁电机 | |
| JP2017011946A (ja) | 回転電機、並びに回転電機の冷却システム | |
| ITMI20110375A1 (it) | Turbina eolica | |
| WO2022116127A1 (zh) | 永磁电机圆弧形磁瓦的充磁装置及径向充磁方法 | |
| CN107465323A (zh) | 一种永磁电机笼型转子及永磁电机 | |
| BRPI0912861B1 (pt) | Rotor de uma máquina elétrica síncrona multipolar com polos salientes | |
| CN112119571A (zh) | 电机和混合电的空中交通工具 | |
| CN111247724A (zh) | 具有包括部分细分通道的冷却装置的电机 | |
| CN104779727B (zh) | 一种表贴式永磁电机转子及电机 | |
| CN205178686U (zh) | 一种永磁电机转子及永磁电机 | |
| CN111786499A (zh) | 一种基于水冷结构的高防护干湿两用电动机 | |
| RU2142667C1 (ru) | Статор электрической машины | |
| EP2477311B1 (en) | Generator, in particular for a wind turbine | |
| CN205141869U (zh) | 一种用于电机的围带固定装置 | |
| CN109104015A (zh) | 一种风冷磁环模块式转子及电机 | |
| EP2442060A1 (en) | A generator, in particular for a wind turbine | |
| CN104779725B (zh) | 一种表贴式永磁电机转子及电机 | |
| CN102790501B (zh) | 一种具有冷却结构的实心转子永磁电动机 | |
| RU170976U1 (ru) | Ротор синхронной электрической машины с постоянными магнитами |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06T | Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B09X | Decision of grant: republication | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 15/05/2009, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 15/05/2009, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |