BR112012010152A2

BR112012010152A2 - motor eletrico de ac sem escova reconfiguravel

Info

Publication number: BR112012010152A2
Application number: BR112012010152-8A
Authority: BR
Inventors: Louis Finkle; Andrea Furia
Original assignee: Louis Finkle
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-16
Publication date: 2020-08-18
Also published as: JP5796906B2; CA2779229A1; EP2494684A2; JP2013509856A; RU2543992C2; RU2012122011A; WO2011053473A3; CA2779229C; WO2011053473A2; EP2494684B1; US8288908B2; EP2494684A4; US20110101814A1

Abstract

MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL Trata-se um motor elétrico reconfigurável 10 que inclui um rotor 12 que contém ímãs permanentes giratórios 16, 72 ou peças de derivação não magneticamente condutoras 70. Os ímãs 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 têm uma primeira produção que produz um campo magnético fraco 24a para a operação assíncrona do motor de indução na partida e uma segunda produção que produz um campo magnético forte 24b para a operação sÍncrona eficiente. O motor 10 inclui uma gaiola de esquilo 32 para a operação do motor de indução na partida com os ímãs permanentes 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 posicionadas para produzir o campo magnético fraco 24a para não interferir com a partida. Quando o motor 10 se aproxima ou chega à RPM síncrona, os ímãs permanentes 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 giram para produzir um campo magnético forte 24b para a operação síncrona de alta eficiência. A posição dos Ímãs 16, 72 e / ou das peças de derivação 70 pode ser controlada por um mecanismo centrífugo 40 ou o amortecimento viscoso 76 pode retardar a rotação dos ímãs 16, 72 e / ou das peças de derivação 70 ou o aparelho eletricamente controlado 80 pode controlar as posições dos ímãs 16, 72 e / ou das peças de derivação 70.

Description

“MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL” A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido de Patente Norte-americano de Número de Série 12/610.184 depositado de 30 de outubro de 2009 e do Pedido de Patente Norte-americano de Número de Série 12/905.906 depositado em 15 de outubro de 2010, cujos pedidos são incorporados em sua totalidade no presente por meio de referência.

CAMPO DA TÉCNICA A presente invenção refere-se aos motores elétricos e, em particular, aos ímãs permanentes móveis, e/ou peças de derivação não magneticamente condutoras, em um rotor para reconfigurar o motor de um | motor de indução assíncrono na partida em um motor síncrono para a operação eficiente.

TÉCNICA ANTECEDENTE Uma forma preferida dos motores elétricos são os motores de indução de AC sem escova. Os rotores dos motores de indução incluem uma gaiola (ou gaiola de esquilo que se assemelha a uma "roda para hamster") que gira dentro do estator. A gaiola compreende barras que correm axialmente espaçadas de maneira angular no perímetro externo do rotor. Uma corrente AC . fornecida ao estator introduz um campo magnético do estator giratório no estator, e o campo giratório induz de maneira indutiva a corrente nas barras. À i corrente induzida nas barras, então, coopera com o mesmo campo magnético do estator para produzir torque e, assim, a rotação do motor. A introdução da corrente nas barras exige que as barras não estejam se movendo (ou girando) de maneira síncrona com o campo magnético do estator giratório porque a indução eletromagnética exige o movimento relativo entre um campo magnético e um condutor no campo. Como um resultado, o rotor dele escorregar com relação ao campo magnético do estator giratório para induzir a corrente nas barras e, então, produzir torque, e

B os motores de indução são, portanto, motores assíncronos.

Infelizmente, os motores de indução de baixa potência não são altamente eficientes, e perdem eficiência sob as cargas reduzidas devido ao fato de a quantidade de potência consumida pelo estator permanecer constante emcargas baixas. Uma abordagem para aperfeiçoar a eficiência do motor de indução foi adicionar ímãs permanentes ao rotor. O motor inicialmente dá partida da mesma maneira que um típico motor de indução, mas à medida que o motor chega à sua velocidade de operação, o campo magnético do estator coopera com os ímãs permanentes para entrar em operação síncrona. Infelizmente, os ímãs permanentes são limitados em tamanho, porque se os imãs permanentes forem muito grandes, eles impedem que o motor arranque. Tal limitação de tamanho limita o benefício obtido da adição dos ímãs permanentes.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção se dirige às necessidades acima e outras delas ao fornecer um motor elétrico reconfigurável o qual inclui um rotor que contém ímãs permanentes giratórios ou peças de derivação não . magneticamente condutoras. Os ímãs e/ou as peças de derivação têm uma | 20 primeira produção que produz um campo magnético fraco para a operação do i motor de indução assíncrono na partida e uma segunda produção que produz um campo magnético forte para a operação síncrona eficiente. O motor inclui uma gaiola de esquilo para a operação do motor de indução na partida com os imãs permanentes e/ou as peças de derivação posicionadas para produzir o campo magnético fraco para não interferir com a partida. Quando o motor se aproxima ou chega à RPM síncrona, os ímãs permanentes e/ou as peças de derivação gira para produzir um campo magnético forte para a operação síncrona de alta eficiência. A posição dos ímãs e/ou das peças de derivação pode ser controlada por um mecanismo centrífugo, ou o amortecimento viscoso pode retardar a rotação dos ímãs e/ou das peças de derivação, ou o aparelho eletricamente controlado pode controlar as posições dos imãs e/ou das peças de derivação.

De acordo com um aspecto da invenção, fornece-se um motor elétrico de AC sem escova reconfigurável, que arranca no modo assíncrono e que transiciona depois da partida para um modo síncrono mais eficiente.

O motor inclui um estator que recebe um sinal de potência de AC e que gera um campo magnético do estator giratório, e um rotor que coopera com o campo magnético do estator giratório.

O rotor inclui barras que formam uma estrutura de gaiola de esquilo para a cooperação de maneira indutiva com o campo magnético do estator giratório que fornece o modo assíncrono da operação para a partida do motor, e pelo menos um ímã permanente giratório para a operação síncrona eficiente.

O ímã permanente reside dentro do rotor e cooperamagneticamente com as peças com polo.

O ímã permanente tem uma primeira produção que resulta em um campo magnético fraco para permitir a partida do motor indutivo e é giratório para uma segunda produção que resulta em um campo magnético forte para a cooperação com o campo magnético do . estator giratório para a operação síncrona eficiente.

De acordo com um outro aspecto da invenção, fornece-se um i motor elétrico reconfigurável de assíncrono para síncrono dotado de um circuito magnético que inclui uma pluralidade de ímãs cilíndricos giratórios ou um único imã cilíndrico oco giratório.

Os ímãs têm uma primeira posição que produz um campo magnético fraco para a operação assíncrona, e uma segunda produção — que produz um campo magnético forte para a operação síncrona.

De acordo com ainda um outro aspecto da invenção, fornece-se um motor elétrico reconfigurável de assíncrono para síncrono dotado de um circuito magnético que inclui a pluralidade de peças de derivação não

| magneticamente condutoras giratórias ou uma única peça de derivação não magneticamente — condutora giratória As peças de derivação não magneticamente condutoras têm uma primeira produção que interfere com o circuito magnético para criar um campo magnético fraco, e uma segunda produção que interfere, de maneira insignificante, com o circuito magnético para produzir um campo magnético forte.

De acordo com ainda um outro aspecto da invenção, fornece-se um mecanismo de engatamento centrífugo que retém o ímã permanente na posição do campo magnético fraco para a partida e até que a RPM suficiente seja alcançada para a transição para a operação síncrona. Um mecanismo de | engatamento centrífugo exemplificativo inclui molas que retêm pinos engatados com os ímãs permanentes giratórios, e pesos que superam as molas em RPM suficiente para liberar os imãs.

De acordo com ainda um outro aspecto da invenção, fornece-se um material de amortecimento viscoso, por exemplo, silicone, ou que circunda os ímãs permanentes giratórios para resistir à rotação dos ímãs permanentes, ou em uma câmara que fecha as pás presas aos ímãs giratórios para resistir à rotação dos ímãs permanentes, para reter um campo magnético fraco para a partida assíncrona. Depois de um curto tempo, os ímãs giram para fornecer um campo magnético forte para a operação síncrona suficiente.

De acordo com um outro aspecto da invenção, fornece-se o aparelho eletromecânico para controlar a posição dos ímãs e/ou das peças de derivação não magneticamente condutoras. O aparelho eletromecânico pode ser controlado por um processador para fornecer um campo magnético ótimo parao presente estado do motor elétrico. Por exemplo, quando, devido a uma carga no motor, o motor é lento em alcançar a velocidade síncrona, ou um | aumento em carga diminui a RPM do motor, o aparelho eletromecânico pode | reduzir o campo magnético para ajudar o motor a alcançar ou retornar para a

| operação síncrona. Tal aparelho eletromecânico é tipicamente aplicável aos motores grandes e/ou expansivos. De acordo com ainda um outro aspecto da invenção, são fornecidos métodos para ajustar o campo magnético em um motor e/ou gerador 5 — parafornecer a operação mais eficiente em uma faixa de RPM ampla.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Os aspectos acima e outros aspectos, características e vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição mais particular deles, apresentada em conjunto com os desenhos a seguir em que: A Figura 1h é uma vista lateral de um motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção. A Figura 1B é uma vista da extremidade do motor elétrico reconfigurável. A Figura 2 é uma vista em seção transversal do motor elétrico —reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 2- 2 da Figura 1A. A Figura 2A mostra um típico ímã permanente de dois polos de acordo com a presente invenção. A Figura 3 é uma vista em seção transversal do motor elétrico —reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente de dois polos em uma configuração de rotor radialmente alinhado. A Figura 4 é uma vista em seção transversal do motor elétrico —reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente de quatro polos em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

| 6 A Figura 5 é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente oco de quatro polos em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 6 é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro ímãs permanentes em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 7 é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro pares de ímãs permanentes em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 8 é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro | ímãs permanentes em uma configuração de rotor de compressão de fluxo.

A Figura 9A é uma vista em seção transversal do motor elétrico —reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- | 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único | imã permanente girado para fornecer um campo magnético mínimo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 9B é uma vista em seção transversal do motor elétrico —reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente girado para fornecer um campo magnético máximo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 10A é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente de quatro polos girado para fornecer um campo magnético | 5 mínimoem uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 10B é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente de quatro polos girado para fornecer um campo magnético | 10 máximoem uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 11 A é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente oco de quatro polos girado para fornecer um campo —magnéticomínimoem uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 1B é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com um único imã permanente oco de quatro polos girado para fornecer um campo magnético máximo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 12A é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro ímãs permanentes girados para fornecer um campo magnético mínimo em uma — configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 12B é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura 2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro ímãs permanentes girados para fornecer um campo magnético máximo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 13A é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro pares de ímãs permanentes girados para fornecer um campo magnético mínimo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 13B é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro pares de ímãs permanentes girados para fornecer um campo magnético máximo em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

A Figura 14A é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro ímãs permanentes girados para fornecer um campo magnético mínimo em um rotor de compressão de fluxo.

A Figura 14B é uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3- 3 da Figura2 que mostra uma realização da presente invenção com quatro imãs permanentes girados para fornecer um campo magnético máximo em um rotor de compressão de fluxo.

A Figura 15A é uma vista lateral em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com um mecanismo de engatamento centríifugo que retém um único ímã permanente em uma posição de campo magnético mínimo.

A Figura 15B é uma vista de extremidade do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que retém o único ímã permanente em uma posição do campo magnético mínimo.

A Figura 16A é uma vista lateral em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que libera o único ímã permanente em uma posição do campo magnético máximo.

A Figura 16B é uma vista de extremidade do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo liberando o único ímã permanente em uma posição do campo magnético máximo.

A Figura 17A é uma vista lateral em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que retém quatro ímãs permanentes em uma posição do campo magnético mínimo.

A Figura 17B é uma vista de extremidade do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que retém os quatro ímãs permanentes em uma posição do campo magnético mínimo.

A Figura 18A é uma vista lateral em seção transversal do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que libera os quatro ímãs permanentes em uma posição do campo magnético máximo.

A Figura 18B é uma vista de extremidade do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que libera os quatro ímãs permanentes em uma posição do campo magnético máximo.

A Figura 19A é uma vista de extremidade de um rotor do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo

| de engatamento centrífugo que gira um imã permanente de quatro polos em uma posição do campo magnético mínimo.

A Figura 19B é uma vista de extremidade do rotor do motor elétrico reconfigurável de acordo com a presente invenção com o mecanismo de engatamento centrífugo que gira o ímã permanente de quatro polos em uma posição do campo magnético máximo.

A Figura 20A mostra uma vista lateral em seção transversal de um rotor reconfigurável de acordo com a presente invenção os ímãs com metade do comprimento desalinhados para fornecer um campo magnético fraco.

A Figura 20B mostra uma vista em seção transversal do rotor reconfigurável de acordo com a presente invenção com os imãs com metade do comprimento desalinhados para fornecer um campo magnético fraco, tomada ao longo da linha 20B-20B da Figura 20A.

A Figura 21A mostra uma vista lateral em seção transversal do rotor reconfigurável de acordo com a presente invenção com os ímãs com metade do comprimento alinhados para fornecer um campo magnético forte.

A Figura 21B mostra uma vista em seção transversal do rotor reconfigurável de acordo com a presente invenção com ímãs com metade do comprimento alinhados para fornecer um campo magnético forte, tomada ao | longo da linha 21B-21B da Figura 21A.

| A Figura 22A é uma vista lateral em seção transversal de um rotor magneticamente derivado de acordo com a presente invenção que possui ímãs fixos e derivação magnética para reconfigurar o rotor.

A Figura 22B é uma vista em seção transversal do rotor magneticamente derivado tomada ao longo da linha 22B-22B da Figura 22A.

A Figura 23A mostra o rotor magneticamente derivado com os campos magnéticos criados pelos ímãs permanentes no rotor derivado para os

R | mínimos campos magnéticos eficazes.

A Figura 23B mostra o rotor magneticamente derivado com os campos magnéticos não derivados criados pelos ímãs permanentes no rotor para os máximos campos magnéticos eficazes.

| 5 A Figura 24A mostra o rotor magneticamente derivado com os mínimos campos magnéticos eficazes.

A Figura 24B mostra o rotor magneticamente derivado com os máximos campos magnéticos eficazes.

A Figura 25A é uma vista lateral em seção transversal do rotor magneticamente derivado que mostra uma estrutura de amortecimento do tipo pá.

A Figura 25B é uma vista em seção transversal do rotor magneticamente derivado que mostra a estrutura de amortecimento do tipo pá tomada ao longo da linha 25B-25B da Figura 25 A.

A Figura 26 mostra uma vista lateral de uma primeira realização do mecanismo de acionamento de acordo com a presente invenção, que possui um motor de acionador sem escova que controla a posição do Ímã permanente do rotor de um motor grande.

A Figura 27 mostra uma vista em seção transversal da primeira realização do motor de acionador sem escova tomada ao longo da 27-27 da Figura 26.

A Figura 28A mostra os ímãs do motor desalinhados através da primeira realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético fraco.

A Figura 28B mostra os ímãs do motor alinhados através da primeira realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético forte.

A Figura 29 mostra uma vista lateral de uma segunda realização do mecanismo acionador de acordo com a presente invenção, dotada de um motor de acionador sem escova que controla a posição do ímã permanente do rotor de um motor grande.

A Figura 30 mostra uma vista em seção transversal da segunda — realização do motor de acionador sem escova tomada ao longo da linha 30-30 da Figura 29.

A Figura 31A mostra o ímã do motor desalinhado através da segunda realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético fraco.

A Figura 31B mostra o ímã do motor alinhado através da segunda realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético forte.

Os caracteres de referência correspondentes indicam os componentes correspondentes ao longo das diversas vistas dos desenhos.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO A descrição a seguir é do melhor modo presentemente contemplado para realizar a invenção. Esta descrição não deve ser tomada em um sentido limitante, mas é feito meramente para a finalidade de descrever uma ou mais das realizações preferidas da invenção. O escopo da invenção deve ser determinado com referência às reivindicações.

Uma vista lateral de um motor elétrico reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção é mostrada na Figura 1A, uma vista de extremidade do motor elétrico reconfigurável 10 é mostrada na Figura IB, e uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável 10 tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1A é mostrada na Figura 2. O motor 10 inclui enrolamentos do estator 14 e um rotor 12 que reside em uma haste giratória do motor 11 e dentro dos enrolamentos do estator 14. O motor 10 é um motor indutivo de AC sem escova que inclui pelo menos um ímã permanente 16 (vide Figuras 3 a 7) no rotor 12, cujo ímã 16 pode ser ajustado para fornecer um campo magnético fraco na partida para a operação assíncrona inicial e um campo magnético forte depois da partida para a operação síncrona eficiente.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável 10 tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostra uma primeira realização do motor 10 que compreende um motor de dois polos 30a com um único Ímã Permanente Interior (IPM) giratório de dois polos 16 no rotor 12a é mostrada residindo coaxial com a haste do motor 11 na Figura 3. O imã 16 é mostrado com lacunas de ar 21 em cada lado do ímã 16 separando os polos Norte (N) e Sul (S) do ímã 16 em uma configuração radialmente alinhada.

As barras 32 de um elemento de gaiola de esquilo para a operação indutiva são angularmente espaçadas ao redor do raio externo do rotor 12 que chega ao comprimento do rotor 12. A barra pode ser reta ou pode ser torcida para reduzir o ruído dentre outros benefícios.

O ímã 16 e os bastões 32 são carregados pelas peças com polo do rotor 20 separadas pelas lacunas de ar 21. As peças com polo 20 são preferivelmente construídas a partir das camadas laminadas | de material condutor magneticamente isolado de maneira individual, por exemplo, ferro ou aço.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostrauma segunda realização do motor 10 que compreende um motor de quatro polos 30b com um único ímã permanente de quatro polos giratório 16a residindo coaxial com o haste do motor 11 em uma configuração de rotor 12b radialmente alinhado é mostrada na Figura 4. A peça com polo 20 é dividida em quatro seções de um quarto com lacunas de ar 21 entre as seções adjacentes.

O motor 30b é, de outro modo, como o motor 30a.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostra uma terceira realização do motor 10 que compreende um motor

| de quatro polos 30c com um rotor 12c dotado de um único ímã permanente oco de quatro polos giratório 16b residindo coaxial com o haste do motor 11 em uma configuração de rotor radialmente alinhado é mostrada na Figura 5. Uma haste de aço 23 corre através do centro do ímã oco 16b. O motor 30c é, de —outromodo, como o motor 30b.

Uma vista em perspectiva de um imã permanente cilíndrico de dois polos 16 adequado para o uso com a presente invenção é mostrada na Figura 2A. O ímã 16 tem um eixo geométrico de ímã 11a. Muito embora um ímã cilíndrico seja um formato preferido para um ímã giratório de acordo com a presente invenção, outros formatos podem ser adaptados para ser móveis para obter o benefício da presente invenção e um motor elétrico dotado de imãs móveis de qualquer formato configurado para ajustar um campo magnético do rotor para um campo magnético fraco para a operação assíncrona e para um campo magnético forte para a operação síncrona é destinado a entrar no escopo da presente invenção.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico de quatro polos reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostra uma quarta realização do motor 10 que compreende um motor de quatro polos 30d com quatro ímãs permanentes giratórios de dois polos 16 angularmente espaçados entre si com eixos geométricos de ímã paralelos com a haste do motor 11 em uma configuração de rotor 12d radialmente alinhada é mostrada na Figura 6. A peça com polo compreende quatro peças com polo externas 20a e uma única peça com polo | de centro oco 20b. Os ímãs 16 são ensanduichados radialmente entre a peça —com polo de centro 20b e as peças com polo externas 20a e as lacunas de ar 21 separam cada peça com polo externa 20a de uma peça com polo externa adjacente 20a e separam a peça com polo de centro 20b das peças com polo externas 20a. As barras 32 do elemento de gaiola de esquilo para a operação i indutiva são angularmente espaçadas entre si ao redor do raio externo do rotor 12 que chega ao comprimento do rotor 12. A barra pode ser reta ou pode ser torcida para reduzir o ruído, dentre outros benefícios. As peças com polo 20a e 20b são preferivelmente construídas a partir de camadas laminadas de material — condutormagneticamente isolado, por exemplo, ferro ou aço.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico de quatro polos reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostra uma quinta realização do motor 10 que compreende um motor de quatro polos 30e com um rotor 12e dotado de quatro pares de ímãs permanentes giratórios de dois polos 16 angularmente espaçados entre si com os eixos geométricos do ímã paralelos com a haste do motor 11 em uma configuração de rotor radialmente alinhado é mostrada na Figura 7. Outras realizações semelhantes podem incluir grupos de ímãs que compreende quatro grupos de três ou mais ímãs. O motor 30e é, de outro —modo,como o motor 30d.

Uma vista em seção transversal do motor elétrico de quatro polos reconfigurável 10 de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 que mostra uma sexta realização do motor 10 que compreende um motor de quatro polos 30f com um rotor 12f dotado de quatro ímãs permanentes giratórios de dois polos 16 angularmente espaçados entre si com eixos geométricos do ímã paralelos com a haste do motor 11 em uma configuração de rotor de compressão de fluxo é mostrada na Figura 8. Os quatro ímãs 16 residem angularmente entre as quatro peças com polo 20c angularmente espaçadas. O motor 30f é, de outro modo, como o motor 30d.

Uma vista em seção transversal do motor 30a (vide Figura 3) tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único ímã permanente de dois polos 16 girado para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) 24a é mostrada na Figura 94. O campo magnético fraco 24a não interfere com a

7 b a 9 pp o i | i partida do motor 30a em um modo indutivo para a operação assíncrona inicial.

Uma vista em seção transversal do motor 30a tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único imã permanente de dois polos 16 girado para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) 24b é mostrada na Figura 9B.

O campo magnético forte 24b deve interferir com a partida do motor 30a, mas fornece a operação mais eficiente em um modo síncrono depois da partida do motor 30a.

Uma vista em seção transversal do motor 30b (vide Figura 4) tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único ímã permanente de quatro polos 16a girado para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) 24a é mostrada na Figura 104. O campo magnético fraco 24a não interfere com a partida do motor em um modo indutivo para a operação assíncrona inicial.

Uma vista em seção transversal do motor 30b tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único ímã permanente de quatro polos 16a girado j para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) é mostrada na Figura 10B.

O campo magnético forte 24b iria interferir com a partida do motor 30b, mas fornece a operação mais eficiente em um modo síncrono depois da partida do motor 30b.

Uma vista em seção transversal do motor 30c (vide Figura 5) tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único ímã permanente oco de | quatro polos 16b girado para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) | 24a é mostrada na Figura 11 A.

O campo magnético fraco 24a não interfere com a partida do motor em um modo indutivo para a operação assíncrona inicial Uma vista em seção transversal do motor 30c tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com o único ímã permanente oco de quatro polos 16b girado para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) é mostrada na

Figura 11B. O campo magnético forte 24b interferiria com a partida do motor 30c, mas fornece a operação mais eficiente em uma sincronia mais além da partida do motor 30c. Uma vista em seção transversal do motor 30d (vide Figura 6) tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro ímãs permanentes de dois polos 16 girados para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) 24a é mostrada na Figura 12A. O campo magnético fraco 24a não interfere com a partida do motor 30d em um modo indutivo para a operação assíncrona inicial. Uma vista em seção transversal do motor 30d tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro ímãs permanentes de dois polos 16 girados para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) é mostrada na Figura 12B. O campo magnético forte 24b iria interferir com a partida do motor 30d, mas fornece a operação mais eficiente em uma sincronia mais além da | 15 partida startup do motor 30d.

Uma vista em seção transversal do motor 30e (vide Figura 7) tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro pares de ímãs permanentes de dois polos 16 girados para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) 24a é mostrada na Figura 13 A. O campo magnético fraco 24a não interfere com a partida do motor 30e em um modo indutivo para a operação assíncrona inicial. Uma vista em seção transversal do motor 30e tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro pares de ímãs permanentes de dois polos | 16 girados para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) é mostrada na Figura 13B. O campo magnético forte 24b iria interferir com a partida do motor 30e, mas fornece a operação mais eficiente em uma sincronia mais além da partida do motor 30e.

Uma vista em seção transversal do motor 30f (vide Figura 8)

a ÉS A]-=/R0 a= rn PPOAIIIAÓRRa AY+I A TA.” AR Ôaa a a aaa s TB Õç—na">P2€€€AA. . - 2" 4 XAÚÊ=ICN” A A NÓ O lSAEAÔÚÉTP $ am" 22 l2 22 2)A2.!) 2 a aAAA a Ars ÚÓÚÓ | 18 tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro ímãs permanentes de dois polos 16 girados para fornecer um campo magnético mínimo (ou fraco) 24a na configuração de rotor de compressão de fluxo é mostrada na Figura l 14A. O campo magnético fraco 24a não interfere com a partida do motor 30f emum modo indutivo para a operação assíncrona inicial.

Uma vista em seção transversal do motor 301 tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 2 com os quatro ímãs permanentes de dois polos 16 girados para fornecer um campo magnético máximo (ou forte) na configuração de rotor de compressão de fluxo é mostrada na Figura 14B. O campo magnético forte 24b iria interferir com a partida do motor 30f, mas fornece a operação mais eficiente em uma sincronia mais além da partida do motor 30f.

Uma vista lateral em seção transversal do motor 30a (vide Figura 3) com um mecanismo de engatamento centrífugo 40 que retém o único imã permanente 16 em uma posição do campo magnético mínimo (vide Figura 9A) é mostrada na Figura 15A e uma vista de extremidade correspondente do motor 30a com o mecanismo de engatamento centrífugo que retém o único imã permanente na posição do campo magnético mínimo (vide Figura 9A) é mostrada na Figura 15B. Uma segunda vista lateral em seção transversal do motor 30a com o mecanismo de engatamento centrífugo 40 que tem liberado o único ímã permanente 16 para a posição do campo magnético máximo é mostrada na Figura 16A e uma vista de extremidade correspondente do motor 30a com o mecanismo de engatamento centrífugo que tem liberado o único imã permanente para a posição do campo magnético máximo é mostrada na Figura 16B. O mecanismo de engatamento centrífugo 40 inclui pesos 44, placa giratória 50, disco de mola 48, placa deslizante 46, pinos 42, e assentos de pino 52. Os pesos 44 e o disco de mola 48 são selecionados de modo que, em uma RPM apropriada, os pesos 44 se movam para dentro fazendo com que o disco de mola 48 mude instantaneamente de uma primeira posição estendida como na Figura 15A para uma posição retraída como na Figura 16A, desse modo, retraindo os pinos 42 dos assentos 52 soltando o ímã 16. O ímã 16 é magneticamente estimulado para a posição do campo magnético fraco quando o motor 30a é estacionário, e o mecanismo de | 5 engatamento centrífugo 40 também impulsiona os pinos 42 para os assentos de pino 52 quando o motor 30a é estacionário.

Como um resultado, o motor 30a retorna para o modo de ímã fraco sempre que o motor 30a para de permitir que o motor dê partida como um motor de indução assíncrono.

Quando o motor 30a alcança a RPM suficiente, o mecanismo de engatamento centrífugo 40 puxa os pinos 42 dos assentos de pino 52 liberando o ímã 16. Na RPM suficiente, os campos magnéticos no motor 30a estimulam o ímã permanente 16 a girar 90 graus para a posição de imã forte, assim, fornecendo a operação síncrona suficiente.

Um exemplo de um mecanismo de engatamento centrífugo adequado é o mecanismo centrifugo Synchrosnap€& feito pela TORQ Corp. em Bedford, Ohio.

Para uso na presente invenção, o mecanismo Centrífugo SynchrosnapO é apenas levemente modificado para acionar os pinos 42 em vez de fornecer uma função de comutação elétrica.

Um segundo exemplo do aparelho para comutar entre um campo magnético fraco e um campo magnético forte 24b aplicado no motor 30f (vide Figura 8) é mostrado nas Figuras 17A (campo fraco na vista lateral), 17B (campo fraco na vista de extremidade), 18A (campo forte na vista lateral), e 18B (campo forte na vista de extremidade). Os quatro ímãs 16 do motor 30f, cada um, são presos a uma pequena engrenagem 60, e as pequenas engrenagens, todas, se engatam a uma engrenagem maior 62, por meio da qual todos os ímãs 16 permanecem giratoriamente alinhados.

Os pinos 42 engatam os assentos de pino 52 na engrenagem grande 62 quando o motor 30f está em repouso, e quando o motor 30f chega à RPM suficiente, o mecanismo de engatamento centrífugo 40 puxa os pinos 42 dos assentos de pino 52 liberando o ímã 16. Quanto ao motor 30a, os ímãs permanentes 16 do motor 30f são magneticamente impulsionados para a posição do campo fraco (vide Figura 14A) quando o motor 30f é parado, e são magneticamente impulsionados para a posição do campo forte (vide Figura 14B) na RPM suficiente para a operação síncrona.

Uma vista de extremidade de um rotor do motor elétrico reconfigurável 12g de acordo com a presente invenção com um mecanismo centrífugo que retém um ímã permanente de quatro polos segmentado, cilíndrico e oco 16c (semelhante ao ímã permanente oco de quatro polos 16b na Figura 5) em uma posição do campo magnético mínimo é mostrada na Figura 19A, e uma vista de extremidade do rotor 12g com o mecanismo centrífugo que gira o ímã permanente de quatro polos para uma posição do campo magnético máximo é mostrada na Figura 19B. Quatro engrenagens pequenas com peso 60a incluem desequilíbrios de massa, criando um torque quando o rotor está girando, para girar cada engrenagem 60a. As engrenagens 60a cooperam com uma engrenagem grande centrada 62 para girar a engrenagem 62 e o ímã 16c gira com a engrenagem 62. Quando o rotor 12g é parado, o ímã 16c é polarizado para residir com as lacunas de ímã 16c' entre aslacunasda peça com polo 20' e os resultados do campo magnético mínimo. Quando o rotor 12g roda, os desequilíbrios de massa nas engrenagens 60a fazem com que as engrenagens 60a girem também girando a engrenagem 62 e o imã 16c. No momento em que o rotor 12g alcança a velocidade de operação síncrona, as lacunas de ímã 16c' são alinhadas com as lacunas de peça com polo 20' para fornecer um campo magnético máximo para a operação síncrona eficiente.

Uma vista lateral de um rotor do motor elétrico reconfigurável 12h de acordo com a presente invenção com ímãs permanentes de quatro polos i segmentados, cilíndricos e ocos com metade do comprimento de extremidade à extremidade 16c dotados de polos desalinhados para fornecer um campo magnético fraco é mostrada na Figura 20A e uma vista em seção transversal do rotor reconfigurável 12h com ímãs com metade do comprimento 16c — desalinhados para fornecer um campo magnético fraco, tomada ao longo da linha 20B-20B da Figura 20A é mostrada na Figura 20B. Nesta realização, o primeiro ímã móvel 16a (isto é, o ímã mais próximo de um mecanismo de engatamento centrífugo 40), é giratório para desalinhar os polos N-S do | primeiro ímã 16c com os polos N-S do segundo ímã fixo 16c para produzir um campo magnético fraco. Tal campo magnético fraco permite que um motor inclua o rotor 12h para arrancar no modo assíncrono.

Uma vista lateral do rotor 12h de acordo com a presente invenção com os ímãs permanentes de quatro polos segmentados, cilíndricos e ocos com metade do comprimento de extremidade à extremidade 16c dotados de polos alinhados para fornecer um campo magnético forte é mostrado na Figura 21 A, e uma vista em seção transversal do rotor 12h com ímãs com metade do comprimento 16c alinhados para fornecer um campo magnético forte, tomada ao longo da linha 21B-21B da Figura 21A é mostrada na Figura 21B. O mecanismo de engatamento centríifugo 40 retém o primeiro ímã em | 20 —desalinhamento até que a RPM suficiente seja alcançada para permitir que os pesos 44 superem as molas 48 para liberar o primeiro ímã 16c, o qual irá, naturalmente, tender a se alinhar com o segundo imã 16c. Em outras realizações, o movimento do primeiro ímã 16c pode ser | controlado por outro aparelho eletromecânico ou através de amortecimento | 25 viscoso. Um exemplo do amortecimento viscoso é circundar o ímã móvel 16c em silicone.

Uma vista lateral em seção transversal de um rotor magneticamente derivado 12i de acordo com a presente invenção dotado de imãs fixos permanentes 72, e um anel de derivação condutor não magneticamente giratório 70 para reconfigurar o rotor, é mostrada na Figura 22A e uma vista em seção transversal do rotor magneticamente derivado 12i tomada ao longo da linha 22B-22B da Figura 22A é mostrada na Figura 22B. O anelde derivação giratório 70 reside fora dos ímãs fixos permanentes 72 que separam os ímãs fixos permanentes 72 das peças com polo externas 20a que residem fora do anel de derivação giratório 70, cujas peças com polo 20a compreendem camadas laminadas individualmente isoladas para minimizar as correntes parasitas.

| 10 Uma peça com polo interna (ou contraferro ou armadura de divisão magnética) 20b reside dentro dos ímãs fixos permanentes 72 e fornece um percurso de retorno para o fluxo magnético. O contraferro 20b reside sobre a haste do motor 23 e a haste do motor 23 preferivelmente coopera com o contraferro 20b para fornecer espessura suficiente para completar um circuito magnético com os ímãs fixos permanentes 72 e o anel de derivação giratório

70. O contraferro 20b preferivelmente compreende camadas laminadas individualmente isoladas para minimizar as correntes parasitas como com as peças com polo 20 e 20a, mas o contraferro 20b pode ser uma única peça. Em uma realização, o estator, a peça com polo externa 20a e o contraferro 20b podem ser feitos da mesma peça de laminação ao perfurar cada formato, desse modo, utilizando quase todo o material e minimizando a sucata, assim, reduzindo os custos. Em aplicações de alto volume, tais como condicionadores de ar e motores de refrigerador, tal método de fabricação é preferido. Os ímãs fixos permanentes 72 e o contraferro 20b podem ser considerados uma peça com polo, por exemplo, onde o motor tem uma armadura de quatro polos, porque existem quatro ímãs. O rotor magneticamente derivado 12i é mostrado na Figura 23A com os campos magnéticos criados pelos ímãs permanentes 72 no rotor 12i derivados para os mínimos campos magnéticos eficazes, e na Figura 23B com os campos magnéticos criados pelos ímãs permanentes 72 no rotor não derivado para os máximos campos magnéticos eficazes. A comutação entre o derivado e o não derivado é alcançada ao girar o anel de derivação 70 ao longo dos arcos 71. Na posição derivada, as lacunas de anel 70a no anel de derivação giratório 70 estão fora de alinhamento com as lacunas de imã 72a nos imãs permanentes 72, e fora de alinhamento com as lacunas de peça com polo 20a' nas peças com polo 20a. Na posição não derivada, as lacunas de anel 70a no anel de derivação giratório 70 estão alinhadas com as lacunas de ímã72a nos imãs permanentes 72 e com as lacunas de peça com polo 20a' nas peças com polo 20a.

O rotor magneticamente derivado 12i com mínimos campos magnéticos eficazes 24 é mostrado na Figura 24A e o rotor magneticamente derivado 12i com os máximos campos magnéticos eficazes 24b é mostrado na Figura 22B. Os campos magnéticos mínimos permitem que o motor magneticamente derivado arranque como um motor de indução -assíncrono e os campos magnéticos máximos permitem que o motor magneticamente derivado opere eficientemente como um motor síncrono.

Uma vista lateral em seção transversal do rotor magneticamente derivado 12i que mostra uma estrutura de amortecimento viscosa para resistir às rápidas alterações entre a operação derivada e a operação não derivada é mostrada na Figura 25 A e uma vista em seção transversal do rotor magneticamente derivado 12i que mostra a estrutura de amortecimento do tipo pá tomada ao longo da linha 25B-25B da Figura 25 A é mostrada na Figura 25B.A estrutura de amortecimento viscosa é conectada ao anel de derivação giratório 70 para resistir à rotação do anel de derivação giratório 70. Os campos magnéticos no rotor 12i preferivelmente fornecem uma inclinação natural do anel de derivação giratório 70 para a posição derivada onde o rotor 12i está em

. repouso, e uma inclinação natural para a posição não derivada quando o motor está operando.

Um exemplo de uma estrutura de amortecimento viscosa compreende pás 74 em uma câmara cheia com um fluido viscoso 76. As pás 74 podem compreender inúmeras pás, por exemplo, quatro pás.

O fluido viscoso 76 pode ser um fluido de silicone e a viscosidade do fluido de silicone pode ser selecionada para fornecer um amortecimento viscoso desejado do anel de derivação giratório 70. As pás 74 podem incluir portas 74a que permitem que o fluido viscoso flua passando pelas pás 74 à medida que as pás se movem ao longo dos arcos 78. Tanto a quantidade de pás 74 quanto a quantidade e o tamanho das portas 74a podem ser ajustados, junto com a viscosidade do fluido viscoso, para ajustar o amortecimento do anel de derivação giratório 70. Preferivelmente, o anel de derivação giratório 70 será suficientemente amortecido para evitar a oscilação do anel de derivação giratório 70 à medida que o motor transita da operação assíncrona para a síncrona. | Em uma outra realização, a estrutura de amortecimento viscosa é fornecida ao fornecer espaço livre ao redor do anel de derivação giratório 70. O | espaço livre é preenchido com o fluido viscoso, e o grau de amortecimento é controlado pela seção da viscosidade do fluido viscoso.

O fluido de silicone é um exemplo de um fluido viscoso adequado.

Muito embora o amortecimento viscoso tenha sido descrito no presente para um rotor magneticamente derivado, tal amortecimento viscoso também é destinado para a aplicação de quaisquer das realizações de um motor elétrico reconfigurável descritas no presente (por exemplo, nas Figuras 3 a 8, 19A, 19B, e 20A a 21B), independente de estar usando um anel de derivação ou um ímã móvel permanente.

Em cada ocasião, o elemento móvel do circuito magnético pode estar em contato com um material viscoso, por exemplo, silicone ou estar conectado a uma estrutura de amortecimento viscoso conforme mostrado e descrito nas Figuras 25 A e 25B. O contato pode ser toda a superfície externa do elemento móvel ou uma parte da superfície de fora do elemento móvel. Ademais, a viscosidade do material viscoso pode ser selecionada para as aplicações individuais para fornecer o atraso adequado na transição de um campo magnético fraco para um campo magnético forte.

Em geral, o amortecimento viscoso atrasa a transição de um campo magnético fraco na partida para um campo magnético forte para a operação síncrona eficiente, tal atraso é preferivelmente cerca de um para cinco segundos, mas pode ser mais, dependendo da carga de partida, e fornece um atraso na transição para um campo magnético forte próximo da velocidade síncrona. Se a transição para um campo de imã forte (por exemplo, cerca de 20 a 30 por cento de alinhamento) ocorrer muito antes de o motor alcançar a velocidade síncrona, o torque de partida reduzido irá resultar, enquanto um atraso na transição causará, meramente, uma pequena redução em curto prazo na eficiência. O amortecimento viscoso também reduzido ou elimina e oscila quando o rotor transita para um campo magnético forte. O amortecimento viscoso descrito acima é preferido para os pequenos baratos, tais como em ferramentas comuns, e são de baixo custo. Em motores maiores e caros, um acionador eletromecânico que inclui, por exemplo, engrenagens e/ou (solenoides) hidráulicos, pneumáticos ou elétricos, podem ser usados para precisamente controlar o campo magnético do rotor para otimizar a eficiência, algumas realizações das quais são reveladas no Pedido de Patente Norte-americano de Número de Série 12/610.271 ! 25 incorporado acima por meio de referência.

| Devido aos altos custos dos motores maiores, um sistema de realimentação do acionador é uma adição viável e econômica ao motor assíncrono para síncrono reconfigurável, porque tal sistema de realimentação do acionador constitui uma pequena porcentagem do custo relacionado à | modernização dos rotores para motor grandes ou à aquisição do novo motor | grande. Nos motores maiores, a inércia e/ou a carga do rotor no motor pode significantemente aumentar os tempos da partida. Un mecanismo acionador eletricamente controlado pode ser usado para controlar o campo magnético do rotor em tais ocasiões. Por exemplo, quando a carga no motor excede o torque do rotor com trava, e a RPM retarda abaixo de cerca de 50 por cento da velocidade síncrona, o mecanismo acionador pode desalinhar os elementos do circuito magnético no rotor para reduzir o campo magnético do rotor, permitindo queomotorse recupere sob torque de indução, até que a carga do motor seja reduzida ou o motor alcance a velocidade assíncrona, onde o mecanismo acionador pode realinhar os elementos do circuito magnético. | Uma vista lateral de uma primeira realização do mecanismo | acionador, que tem um motor de acionador sem escova 80 é afixado ao estator eorotor do imã permanente de um motor grande 30j é mostrada na Figura 26 e uma vista em seção transversal do motor de acionador sem escova 80 tomada ao longo da linha 27-27 da Figura 26 é mostrada na Figura 27. O motor acionador 80 é conectado a um controlador (ou processador) 86 que é ou propulsado pela potência do motor ou separa o suprimento de voltagem inferior. Um sensor/codificador 88 usado para o sentido de posição rotacional é conectado ao controlador 86 para fornecer a realimentação e o controle. O motor acionador 80 compreende bobinas fixas 82 e um rotor acionador 84 que possui ímãs presos a ele. O rotor acionador 84 é conectado a um(ns) ímã(s) permanente(s) giratório(s) do rotor 12j ou às peças de derivação giratórias do rotor 12 para ajustar o rotor 12j a um campo magnético fraco do rotor para a partida e para um campo magnético forte do rotor para a operação síncrona eficiente.

A Figura 28A mostra os ímãs 16 do motor 30j ajustados pela primeira realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético fraco e a Figura 28B mostra os ímãs do motor ajustados pela primeira realização do mecanismo acionador para criar um campo magnético forte. O rotor acionador 84 é preso diretamente à engrenagem 62,que giraas engrenagens 60a (vide Figuras 28A e 28B) presas a cada imã cilíndrico 16.

Durante a partida, o motor acionador 80, gira na mesma velocidade que o rotor 12j, usando os dados do sensor/codificador de posicionamento para posicionar os ímãs do rotor (ou peças de derivação) na posição do campo magnético fraco, quando o motor 20j chega à velocidade assíncrona de pico, o motor acionador 80 pode ou aumentar a velocidade ou diminuir a velocidade para girar os ímãs do rotor (ou peças de derivação) do rotor 12j para a posição do campo magnético forte, onde as interações do fluxo normal irão manter o alinhamento e o motor —acionador pode rodar livremente com o rotor 12j sem quaisquer perdas.

Uma segunda realização do mecanismo acionador de acordo com a presente invenção, que tem um motor de acionador sem escova 80a preso a um motor grande 30k é mostrada na Figura 29 e uma vista em seção transversal do motor de acionador sem escova 80 tomada ao longo da linha 30-30 da Figura 29 é mostrada na Figura 30. Um ímã cilíndrico permanente 16d inclui partes de batente que se estendem sobre as bobinas 82 que formam um rotor do motor acionador 80a. O motor acionador 80 é, então, capaz de controlar a posição do ímã 16d.

A Figura 31 A mostra os ímãs 16d do motor 30k controlados | 25 pelo motor acionador 80 usando os dados do sensor/codificador de posicionamento 88 e o controlador 86 para criar um campo magnético fraco | e a Figura 31B mostra os ímãs 16d controlados pelo motor acionador 80 para criar um campo magnético forte.

i APLICABILIDADE INDUSTRIAL A presente invenção encontra aplicabilidade industrial no campo dos motores elétricos.

ESCOPO DA INVENÇÃO Muito embora a invenção revelada no presente tenha sido descrita por meio de realizações e aplicações específicas dela, inúmeras modificações e variações poderiam ser feitas a ela por aqueles versados na técnica sem se separar do escopo da invenção estabelecido nas reivindicações.

Í | |

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL, que opera tanto em modo assíncrono quanto em modo síncrono, sendo que o motor compreende: um estator que recebe um sinal de potência de AC e que gera um campo magnético do estator giratório; : uma haste do motor giratória; um rotor que gira com a haste do motor, sendo que o rotor compreende: elementos indutores para a cooperação com o campo magnético do estator giratório que fornece o modo assíncrono de operação para a partida do motor; | peças com polo fixadas ao rotor; e pelo menos um elemento de circuito magnético móvel que reside dentro do rotor e em cooperação com as peças com polo e que têm uma primeira produção que resulta em um campo magnético fraco para permitir a partida do motor indutivo e móvel com relação ao rotor para uma segunda produção que resulta em um campo magnético forte para a cooperação com o campo magnético do estator giratório para a operação síncrona eficiente.

2. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento de circuito magnético móvel compreende pelo menos um imã móvel permanente.

3. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um ímã móvel permanente compreende um único imã — permanente que reside com um eixo geométrico do ímã paralelo com a haste do motor.

4. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um ímã móvel permanente compreende um único imã permanente oco giratório que reside coaxial com a haste do motor.

5. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um imã móvel permanente compreende quatro ímãs permanentes giratórios com eixo geométrico paralelo angularmente espaçados emuma configuração de rotor radialmente alinhado.

6. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um ímã móvel permanente compreende quatro grupos paralelos espaçados de pelo menos dois ímãs em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

7. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um imã permanente compreende quatro pares paralelos espaçados entre si de imãs permanentes giratórios em uma configuração de rotor radialmente alinhado.

8. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, em que o pelo menos um ímã móvel permanente compreende quatro ímãs permanentes giratórios paralelos espaçados entre si em uma configuração de compressão de fluxo.

9. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 2, que inclui adicionalmente um mecanismo de engatamento centrífugo para reter o pelomenos um ímã em uma posição do campo magnético mínimo até que a RPM suficiente seja alcançada para a transição para a operação síncrona.

10. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 1, em que o elemento de circuito magnético móvel compreende uma peça de derivação móvel feita de um material não magnetizável não magneticamente condutor que coopera magneticamente com os ímãs fixos permanentes e as peças com polo e é móvel para ajustar o campo magnético para o campo magnético fraco e para o campo magnético forte.

11. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 10, em

; | - | que a peça de derivação móvel é um anel de derivação giratório e é cilíndrica e | coaxial com a haste do motor e gira ao redor de um eixo geométrico coaxial | com a haste do motor.

12. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 11, em queoanelde derivação giratório compreende um formato cilíndrico giratório com as seções de derivação separadas pela frente até a traseira alcançando as primeiras lacunas e os ímãs fixos permanentes compreendem um formato | cilíndrico com as seções de ímã separadas pela frente até a traseira | alcançando as segundas lacunas.

13. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 12, em que o anel de derivação giratório reside dentro das peças com polo do rotor e os imãs fixos permanentes residem dentro do anel de derivação giratório.

14. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 13, em que as peças com polo incluem lacunas de peça com polo alinhadas com as — segundas lacunas entre as seções de imã.

15. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 14, em | que as primeiras lacunas no anel de derivação giratório são desalinhadas com as segundas lacunas nos ímãs fixos permanentes e as lacunas de peça com polo que resultam no campo magnético fraco para permitir a partida do motor indutivo e giratórias para uma segunda posição com as primeiras lacunas no anel de derivação giratório alinhadas com as segundas lacunas nos ímãs fixos permanentes e as lacunas de peça com polo que resultam em um campo magnético forte para a operação síncrona eficiente.

16. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 1, em que a rotação do elemento de circuito magnético giratório é amortecida por uma estrutura de amortecimento viscosa.

17. MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 16, em que a estrutura de amortecimento viscosa compreende pás em uma câmara preenchida com um fluido viscoso.

18. —" MOTOR ELÉTRICO, de acordo com a reivindicação 16, em que a estrutura de amortecimento viscosa compreende um fluido viscoso em contato direto com o elemento de circuito magnético giratório.

19. MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL, que arranca em modo assíncrono e transiciona depois da partida para um modo síncrono mais eficiente, sendo que o motor compreende: um estator que recebe um sinal de potência de AC e que gera um campo magnético do estator giratório; uma haste do motor que atravessa o estator; um rotor que reside na haste do motor e gira com a haste do motor, sendo que o rotor compreende: elementos indutores para a cooperação com o campo magnético do estator giratório que fornece o modo assíncrono de operação | 15 paraapartidado motor; peças com polo do rotor, as peças com polo são feitas de um material não magnetizável magneticamente condutor; e pelo menos um imã permanente giratório que reside dentro do rotor e que possui um eixo geométrico do ímã paralelo com a haste do motoreem cooperação magnética com as peças com polo e que possui uma primeira produção que resulta em um campo magnético fraco para permitir a | partida do motor indutivo e giratório para uma segunda produção que resulta | em um campo magnético forte para a cooperação com o campo magnético do | estator giratório para a operação síncrona eficiente; e amortecimento viscoso que retarda a rotação do pelo menos um | imã permanente giratório de uma posição do campo magnético fraco para uma posição do campo magnético forte até que a RPM suficiente seja alcançada para a transição para a operação síncrona.

20. MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL, que arranca em modo assíncrono e transiciona depois da partida para um modo síncrono mais eficiente, sendo que o motor compreende: um estator que recebe um sinal de potência de AC e que gera um 5 campo magnético do estator giratório; uma haste de motor que atravessa o estator; um rotor que reside na haste do motor e que gira com a haste do motor, sendo que o rotor compreende: barras que formam uma estrutura de gaiola de esquilo para a cooperação indutiva com o campo magnético do estator giratório que fornece o modo assíncrono de operação para a partida do motor; peças com polo do rotor, as peças com polo são feitas de um material nãO magnetizável magneticamente condutor; pelo menos um imã permanente fixo reside dentro do rotor;

pelo menos uma peça de derivação giratória feita de um material não magnetizável não magneticamente condutor que coopera magneticamente com os ímãs fixos permanentes e as peças com polo e giratórias ao redor de um eixo geométrico paralelo com a haste do motor para ajustar um campo magnético do rotor para um campo magnético fraco para a partida indutiva e paraum campo magnético forte para a operação síncrona eficiente; e amortecimento viscoso que atrasa a rotação da pelo menos uma peça de derivação giratória da posição do campo magnético fraco para a posição do campo magnético forte até que a RPM suficiente seja alcançada para a transição para a operação síncrona.

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Resumo “MOTOR ELÉTRICO DE AC SEM ESCOVA RECONFIGURÁVEL”

Trata-se um motor elétrico reconfigurável 10 que inclui um rotor 12 que contém ímãs permanentes giratórios 16, 72 ou peças de derivação não magneticamente condutoras 70. Os ímãs 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 têm uma primeira produção que produz um campo magnético fraco 24a para a operação assíncrona do motor de indução na partida e uma segunda produção que produz um campo magnético forte 24b para a operação síncrona eficiente.

O motor 10 inclui uma gaiola de esquilo 32 para a operação do motor de indução na partida com os ímãs permanentes 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 posicionadas para produzir o campo magnético fraco 24a para não interferir com a partida.

Quando o motor 10 se aproxima ou chega à RPM síncrona, os ímãs permanentes 16, 72 e / ou as peças de derivação 70 giram para produzir um campo magnético forte 24b para a operação síncrona de alta eficiência.

A posição dos ímãs 16, 72 e / ou das peças de derivação 70 pode ser controlada por um mecanismo centrífugo 40 ou o amortecimento viscoso 76 pode retardar a rotação dos ímãs 16, 72 e / ou das peças de derivação 70 ou o aparelho eletricamente controlado 80 pode controlar as posições dos ímãs 16,

72 e / ou das peças de derivação 70.