ITPN960017A1

ITPN960017A1 - Macchina elettrica, in particolare motore elettrico

Info

Publication number: ITPN960017A1
Application number: IT96PN000017A
Authority: IT
Inventors: Ljubomir Kopac
Original assignee: Sole Spa
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-12
Also published as: US5861699A; ITPN960017A0; EP0795949A1

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

?Macchina elettrica, in particolare motore elettrico?

La presente invenzione riguarda una macchina elettrica, ad esempio un motore elettrico, e in particolare riguarda il dimensionamento e la formazione delle parti soggette alle forze magnetostringenti, quali i pacchi rotorici e statorici.

I campi magnetici presenti nelle macchine elettriche generano le forze che sono sostanzialmente la funzione principale e lo scopo stesso della macchina, ma che tendono anche a deformare meccanicamente le parti coinvolte nell? azionamento. Cos?, in un motore elettrico la componente tangenziale delle forze elettromagnetiche, oltre a generare la coppia di lavoro, agisce sui denti rotorici e statorici e li deforma in senso tangenziale. La componente radiale, normalmente indesiderata, ? per? sempre presente ed in alcuni casi, come nel motore a riluttanza variabile, ha valori molto elevati e causa deformazioni radiali. Queste forze, generalmente variabili nel tempo, provocano deformazioni elastiche e quindi vibrazioni. Se sono presenti le frequenze naturali di risonanza meccanica, le vibrazioni vengono amplificate e la macchina pu? diventare rumorosa.

Scopo della presente invenzione ? quello di ridurre la rumorosit? delle macchine elettriche dovuta alle vibrazioni provocate dalle forze elettromagnetiche generate nella macchina ed esaltate dalle risonanze meccaniche naturali della struttura della macchina stessa.

Questo scopo viene raggiunto realizzando una struttura meccanica della macchina che, in esercizio, presenti risposte vibrazionali alle frequenze naturali di risonanza meccanica che risultano attenuate. Tale struttura prevede che le parti ferromagnetiche abbiano dimensioni che variano in modo discontinuo in senso assiale, cio? nella direzione perpendicolare alla superficie dei lamierini, come precisato nelle rivendicazioni che concludono il presente brevetto. In sostanza, si propone di modificare la costruzione dei pacchi di lamierini in modo tale che la superficie esterna e/o interna del pacco finito si presenti disuniforme, essendo stato sperimentalmente provato che tale disuniformit? risulta vantaggiosa per ridurre la rumorosit? delle macchine elettriche.

Vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione, avente titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento agli allegati disegni, in cui:

- Figura la rappresenta in prospettiva schematica parziale uno statore di un motore elettrico secondo lo stato della tecnica anteriore;

- Figure 1b, 1c e 1d rappresentano in prospettiva schematica parziale tre diverse realizzazioni di uno statore di un motore elettrico secondo l?invenzione;

- Figura 2a rappresenta in vista frontale un lamierino per la realizzazione di un pacco statorico secondo l?invenzione,

- Figura 2b rappresenta in vista frontale schematica un pacco statorico realizzato con lamierini di Fig. 2a;

- Figura 3 a rappresenta in vista frontale, schematica e parziale una forma di lamierino per uno statore di un motore elettrico alternativa rispetto alla precedente; - Figura 3b rappresenta in vista frontale, schematica e parziale un pacco statorico realizzato con lamierini di Fig. 3a;

- Figura 4a rappresenta in vista frontale un?ulteriore forma di lamierino secondo ? invenzione;

- Figura 4b rappresenta in vista frontale schematica un pacco statorico realizzato con lamierini di Fig. 4a.

Normalmente, le parti di un motore elettrico soggette alle forze magnete stringenti, quali i pacchi statorici e rotolici, presentano dimensioni costanti in senso assiale poich? sono costituite da lamierini di forma simmetrica e montati simmetricamente. In Fig. 1, che rappresenta lo stato della tecnica anteriore al presente brevetto, ? mostrata una porzione di un pacco statorico 10 per un motore elettrico a riluttanza variabile, con sei poli salienti 11, in cui si notano la forma ed il montaggio dei lamierini 12 come precedentemente descritti. I motori equipaggiati con pacchi statorici di questo tipo sono soggetti agli inconvenienti denunciati nella parte introduttiva del presente brevetto.

Nei motori a riluttanza variabile le forze generate in esercizio sono particolarmente forti in ampiezza ed hanno una forma variabile nel tempio con alto contenuto di alte frequenze. Pertanto la soluzione secondo l?invenzione ? particolarmente vantaggiosa per questo tipo di motori, pur fornendo utili risultati rispetto alla riduzione della rumorosit? in tutti i tipi di macchine elettriche.

Secondo l?invenzione, le parti ferromagnetiche del motore vengono dimensionate in misura diversa in senso assiale. Ci? si traduce in una sezione del motore, corrispondente alla forma del lamierino utilizzato, che non ? pi? costante. Poich? le deformazioni e le frequenze naturali di risonanza meccanica nel senso radiale e tangenziale sono funzione della forma del lamierino, cambiando questa forma lungo i pacchi statorico e rotorico, le vibrazioni nei diversi punti del motore saranno diverse e si neutralizzeranno tra loro.

L?invenzione pu? essere realizzata praticamente in un motore in diversi modi:

a) con lavorazioni meccaniche sul pacco statorico o rotorico;

b) formando i pacchi con lamierini aventi dimensioni tra loro diversificate e tali da modificare la risposta meccanica;

c) utilizzando lamierini identici ma di forma asimmetrica, ruotandoli opportunamente nella formazione dei pacchi.

Le Figg. lb, le e ld rappresentano, in prospettiva schematica, una porzione del pacco statorico di un motore a riluttanza variabile, in cui ? visibile la sezione in senso assiale del giogo dello statore, secondo tre forme alternative di realizzazione dell?invenzione. Si noti che nella descrizione e nei disegni del presente brevetto elementi corrispondenti sono contrassegnati con medesimi riferimenti numerici.

In Fig. lb si mostra un pacco statorico 10 formato da lamierini aventi due diversi diametri esterni 121,122 raggruppati in modo alternato.

In Fig. le si mostra un pacco statorico 10 formato da lamierini aventi tre diversi diametri esterni 121,122,123 raggruppati in modo alternato.

In Fig. ld si mostra un pacco statorico 10 in cui sia il diametro esterno sia il diametro interno del giogo sono variabili; ci? pu? essere ottenuto alternando gruppi di lamierini 212,213 con diametri interno ed esterno diversi.

Le Figg. 2a e 2b illustrano un?altra realizzazione dell?invenzione che utilizza un?unica forma di lamierino. Il lamierino 12 ha un disegno meccanicamente asimmetrico, perch? le dimensioni ra ed rb interne e quelle Ra ed Rb esterne del giogo sono diverse; precisamente, rispetto all?asse radiale passante per i poli a e d, il semigiogo contenente i poli b e c presenta diametri minori rispetto al semigiogo contenente i poli e ed f.

Nella formazione del pacco statorico, i lamierini vengono montati ruotandoli reciprocamente, singolarmente o in gruppi, per un angolo uguale o multiplo dell?angolo fra due poli salienti; in questo modo un polo del pacco statorico risulta formato dalle diverse estensioni polari (da a ad f, in Fig. 2a) del lamierino 12.

La Fig. 2b rappresenta in vista schematica frontale un pacco statorico formato da lamierini di Fig. 2a, ma ruotati di 60? l?uno rispetto all?altro.

Naturalmente, la variazione delle dimensioni del lamierino pu? avere anche forme diverse da quella illustrata, sempre rimanendo nell?ambito di protezione e fornendo i risultati dichiarati per il presente brevetto.

Le Figg. 3a e 3b illustrano un?ulteriore applicazione del principio inventivo sulle estensioni polari dello statore. La Fig. 3a mostra in vista frontale una porzione di lamierino 12 con le estensioni polari aventi forme asimmetriche; nel caso specifico, le estensioni polari 111 e 112 presentano alternativamente un?appendice laterale contrapposta 131, 132. Dopo la formazione del pacco statorico con la rotazione dei lamierini per 60?, la sezione assiale dell?estensione polare non ? pi? uniforme, come mostra la Fig. 3b.

Le Figg. 4a e 4b illustrano un?applicazione dell?invenzione sul pacco statorico di un motore a collettore. Il lamierino 12 rappresentato in Fig. 4a ? asimmetrico rispetto all?asse a perch? variano le dimensioni interne sia del giogo 14,141 sia della scarpa polare 15,151. Ruotando i lamierini di 180? nella formazione del pacco, si ottiene uno statore con dimensioni che variano lungo la direzione assiale. In Fig. 4b le rispettive quote assumono due valori diversi, come rappresentato con linea continua e linea tratteggiata, rispettivamente. Lo stesso lamierino pu? essere realizzato in forma asimmetrica anche rispetto all?asse b, in modo da ottenere, ruotando i vari lamierini sovrapposti singolarmente o a gruppi anche attorno all?asse b, quattro dimensioni diverse sui quattro lati dello statore.

Concludendo, secondo la presente invenzione si propone di risolvere o comunque migliorare notevolmente il problema della rumorosit? dei motori elettrici e macchine elettriche simili modificando assialmente la forma e/o la dimensione dei pacchi statorico e rotorico, in modo che le vibrazioni meccaniche sollecitate dalle forze elettromagnetiche risultino fortemente ridotte. Come gi? detto, la disuniformit? dei pacchi di lamierini si pu? ottenere anche con lavorazioni meccaniche diverse, per esempio praticando fori o cave nei pacchi; in ogni modo, i risultati voluti devono sempre derivare da una variazione di forma o dimensione del pacco in senso assiale.

Naturalmente, il principio innovativo della presente invenzione pu? essere applicato anche ad altre macchine elettriche, ad esempio trasformatori o induttori, allo scopo di ridurre la rumorosit? derivante dalla vibrazioni provocate dalle forze elettromagnetiche generate dalle macchine.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina elettrica, in particolare motore elettrico, comprendente sostanzialmente uno o pi? pacchi di lamierini magnetici opportunamente conformati e uniti assieme, caratterizzata dal fatto che almeno uno di detti pacchi (10) ? costruito con dimensioni variabili in modo discontinuo in senso assiale, ovvero nella direzione perpendicolare alla superficie di detti lamierini (12).
2. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto pacco (10) ? costituito da lamierini (12), alternati singolarmente o a gruppi, aventi forme e/o dimensioni, esterne e/o interne, diverse fra loro.
3. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto pacco (10) ? formato da lamierini (12), alternati singolarmente o a gruppi e angolarmente sfalsati fra loro, tutti i lamierini avendo una medesima forma asimmetrica rispetto ad almeno un asse trasversale.
4. Macchina elettrica, in particolare motore elettrico comprendente un pacco statorico ed un pacco rotorico, secondo qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che almeno uno di detti pacchi (10) ? formato da una pluralit? di gruppi alternati di lamierini (12) aventi diverse forme e/o dimensioni, interne e/o esterne, nella parte costituente una stessa frazione radiale del giogo del rotore e/o dello statore.
5. Macchina elettrica, in particolare motore elettrico comprendente un pacco statorico ed un pacco rotorico, secondo qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che almeno uno di detti pacchi (10) ? formato da una pluralit? di gruppi alternati di lamierini (12) aventi diverse forme e/o dimensioni, interne e/o esterne, nella parte costituente uno stesso polo saliente, uno stesso dente o una stessa scarpa polare del rotore e/o dello statore.