BR112017001274B1

BR112017001274B1 - Método para produzir um rotor para uma máquina de relutância, rotor para uma máquina de relutância e máquina de relutância

Info

Publication number: BR112017001274B1
Application number: BR112017001274-0A
Authority: BR
Inventors: Daniel Gontermann; Jochen Schaab; Michael Könen
Original assignee: KSB SE & Co. KGaA
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2022-07-19
Also published as: BR112017001274A8; CN106489226A; BR112017001274A2; EP3172814B1; WO2016012527A1; DE102014214392A1; JP2017521991A; US20170222502A1; EP3172814A1

Abstract

A invenção se refere a um método para produzir um rotor para uma máquina de relutância, em particular, para uma máquina de relutância síncrona, em que o pacote de folhas (1) do rotor é produzido por meio de montagem de pacote (10) estampado, em que duas ou mais folhas (1) adjacentes do pacote são mantidas juntas por meio de pelo menos um ponto de conexão criado durante a montagem de pacote (10) estampado, que constitui simultaneamente uma barreira de fluxo (2) do rotor. A invenção se refere também a um rotor para uma máquina de relutância, em particular, uma máquina de relutância síncrona, sendo que o dito rotor compreende um pacote de folhas (1) que foi empilhado a partir de pelo menos duas seções de folha (1), e pelo menos duas seções de folha (1) adjacentes foram conectadas entre si por meio de pelo menos um ponto de conexão, em que o pelo menos um ponto de conexão constitui pelo menos uma barreira de fluxo (2) do rotor.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um método para produzir um rotor para uma máquina de relutância, em particular para uma máquina de relutância síncrona, em que o pacote de folhas do rotor é produzido por meio de montagem de pacote estampado. A invenção se refere, além disso, a um rotor bem como uma máquina de relutância com um rotor desse tipo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os rotores para máquinas de relutância síncronas incluem, de modo convencional, um elemento magnético dúctil cilíndrico que é disposto de modo coaxial no eixo geométrico de rotor. Como uma regra, um pacote de folhas empilhadas é usado para esse propósito. Para o propósito de formar pelo menos um par de polos ou par de intervalos, na direção radial o rotor compreende porções condutoras de fluxo e também porções de bloqueio de fluxo que diferem umas das outras em virtude de uma permeabilidade magnética variavelmente acentuada. A porção que tem condutividade magnética alta é definida como o eixo geométrico d do rotor, e a porção que tem condutividade comparativamente baixa é definida como o eixo geométrico q do rotor.

[003] O pacote de folhas compreende consequentemente um grande número de folhas elétricas empilhadas umas sobre as outras, que exibem a geometria de seção de folha desejada com porções condutoras de fluxo e porções de bloqueio de fluxo.

[004] Até o momento, as seções de folha individuais para um pacote de rotor foram estampadas e empilhadas. A afixação das seções de folha é, então, realizada por escoramento. As etapas de processo necessárias podem ser resumidas conforme a seguir. 1. Estampar as folhas de rotor. 2. Inserir os discos de extremidade no mandril rosqueado. 3. Empilhar das folhas individuais em um mandril rosqueado e a produção do chanfro. 4. Aplicar o disco de cobertura de topo e que compreende o pacote. 5. Medir o comprimento do pacote. 6. Pressionar o pacote no eixo de motor. 7. Prender o pacote por um anel de travamento axial. 8. Perfilar o rotor para a dimensão nominal. 9. Contrabalançar o rotor por meio de um método de balanceamento positivo ou negativo.

[005] Um método de produção alternativo é adotado para a produção de rotores para motores elétricos que não operam de acordo com o princípio de relutância. Esses incluem, em particular, motores que correm em um número de unidades alto a muito alto ou que são de construção altamente filigrana. No curso do método sendo usado para montagem de pacote estampado, as folhas necessárias são estampadas a partir de uma tira de metal em folha e são simultaneamente empilhadas em uma etapa. Além disso, durante a operação de estampagem na ferramenta de estampagem as conexões entre as folhas individuais são introduzidas em um estágio. Esses pontos de conexão, designados como “intertravas”, podem ter sido concretizados na forma de ressaltos de montagem de pacote que se engatam com pontos de encaixe correspondentes - em particular, depressões - do pacote de folhas adjacente e formam, assim, uma conexão de preensão entre as folhas individuais. Uma função mais extensiva não foi atribuída a esses pontos de conexão até o momento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] O objetivo da presente invenção diz respeito à otimização de um método de produção especialmente para rotores de uma máquina de relutância que exibe a estrutura discutida anteriormente com porções de bloqueio de fluxo e porções condutoras de fluxo.

[007] Esse objetivo é alcançado pelo método de produção com as particularidades da reivindicação 1. As configurações vantajosas do método, de acordo com a invenção, consistem na matéria das reivindicações dependentes.

[008] A ideia central essencial da invenção consiste na aplicação do método já conhecido para a montagem de pacote estampado também em conexão com a produção de um rotor para máquinas de relutância. Determinadas vantagens resultam da combinação dessas duas tecnologias.

[009] De acordo com a invenção, durante a montagem de pacote estampado pelo menos um ponto de conexão é gerado, o qual mantém juntas duas ou mais folhas de rotor do pacote de folhas empilhadas do rotor. Nesse caso, o pelo menos um ponto de conexão é formado e disposto de tal modo que, além a função de conexão pura, uma ação de bloqueio de fluxo para a função de rotor seja atribuída ao dito ponto de conexão ao mesmo tempo. Consequentemente, pelo menos uma barreira de fluxo do rotor serve ao mesmo tempo como um ponto de conexão entre pelo menos duas folhas adjacentes do pacote de rotor.

[010] Obviamente, vários pontos de conexão podem constituir várias barreiras de fluxo. Também é concebível que todas as barreiras de fluxo constituam, da mesma forma, pontos de conexão entre os pacotes. De modo adequado, entretanto, apenas um número limitado de barreiras de fluxo é constituído por um ou mais pontos de conexão.

[011] O rotor pode, de preferência, ser adequado para uma máquina de relutância síncrona, em particular para um motor de relutância, com preferência particular, para um motor de relutância síncrono. A disposição das regiões de condução de fluxo individuais e regiões de bloqueio de fluxo pode ter sido modelada de acordo com a Patente sob no U.S. 5.818.140 detido por Vagati.

[012] Idealmente, o pelo menos um ponto de conexão, que constitui simultaneamente uma barreira de fluxo do rotor, está situado na região da porção de barreira de fluxo da geometria de seção de folha. O pelo menos um ponto de conexão está, de preferência, situado no eixo geométrico q do rotor, de modo idealmente simétrico em relação ao eixo geométrico q. Também é concebível uma disposição do pelo menos um ponto de conexão na proximidade imediata do eixo geométrico q.

[013] O próprio rotor pode ter sido concretizado como um rotor interno ou rotor externo.

[014] Um ou mais pontos de conexão podem incluir um ou mais ressaltos de montagem de pacote estampados que engatam com um ou mais pontos de encaixe correspondentes - em particular, uma depressão - da folha adjacente. Por meio disso, uma conexão de preensão entre os pacotes de folhas adjacentes é, de preferência, gerada. As folhas nas camadas intermediárias do rotor incluem, cada uma, de preferência, depressões e ressaltos de montagem de pacote. Nesse caso, pelo menos um ressalto de montagem de pacote forma pelo menos uma barreira de fluxo.

[015] Idealmente, as barreiras de fluxo que são externas na direção radial - idealmente, as barreiras de fluxo que são externas na direção radial no eixo geométrico q - são formadas por pontos de conexão. No caso em que se utiliza o projeto de Vagati supracitado, o projeto de rotor é composto de um total de quatro quadrantes de barreira de fluxo. Nesse caso, é conveniente que as barreiras de fluxo situadas na direção radial sobre a borda externa do rotor sejam constituídas por pontos adequados de conexão do método para montagem de pacote estampado.

[016] É concebível que uma barreira de fluxo individual tenha sido formada por um único ponto de conexão grande. Entretanto, também existe a possibilidade de que uma única barreira de fluxo seja constituída por um determinado número de pontos de conexão dispostos de modo adjacente separados, e esses pontos de conexão - considerados em si mesmos - são, de preferência, menores em relação a um único ponto de conexão grande.

[017] No caso do método de produção mencionado na introdução, os discos de extremidade necessários foram usados para contrabalançar o rotor. Em particular, a massa de balanceamento foi adaptada no sulco anular do disco de extremidade. Através do uso do método para montagem de pacote estampado, tal contrabalanceamento elaborado do rotor já não é necessário. O projeto dos discos de extremidade necessários do rotor de acordo com a invenção pode ser menor, e, se precisar, um balanceamento otimizado é realizado.

[018] O método, de acordo com a invenção, serve, em particular, para produzir um pacote de folhas do rotor que tem um diâmetro menor ou igual a 150 mm. Além disso, o rotor resultante pode ser distinguido por um comprimento axial menor ou igual a 200 mm.

[019] A invenção se refere, ademais, a um rotor para uma máquina de relutância, em particular para uma máquina de relutância síncrona, sendo que o dito rotor compreende um pacote de folhas que foi empilhado a partir de pelo menos duas seções de folha, e pelo menos duas seções de folha adjacentes foram conectadas entre si por meio de pelo menos um ponto de conexão. De acordo com a invenção, pelo menos um ponto de conexão foi dimensionado e disposto de tal forma que sirva, ao mesmo tempo, como pelo menos uma barreira de fluxo do rotor.

[020] Um ou mais pontos de conexão podem incluir um ou mais ressaltos de montagem de pacote - em particular, ressaltos de montagem de pacote estampados que engatam com um ou mais pontos de encaixe correspondentes - em particular, uma depressão - da folha adjacente. Por meio disso, uma conexão de preensão entre os pacotes de folhas adjacentes é, de preferência, gerada.

[021] Pelo menos uma barreira de fluxo pode ser constituída por um ponto de conexão grande ou por um determinado número de pontos de conexão adjacentes.

[022] O rotor, de acordo com a invenção, foi, de preferência, produzido de acordo com o método em conformidade com a invenção ou uma configuração vantajosa do método. As vantagens e propriedades do método de acordo com a invenção também são aplicáveis, sem restrição, ao rotor de acordo com a invenção, razão pela qual uma descrição repetitiva será descartada nesse ponto.

[023] Além do rotor, o método também se refere a uma máquina de relutância, em particular, uma máquina de relutância síncrona, com preferência particular um motor de relutância síncrono, com o rotor de acordo com a invenção. Além disso, em relação à máquina de relutância, o resultado são as mesmas vantagens e propriedades que já foram descritas com referência ao método de acordo com a invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[024] As vantagens e propriedades adicionais da invenção serão explicadas no seguinte com referência à realização exemplificativa representada na figura 1.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[025] A única figura mostra uma seção de folha individual 1 do rotor de acordo com a invenção para um motor de relutância. Para o propósito de simplificar a representação, o estator não foi ilustrado. A folha de rotor 1 mostrada pode ser subdividida em quatro setores construídos identicamente de um círculo, sendo que cada setor é dotado de várias reentrâncias 2 que realizam a função das barreiras de fluxo. Em virtude da disposição das barreiras de fluxo 2, um rotor de quatro polos é formado, cujo fluxo magnético é inibido nas regiões com barreiras de fluxo 2. As porções que têm condutividade magnética alta são distinguidas como o eixo geométrico d, e a região de menor condutividade magnética é distinguida como o eixo geométrico q.

[026] Para a produção do rotor, várias folhas de rotor 1 são estampadas a partir de uma tira de metal em folha e, na mesma etapa, são empilhadas no eixo geométrico de rotor axial para render o pacote de folhas resultante do rotor. A conexão entre as seções de folha individuais 1 do pacote de folhas é efetuada por meio dos assim chamados ressaltos estampados que se engatam com pontos de encaixe correspondentes da seção de folha subjacente 1 e estabelece uma conexão de preensão entre as seções de folha 1. Os pontos de conexão produzem uma afixação mais axial e uma conexão torcionalmente rígida entre as seções de folha 1.

[027] Na ilustração, a seção de folha 1 exibe um total de oito ressaltos de montagem de pacote 10, um total de quatro ressaltos 10' que foram dispostos simetricamente ao redor do orifício central 5 da seção de folha 1.

[028] Os ressaltos de montagem de pacote exteriores 10" estão situados na direção radial na borda externa da seção de folha 1, distribuídos simetricamente em relação ao ponto intermediário da seção de folha 1. Esses ressaltos de montagem de pacote 10" constituem simultaneamente as barreiras de fluxo exteriores do total de quatro porções de bloqueio de fluxo do pacote de folhas.

[029] No caso da solução de acordo com a invenção, duas tecnologias comercialmente disponíveis são combinadas de modo vantajoso, e os efeitos sinergéticos resultantes são, assim, explorados. Por um lado, a montagem de pacote estampado é empregue para a produção de um rotor para uma máquina de relutância, conexão na qual os ressaltos de montagem de pacote a ser fornecidos aqui de qualquer modo são utilizados simultaneamente como barreiras de fluxo. Nesse caso, as barreiras de fluxo 10" mais externas são introduzidas na folha durante o processo de montagem de pacote.

[030] A invenção oferece um processo confiável para a produção de um pacote de rotor para uma máquina de relutância. Uma sustentação estável das seções de folha individuais 1 de um pacote de folhas é obtida, em virtude da qual um melhor manuseio na fabricação pode ser alcançado. Em comparação aos métodos anteriores para fabricar rotores de máquinas de relutância, um excesso de velocidade desvantajoso do pacote de folhas já não ocorre. Além disso, os discos de extremidade de outro modo necessários podem ser descartados ou podem ser dimensionados para ser distintamente menores, visto que o contrabalanceamento elaborado do rotor já não é necessário. Os discos de extremidade podem vir a ser significativamente menores, em virtude dos quais um novo projeto com um balanceamento otimizado é possível. Além disso, a expansão elástica do pacote pode ser completamente descartada.

Claims

1. MÉTODO PARA PRODUZIR UM ROTOR PARA UMA MÁQUINA DE RELUTÂNCIA, em particular, para uma máquina de relutância síncrona, em que o pacote de folhas (1) do rotor é produzido por meio de montagem de pacote (10) estampado, em que duas ou mais folhas (1) adjacentes do pacote são mantidas juntas por meio de pelo menos um ponto de conexão criado durante a montagem de pacote (10) estampado, que constitui simultaneamente uma barreira de fluxo (2) do rotor, caracterizado por uma ou mais barreiras de fluxo são formadas por meio de recessos, em que apenas um número limitado de barreiras de fluxo é constituído por um ou mais pontos de conexão, em que pelo menos uma barreira de fluxo que é externa na direção radial é formada por pelo menos um ponto de conexão, e em que pelo menos um ponto de conexão é um ressalto de montagem de pacote (10) estampado que foi inserido no interior de uma depressão da folha (1) adjacente.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito pelo menos um ponto de conexão que constitui simultaneamente uma barreira de fluxo (2) do rotor ser disposto na porção de barreira de fluxo (2) da geometria de rotor e estar, de preferência, situado sobre ou na proximidade imediata do eixo geométrico q do rotor, idealmente, de modo assimétrico em relação ao eixo geométrico q.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por uma barreira de fluxo (2) ser constituída por um único ponto de conexão ou por vários pontos de conexão dispostos de modo adjacente e separados.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo rotor ser um rotor interno ou rotor externo.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo pacote de folhas (1) do rotor ter um diâmetro menor ou igual a 150 mm e/ou um comprimento axial menor ou igual a 200 mm.

6. ROTOR PARA UMA MÁQUINA DE RELUTÂNCIA, em particular, uma máquina de relutância síncrona, sendo que o dito rotor compreende um pacote de folhas (1) que foi empilhado a partir de pelo menos duas seções de folha (1), e pelo menos duas seções de folha (1) adjacentes foram conectadas entre si por meio de pelo menos um ponto de conexão,em que dito pelo menos um ponto de conexão constitui pelo menos uma barreira de fluxo (2) do rotor, caracterizado pelas barreiras de fluxo serem formadas por meio de recessos, em que apenas um número limitado de barreiras de fluxo é constituído por um ou mais pontos de conexão, em que pelo menos uma barreira de fluxo que é externa na direção radial é formada por pelo menos um ponto de conexão, e em que dito pelo menos um ponto de conexão é um ressalto de montagem de pacote (10) estampado que foi inserido no interior de uma depressão da folha (1) adjacente.

7. ROTOR, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por ser produzido por um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

8. MÁQUINA DE RELUTÂNCIA, em particular, uma máquina de relutância síncrona, caracterizada por ser equipada com um rotor, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 6 a 7.