BR112018075673B1

BR112018075673B1 - Rotor para uma máquina elétrica síncrona de relutância, máquina elétrica, e método de fabricação de rotor

Info

Publication number: BR112018075673B1
Application number: BR112018075673-3A
Authority: BR
Inventors: Jere Kolehmainen; Jouni Ikäheimo; Kari Heikfolk; Tero Känsäkangas
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2023-05-02
Also published as: CN109328425B; US10601267B2; EP3264569B1; US20190157925A1; EP3264569A1; WO2018002057A1; BR112018075673A2; CN109328425A

Abstract

A presente invenção refere-se a um rotor para uma máquina elétrica síncrona de relutância. O rotor compreende uma pilha de ele-mentos de núcleo condutores magnéticos consecutivos (101-104); cada elemento de núcleo (101-104) compreende pelo menos duas seções setoriais adjacentes (S1-S4') com barreiras de fluxo (FB11-FB14, FB21-FB24, FB31-FB34, FB41-FB44) e uma área central (CA) em torno do eixo de rotação (RA). Uma estrutura de ligação compreende chapas de extremidade de núcleo (PL1, PL2) que formam, em conjunto com moldes de interconexão (C1-C4), uma estrutura fundida unitária. Os moldes de interconexão (C1-C4) são fundidos em canais (CH1-CH4) que se estendem através da pilha e que se localizam em uma área definida pelas barreiras de fluxo (FB11, FB21) das seções setoriais adjacentes (S1-S2, S2-S3, S3-S4, S4-S1) e pela área central (CA) de cada elemento de núcleo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um rotor para uma máquina elétrica e a um método de fabricação de um rotor e também a uma máquina elétrica compreendendo um tal rotor. Nesse contexto, o termo “máquina elétrica” se refere especificamente a motores elétricos e a geradores elétricos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Nos rotores, o núcleo de rotor de uma máquina elétrica síncrona de relutância, tal como um motor elétrico, é formado ao se dispor uma pluralidade de elementos de núcleo em uma pilha por meio da laminação dos elementos de núcleo em conjunto de modo a formar uma pilha de elementos de núcleo consecutivos. Os elementos de núcleo são elementos de núcleo em forma de chapa, e aproximadamente circulares, feitos de um material condutor magnético, um material, tal como o aço elétrico, com elevado valor de permeabilidade relativa.

[003] Cada elemento de núcleo do rotor e, por conseguinte, também a combinação formada, ou seja, o núcleo do rotor, é operacionalmente dividido em seções setoriais. O número de seções setoriais define a quantidade de polos do motor elétrico.

[004] Cada uma das seções setoriais tem pelo menos uma barreira de fluxo magnética. As barreiras de fluxo podem ser aberturas transversais (com relação a um eixo de rotação e com relação ao raio do núcleo de rotor) que são direcionadas no sentido axial atravessando os elementos de núcleo. As barreiras de fluxo podem ser enchidas com um material condutor elétrico, por exemplo, alumínio, que tem uma permeabilidade relativa mais baixa que o material de base condutor magnético (tal como o aço elétrico, conforme acima indicado) dos elementos de núcleo.

[005] Nas máquinas elétricas síncronas de relutância e nos rotores, pode-se definir um eixo d (eixo direto) e um eixo q (eixo em quadratura). Tanto o eixo d como o eixo q ficam estendidos na direção do raio do núcleo de rotor, mas não existe um ângulo entre o eixo d e o eixo q. Em um rotor e no núcleo do rotor, a área com uma alta permeabilidade magnética é definida na direção do eixo d, e a área com uma menor permeabilidade magnética é definida na direção do eixo q. Um torque ótimo ao núcleo de rotor e ao rotor será aquele quando uma condutividade magnética sobre o eixo d for tão alta quanto possível e a condutividade magnética sobre o eixo q for tão baixa quanto possível.

[006] Na prática, uma permeabilidade mais baixa e, por conseguinte, uma condutividade mais baixa na área do eixo q serão obtidas pelas barreiras de fluxo transversais acima mencionadas que poderão ser tanto aberturas vazias, ou seja, recortes, como também aberturas, porém cheias com um material condutivo com menor permeabilidade magnética, ou seja, com uma condutividade menor que a do material de base dos elementos de núcleo.

[007] Um aspecto relativo aos motores elétricos síncronos de relutância e aos rotores desses motores é amaneira como os mesmos são fixados aos elementos de núcleo do rotor de modo a permanecerem firmemente em conjunto como uma pilha de elementos de núcleo consecutivos. Portanto, a questão se refere a um meio de ligação que prende os elementos de núcleo uns aos outros de modo a criar uma pilha apertada de elementos de núcleo. Este é um aspecto importante, uma vez que a velocidade rotacional do rotor e do núcleo de rotor incluído poderá ser de vários milhares de rpm (rotações por minuto). Nos motores síncronos de relutância, é uma prática comum o uso de pinos roscados axialmente orientados como um meio de ligação para a fixação dos elementos de núcleo em conjunto. Esses pinos roscados ficam estendidos através da pilha de elementos de núcleo e também através das chapas de extremidade que são montadas em ambas as extremidades da pilha de elementos de núcleo.

[008] No entanto, o uso de pinos roscados ou estruturas similares não é o ideal, no que diz respeito aos custos e ao trabalho manual necessário. A posição do meio de ligação poderá também criar problemas para a operação eletromagnética do rotor.

[009] Os documentos de Patente EP 1734639, EP 2928047 e a Publicação WO 2012/000561 oferecem alguns recursos adicionais, mas ainda o nível de integração não se revela satisfatório.

[0010] Portanto, existe a necessidade de um maior aperfeiçoamento da técnica.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0011] A presente invenção busca prover um aperfeiçoamento. De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um rotor, tal como especificado na reivindicação 1.

[0012] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provida uma máquina elétrica síncrona de relutância, tal como especificada na reivindicação 13.

[0013] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um método de fabricação de um rotor, tal como especificado na reivindicação 13.

[0014] A ideia básica da presente invenção é o uso em conjunto de chapas de extremidade fundidas e de moldes adequadamente posicionados como um meio para a ligação dos elementos de núcleo uns aos outros de modo a criar uma pilha apertada e robusta de elementos de núcleo, mas não apenas para a criação de moldes de interconexão através do núcleo do rotor, mas também para a fundição das chapas de extremidade, interligadas por moldes de interconexão, às extremi-dades do núcleo de rotor. A expressão “adequadamente posicionados” significa, nesse contexto, que os moldes de interconexão ficam situados em uma área tal que a posição do molde de interconexão não afete o funcionamento e o desempenho eletromagnéticos.

[0015] As modalidades preferidas são apresentadas nas reivindicações dependentes. Alguns aspectos das modalidades preferidas se referem ao uso de fundição, não apenas para a criação de moldes de interconexão através do núcleo do rotor, mas também para a fundição de um molde de suporte interno que se estende através do furo axial central do núcleo de rotor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] Em seguida, a presente invenção será descrita em mais detalhes por meio de modalidades preferidas com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0017] A Figura 1 ilustra, na primeira extremidade do rotor, o rotor com uma segunda máscara relativa à fundição por trás do núcleo de rotor.

[0018] A Figura 2 ilustra, na primeira extremidade do núcleo de rotor, o núcleo do rotor com uma primeira máscara relativa à fundição à primeira extremidade do núcleo do rotor, em uma fase antes da fundição.

[0019] A Figura 3 ilustra, na primeira extremidade do núcleo de rotor, o núcleo do rotor com uma primeira máscara relativa à fundição à primeira extremidade do núcleo de rotor, em uma fase antes da fundição.

[0020] A Figura 4 ilustra, na primeira extremidade do rotor, o rotor com uma primeira máscara relativa à fundição que é coberta por uma chapa de extremidade fundida e posteriormente usinada com almofadas de equilíbrio.

[0021] A Figura 5 ilustra, na primeira extremidade do rotor, o rotor após a fundição dos moldes de interconexão e do molde de suporte, mas para fins de informação, sem a primeira máscara relativa à fundição.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0022] As modalidades a seguir são tão somente exemplares. Embora o presente relatório descritivo possa se referir, em vários momentos, a "uma" modalidade, isso não necessariamente significa que cada tal referência seja a mesma modalidade, ou que aquela característica se aplique apenas a uma única modalidade. As características individuais de diferentes modalidades poderão também ser combinadas de modo a prover outras modalidades. Além disso, as palavras "compreendendo" e "incluindo" devem ser entendidas não como se limitando às modalidades descritas no sentido de consistir apenas das características que foram mencionados, e, por conseguinte, tais modalidades poderão conter também características/estruturas que não tenham sido especificamente mencionadas.

[0023] Deve-se notar que, embora as Figuras ilustrem várias modalidades, as mesmas são diagramas simplificados que mostram apenas algumas estruturas e/ou entidades funcionais. Torna-se aparente a uma pessoa versada na técnica que o aparelho descrito poderá também compreender outras funções e estruturas diferentes das descritas nas Figuras e no relatório descritivo.

[0024] As Figuras, especialmente as Figuras 2 a 4, ilustram um exemplo de rotor 800 dotado de vários elementos de núcleo consecutivos 101-104. Na prática, a quantidade de elementos de núcleo consecutivos poderá ser claramente maior que a quantidade mostrada nesta modalidade, na qual existem apenas quatro elementos de núcleo.

[0025] Os elementos de núcleo 101-104 são tipicamente laminados em conjunto de modo a formar a pilha de elementos de núcleo consecutivos. Os elementos de núcleo 101-104 são isolados uns dos outros, de modo que os mesmos não fiquem em contato galvânico uns com os outros.

[0026] A seguir, será descrito um elemento de núcleo 101, que é o primeiro elemento na primeira extremidade E1 do rotor. Os demais elementos de núcleo 102-104 poderão ter as mesmas estruturas do elemento de núcleo 101.

[0027] O elemento de núcleo 101 pode ser uma chapa redonda feita de um material com uma primeira condutância magnética. Em uma modalidade, o elemento de núcleo 101 pode ter uma espessura constante. Por exemplo, o material do elemento de núcleo 101 poderá ser de aço elétrico.

[0028] O elemento de núcleo 101 compreende uma pluralidade de seções setoriais S1-S4 distribuídas em torno de um eixo de rotação RA do elemento de núcleo 101. O número das seções setoriais S1-S4 define a quantidade de polos do motor elétrico. Na modalidade representada, existem quatro seções setoriais S1-S4, que definem quatro polos.

[0029] Cada uma das seções setoriais S1-S4 compreende pelo menos uma barreira de fluxo na seção setorial S1 das barreiras de fluxo FB11-FB14 de uma segunda condutância magnética, esta segunda condutância magnética sendo menor que a condutância magnética do material da primeira condutância do qual o material do elemento de núcleo 101 é feito. A condutância magnética pode ser expressa usando uma permeabilidade relativa. Uma condutância magnética maior de um material significa que o material tem uma permeabilidade relativa mais elevada. As outras três seções setoriais S2-S4 têm as barreiras de fluxo FB21-24, FB31-34, FB41-FB44.

[0030] As seções setoriais S1-S4 têm cristas condutoras R11-R14, R21-R24, R31-R34, R41-R44 próximas às e/ou entre as barreiras de fluxo correspondentes FB11-FB14, FB21-24, FB31-34, FB41-FB44. As cristas R11-R14, R21-R24, R31-R34, R41-R44 são cristas condutoras magnéticas e são também passagens de fluxo.

[0031] A seção setorial S1 compreende as barreiras de fluxo FB11-FB14, cada barreira de fluxo podendo ser unitária ou, tal como nas figuras em anexo, poderá ser dividida em duas ou em outras su- bunidades por meio de uma ponte de suporte BR1. De maneira similar, a seção setorial S2 compreende as barreiras de fluxo FB21-FB24, a seção setorial S3 compreende as barreiras de fluxo FB31-FB34 e, por fim, a seção setorial S4 compreende as barreiras de fluxo FB41-FB44.

[0032] Tal como no caso da seção setorial S1, nas seções setoriais S2-S4 também, cada barreira de fluxo FB21-24, FB31-34, FB41- FB44 poderá ser uma única unidade ou poderá ser dividido em duas ou em outras subunidades por meio das pontes de suporte BR2-BR4, como pode ser observado nas Figuras 1 e 5.

[0033] Nas Figuras, as barreiras de fluxo, tais como as FB11- FB14, são aberturas, ou seja, vãos, mas poderão também ser pelo menos parcialmente enchidas com um material, tal como alumínio, que tem uma condutividade magnética menor que a condutância magnética do material com uma primeira condutância da qual o material dos elementos de núcleo 101-104 é feito.

[0034] Os elementos de núcleo são tais que elemento de núcleo, como, por exemplo, o elemento 101, compreenda pelo menos duas seções setoriais adjacentes S1-S4 pelo menos parcialmente em torno de um eixo de rotação RA do rotor, cada elemento de núcleo 101-104 compreendendo ainda uma área central CA (mostrada para o elemento de núcleo 101) em volta do eixo de rotação RA do rotor.

[0035] Nesse contexto, o eixo de rotação RA poderá ser considerado tanto como sendo não físico, ou seja, um eixo/linha de centro virtual em torno do qual uma rotação pode ocorrer, ou o eixo de rotação poderá ser considerado como um eixo ou fuso real sobre o qual o nú- cleo de rotor é disposto.

[0036] A mera laminação dos elementos de núcleo 101-104 uns aos outros não será suficiente. Por conseguinte, o rotor compreende uma estrutura de ligação C1-C4 a fim de fixar em conjunto a pilha de elementos de núcleo consecutivos de modo a formar um núcleo de rotor com uma primeira extremidade E1 e uma segunda extremidade E2.

[0037] Essa estrutura de ligação para os elementos de núcleo 101104 do rotor da máquina elétrica síncrona de relutância é uma estrutura fundida compreendendo moldes de interconexão C1-C4 que são fundidos dentro dos canais CH1-CH4 que se estendem através da pilha de elementos de núcleo. A localização dos canais CH1-CH4 define a posição dos moldes de interconexão C1-C4.

[0038] Em uma modalidade, os moldes de interconexão, tais como o molde C1, enche totalmente o canal correspondente, por exemplo, o canal CH1.

[0039] Em uma modalidade, o material para os moldes de interco- nexão C1-C4 nos canais CH1-CH4 é alumínio. Uma vez que os elementos de núcleo 101-104 compreendem ou, na prática, são feitos de um material de alta condutividade (de alta condutância magnética), tal como o aço elétrico, o material para os moldes de interconexão C1-C4, nesse caso, terá uma condutividade menor, e, deste modo, um material tal como o alumínio será adequado.

[0040] Esses canais CH1-CH4 para os moldes de interconexão C1-C4 e os moldes de interconexão correspondentes C1-C4 se localizam no núcleo do rotor em uma área definida pelas barreiras de fluxo, tais como as barreiras FB11, FB21, das seções setoriais adjacentes, tais como as seções S1 e S2, e pela área central CA do elemento de núcleo.

[0041] Em uma modalidade, a estrutura/maneira como as barreiras de fluxo FB11, FB21 das seções setoriais adjacentes S1, S2 e a área central CA do elemento de núcleo definem a localização dos canais CH1-CH4 e os correspondentes moldes relacionados C1-C4 é aquela na qual os canais CH1-CH4 para os moldes de interconexão C1-C4 e os correspondentes moldes de interconexão C1-C4 se localizam no núcleo de rotor em uma área limitada pelas barreiras de fluxo das seções setoriais adjacentes, tais como as seções S1 e S2, e pela área central CA do elemento de núcleo.

[0042] Com referência ao acima descrito, os termos "definido por" e "limitado por", relativos à área de localização dos canais de interco- nexão CH1-CH4 e dos correspondentes moldes C1-C4, devem ser interpretados de tal maneira que o efeito de definição/limitação para aquela área de localização seja válido/existente mesmo que as barreiras de fluxo, tais como as barreiras FB11 e FB21, estejam divididas em duas ou em outras subunidades por meio do uso de pontes, tais como as pontes BR1, BR2.

[0043] Em uma modalidade, no lado interno (mais próximo da área central CA) das barreiras de fluxo, tais como as barreiras FB11 e FB21, as paredes condutoras, ou seja, as passagens de fluxo FP12, FB21 definem/limitam a área na qual os canais de interconexão, por exemplo, o canal CH1, e seus correspondentes moldes, por exemplo, o molde C1, se situam, além do efeito da definição/limitação da locali-zação da área central CA.

[0044] Nas Figuras 1 e 2, os canais CH1-CH4 se encontram ainda vazios, o que significa que a fundição dos moldes de interconexão C1C4 ainda não foi feita. Nas Figuras 3 a 5, a fundição dos moldes de interconexão C1-C4 nos canais CH1-CH4 foi feita, no entanto, na Figura 4, os moldes de interconexão C1-C4, especialmente a extremidade dos moldes de interconexão não mais se encontra visível, e a extremidade E1 do rotor ficou parcialmente coberta por uma chapa de extre- midade PL1 que foi fundida na extremidade E1 do rotor. Uma chapa da extremidade similar PL2 foi fundida na segunda extremidade E2, ou seja, na extremidade traseira E2 do rotor, de modo que também, na segunda extremidade E2, a extremidade dos moldes de interconexão C1-C4 fica coberta por uma chapa de extremidade PL2 (similar à chapa PL1) fundida na segunda extremidade E2 do rotor/núcleo de rotor.

[0045] Em uma modalidade, os canais, tais como o canal CH1, para o molde de interconexão C1 e o correspondente molde de inter- conexão C1 se localizam no núcleo do rotor em uma área definida, ou seja, limitada, pelas barreiras de fluxo FB11, FB21 das seções setoriais adjacentes S1, S2 do cada elemento de núcleo e pela área central CA de cada elemento de núcleo.

[0046] Com referência às barreiras de fluxo, em uma modalidade, a área na qual o canal, tal como o canal CH1, e o correspondente molde de interconexão C1 se localizam é definida, ou seja, limitada, pelas barreiras de fluxo mais internas FB11 da seção S1 e FB21 da seção S2. A expressão “mais internas” significa a barreira de fluxo mais próxima no que diz respeito à área central CA e ao eixo de rotação RA.

[0047] Em uma modalidade, a forma da borda do molde de inter- conexão C1-C4 e/ou a forma da borda do canal CH1-C44 para o molde de interconexão seguem pelo menos parcialmente a direção da barreira de fluxo, tais como as barreiras FB11, FB21.

[0048] Entre os canais CH1-CH4 para os moldes de interconexão C1-C4 e para a barreira de fluxo mais próxima, ou seja, mais interna, tais como as barreiras FB11, FB21, existem passagens de fluxo con- dutivas. As passagens de fluxo FP11, FP12 pertencem à seção setorial S1, as passagens de fluxo FP21, FP22 pertencem à seção setorial S2, as passagens de fluxo FP31, FP32 pertencem à seção setorial S3 e as passagens de fluxo FP41, FP42 pertencem à seção setorial S4.

[0049] Portanto, em uma modalidade, o canal de interconexão CH1 e o correspondente molde de interconexão C1 ficam pelo menos parcialmente entre as passagens de fluxo FP12 e F21, para ser mais exato, o canal de interconexão CH1 e o correspondente molde de in- terconexão C1 ficam pelo menos parcialmente entre a passagem de fluxo FP12 da seção setorial S1 e a passagem de fluxo FP21 da seção setorial S2 adjacente à seção setorial S1.

[0050] Da mesma forma, o canal de interconexão CH2 e o correspondente molde de interconexão C2 ficam pelo menos parcialmente entre as passagens de fluxo FP22 e F31. Para ser mais exato, o canal de interconexão CH2 e o correspondente molde de interconexão C2 ficam pelo menos parcialmente entre a passagem de fluxo FP22 da seção setorial S2 e a passagem de fluxo FP31 da seção setorial S3 adjacente à seção setorial S2.

[0051] De maneira similar, o canal de interconexão CH3 e o correspondente molde de interconexão C3 ficam pelo menos parcialmente entre as passagens de fluxo FP32 e F41. Para ser mais exato, o canal de interconexão CH3 e o correspondente molde de interconexão C3 ficam pelo menos parcialmente entre a passagem de fluxo FP32 da seção setorial S3 e a passagem de fluxo FP41 da seção setorial S4 adjacente à seção S3 setorial.

[0052] Do mesmo modo, o canal de interconexão CH4 e o correspondente molde de interconexão C4 ficam pelo menos parcialmente entre as passagens de fluxo FP42 e F11. Para ser mais exato, o canal de interconexão CH4 e o correspondente molde de interconexão C4 ficam pelo menos parcialmente entre a passagem de fluxo FP42 da seção setorial S4 e a passagem de fluxo F141 da seção setorial S1 adjacente à seção setorial S4.

[0053] Em uma modalidade, a forma da extremidade dos moldes de interconexão C1-C4 e/ou a forma da borda dos canais CH1-C44 para o molde de interconexão segue pelo menos parcialmente a direção das barreiras de fluxo. Por exemplo, a forma da borda dos moldes de interconexão C1 e/ou a forma da borda do canal CH1 para o molde de interconexão C1 segue pelo menos em parte a direção das barreiras de fluxo FB11 da seção setorial S1 e da barreira de fluxo FB21. Em uma modalidade, a forma do canal do molde de interconexão e/ou a forma do molde de interconexão é tal que a forma fique mais larga na extremidade interna (mais próxima da área central CA e do eixo de rotação RA) do canal/molde e mais estreita na extremidade externa (mais próxima do aro R) do canal/molde.

[0054] Nos rotores síncronos de relutância, a área com uma elevada permeabilidade magnética define a direção do eixo d. Na Figura 1, o eixo d é mostrado com uma marcação "d".

[0055] As passagens de fluxo acima mencionadas criam uma área limitada para o fluxo magnético do eixo d. A área limitada para o fluxo é cercada pelos pares de passagens de fluxo FP12, FP21 e FP22, FP31 e FP32, FP41 e FP42, FP11.

[0056] Portanto, em uma modalidade, no que diz respeito à localização dos canais CH1-CH4 e dos moldes de interconexão C1-C4 nesses canais CH1-CH4, pode-se dizer que os moldes de interconexão C1-C4 e os canais CH1-CH4 para o molde de interconexão se localizam dentro da acima mencionada área limitada para o fluxo do eixo d. Na Figura 1, a forma da área limitada para o fluxo do eixo d se assemelha à forma de uma cruz, mas com cantos internos arredondados entre as diferentes quatro pontas da cruz.

[0057] Em uma modalidade, existem áreas condutoras de fluxo FCA1-FCA4 que se estendem pelo menos parcialmente no sentido radial entre o aro externo R do elemento de núcleo 101 e a área central CA do elemento de núcleo 101, a dita área central envolvendo o eixo de rotação RA do rotor. Sendo assim, os canais CH1-CH4 para os moldes de interconexão C1-C4 e os correspondentes moldes de inter- conexão C1-C4 se localizam nas ditas áreas condutoras de fluxo FCA1-FCA4. As áreas condutoras de fluxo FCA1-FCA4 são passagens condutoras que compreendem os acima mencionados pares de passagens de fluxo FP12, FP21 e FP22, FP31 e FP32, FP41 e FP42, FP11, respectivamente. Em termos estruturais, pode-se dizer que a área limitada acima mencionada para o fluxo do eixo d e a área condutora de fluxo acima mencionada são a mesma área. As passagens de fluxo, tais como as passagens FP12, FP21 e, portanto, também as áreas condutoras de fluxo, por exemplo, a área FCA1, são áreas condutoras magnéticas.

[0058] Com relação às áreas condutoras de fluxo FCA1-FCA4, pode-se dizer que as mesmas são como corredores que ajudam a separar cada duas seções setoriais diretamente adjacentes umas das outras, tais como as seções S1, S2, também as seções S2, S3, também as seções S3, S4 e também as seções S4, S1. Esses corredores se estendem no sentido radial ao longo de cada elemento de núcleo, tais como o elemento de núcleo 101, e se estendem entre o aro R e um furo central CEH (o furo de eixo) do elemento de núcleo. As áreas condutoras de fluxo, ou seja, os corredores, também separam as barreiras de fluxo, por exemplo, as barreiras FB11, FB21, de uma seção setorial, por exemplo, a seção S1, das barreiras de fluxo, tais como as barreiras FB21, FB22 de uma outra seção setorial, por exemplo, a seção S2.

[0059] Em uma modalidade, os moldes de interconexão C1-C4 são configurados de modo a apresentar uma simetria rotacional com relação ao eixo de rotação RA do rotor. Na prática, isso é obtido em função da localização simétrica dos canais CH1-CH4 para os moldes de interconexão C1-C4. Em uma modalidade, a distância angular dos canais (e dos moldes de interconexão nos mesmos) é constante, por exemplo, de tal maneira que, com quatro canais (e moldes), a distância angular seja de cerca de 90 graus.

[0060] Em seguida, serão apresentadas algumas modalidades adicionais no que diz respeito às estruturas que são integradas ao rotor por meio de fundição.

[0061] Com referência à Figura 4, em uma modalidade, além dos moldes de interconexão C1-C4, a estrutura de ligação compreende ainda chapas de extremidade PL1, PL2 fundidas à primeira extremidade E1 do rotor/núcleo de rotor e à segunda extremidade E2 do ro- tor/núcleo de rotor. As chapas de extremidade fundidas E1, E2 e a estrutura de interconexão fundida C1-C4 entre as mesmas formam uma estrutura fundida unitária.

[0062] Nas Figuras 1 a 3, são observadas as máscaras M1, M2. Em uma modalidade, em ambas as extremidades E1, E2 do núcleo de rotor, o núcleo do rotor compreende uma máscara M1, M2 para fundição.

[0063] Ao se comparar as Figuras 2 e 4, será possível observar que, em uma modalidade, a máscara M1 é pelo menos parcialmente coberta pela correspondente chapa de extremidade PL1 que é fundida à primeira extremidade E1 do núcleo de rotor, o mesmo sendo verdadeiro também para a máscara M2 da segunda extremidade E2 com uma chapa de extremidade fundida PL2 (não mostrada porque a mesma se encontra na extremidade oposta).

[0064] A fundição das chapas de extremidade PL1, PL2 às extremidades E1, E2 do rotor/núcleo de rotor pode ser feita com um molde apropriado, tendo, em ambos os lados internos do molde, um espaço adequado para o material de fundição que flui para o molde de modo a formar as chapas de extremidade fundidas PL1, PL2. Com referência à Figura 4, ao se fundir as chapas de extremidade PL1, PL2, será também possível fundir almofadas de equilíbrio ou outros elementos de equilíbrio BA que formam um anel de equilíbrio na extremidade do rotor. Um equilíbrio de ajuste fino pode ser feito por meio de uma usina- gem leve sobre os elementos de equilíbrio BA.

[0065] No que diz respeito às chapas de extremidade PL1, PL2, torna-se óbvio que a forma e o tipo das chapas de extremidade podem ter diferentes variações, e, como um exemplo adicional, as chapas de extremidade poderão ter a forma de um anel com uma estrutura mais aberta que as mostradas nas figuras.

[0066] Em uma modalidade, além dos moldes de interconexão C1C4, o núcleo do rotor compreende um molde de suporte central SC fundido à circunferência CF de um furo axial central CAH que se estende através dos furos centrais CEH das áreas centrais CA dos elementos de núcleo consecutivos 101-104. Em uma modalidade, o rotor tem uma estrutura ainda mais integrada, de modo que, em uma modalidade, além dos moldes de interconexão C1-C4, as chapas de extremidade PL1, PL2 fundidas em ambas as extremidades E1, E2 do ro- tor/núcleo de rotor, como também o molde de suporte central SC façam parte da mesma estrutura fundida unitária. Um molde contendo um tubo ou haste para a fundição do molde de suporte SC poderá ser usado.

[0067] O molde de suporte central SC fundido ao rotor/núcleo de rotor poderá também funcionar como um adaptador para o eixo fisico do rotor, especialmente depois de um pouco de usinagem ou outra operação finalizar as dimensões e/ou a forma do aro interno do molde de suporte SC. Nas Figuras 3 e 4, com relação ao molde de suporte SC, são observadas as ranhuras de trava LG para o fechamento do eixo fisico no rotor, especialmente no molde de suporte SC do rotor.

[0068] Em seguida, será apresentado o método da presente invenção. O método vem a ser um método de fabricação de um rotor de uma máquina elétrica síncrona de relutância. A máquina elétrica pode ser um motor elétrico ou um gerador. O método compreende a formação dos elementos de núcleo 101-104 do rotor. Pelo menos duas partes setoriais S1-S4 e um furo central CEH são feitos em cada elemento de núcleo. Essas seções setoriais S1-S4 se localizam pelo menos parcialmente em torno do furo central CEH do elemento de núcleo. O furo central CEH define a posição do eixo de rotação RA do rotor. Pelo menos uma barreira de fluxo, por exemplo, a barreira FB11, FB21, é formada em cada seção setorial, por exemplo, nas seções S1 e S2. Barreiras de fluxo FB21-24, FB31-34, FB41-FB44 são formadas quando são feitos os elementos de núcleo.

[0069] O método compreende ainda o empilhamento dos elementos de núcleo 101-104 para a formação de uma pilha de elementos de núcleo consecutivos. Além disso, o método compreende ainda a ligação da pilha de elementos de núcleos de modo a fixar em conjunto a pilha de elementos de núcleo consecutivos e de modo a formar um núcleo de rotor tendo uma primeira extremidade E1 e uma segunda extremidade E2.

[0070] Uma característica do método é que, quando da formação de cada elemento de núcleo 101 104, cada elemento de núcleo, tal como o elemento de núcleo 101, poderá ser formado de modo a incluir pelo menos um subcanal de interconexão CH1S em um local apropriado. Nas modalidades apresentadas, cada elemento de núcleo inclui quatro subcanais CH1S, CH2S, CH3S, CH4S. Os subcanais se esten-dem no sentido axial através do elemento de núcleo 101, e o subcanal, por exemplo, o canal CH1S, é formado em uma área de elemento de núcleo definida ou limitada pelas barreiras de fluxo FB11, FB21 das seções setoriais adjacentes S1, S2 do elemento de núcleo 101 e pela área central CA/furo central CEH do elemento de núcleo.

[0071] Uma característica adicional do método é que a ligação da pilha de elementos de núcleo é feita por meio de fundição de modo que o material fundido seja direcionado para fluir em um ou mais canais de interconexão CH1-CH4 que se situam em uma área definida pelas seções setoriais adjacentes dos elementos de núcleo 101-104 e pelos furos centrais CEH dos elementos de núcleo. Esses canais de interconexão C1-C4 são formados por meio do alinhamento dos sub- canais de interconexão, por exemplo, o subcanal CH1S (do elemento de núcleo 101), dos elementos de núcleo consecutivos. Em outras pa-lavras, os subcanais do elemento de núcleo 101 são alinhados aos correspondentes subcanais dos demais elementos de núcleo 102-104.

[0072] Em uma modalidade, as máscaras M1, M2, de acordo com as Figuras 2 a 4, poderão ser usadas. Por exemplo, a máscara M1 tem aberturas/vãos OP1-OP4 que deixam o material fundido, por exemplo, um alumínio, fluir para dentro dos canais CH1-CH4 quando da formação dos moldes de interconexão C1-C4. A função das máscaras M1, M2 é garantir que o material de fundição não flua para as áreas/locais onde o mesmo não é necessário/desejado.

[0073] Em uma modalidade, o método compreende ainda a fundição da primeira chapa de extremidade PL1 na primeira extremidade E1 da pilha de elementos de núcleo. Além disso, o método compreende a fundição da segunda chapa de extremidade na segunda extremidade E2 da pilha de elementos de núcleo. De preferência, a fundição dos moldes de interconexão C1-C4 e a fundição da primeira e da segunda chapas de extremidade PL1, PL2 são feitas de tal maneira que a fundição possa formar um molde unitário compreendendo os moldes de interconexão C1-C4 e a primeira e segunda chapas de extremidade PL1, PL2.

[0074] Em uma modalidade, além da fundição dos moldes de in- terconexão C1-C4, um molde de suporte SC é fundido à circunferência CF de um furo axial central CAH do núcleo de rotor. Esse furo axial central CAH é formado por meio do alinhamento dos furos centrais consecutivas CEH dos elementos de núcleo consecutivos 101-104.

[0075] Com referência às Figuras 2 e, tal como mencionado anteriormente, o molde de suporte SC poderá formar um adaptador a fim de fazer contato com um eixo de rotor. Uma ou mais ranhuras de trava LG ou outro elemento de trava para o eixo poderá ser usinado no molde de suporte.

[0076] Em uma modalidade, a fundição dos moldes de intercone- xão C1-C4 e a fundição do molde de suporte SC são feitas de tal maneira que a fundição possa formar um molde unitário compreendendo os moldes de interconexão C1-C4 e o molde se suporte SC. De preferência, o método é executado de tal forma que a fundição dos moldes de interconexão C1-C4 e a fundição da primeira e da segunda chapas de extremidade PL1, PL2 e que a fundição do molde de suporte SC sejam feitas de tal maneira que a fundição possa formar um molde unitário compreendendo os moldes de interconexão C1-C4 e a primeira e segunda chapas de extremidade PL1, PL2 e o molde de suporte SC.

[0077] A Figura 5 ilustra, na primeira extremidade E1 do rotor, o rotor após a fundição dos moldes de interconexão C1-C4 e do molde de suporte SC, mas, para fins de apresentação, sem a primeira máscara relativa à fundição M1. Na prática, em uma modalidade, a máscara M1 é deixada onde a mesma foi definida antes da operação de fundição. Por conseguinte, quando da fundição dos moldes de intercone- xão C1-C4 e da fundição simultânea do molde de suporte SC e também da fundição simultânea da chapa de extremidade PL1 (e da chapa PL2) à extremidade do rotor/núcleo de rotor, a máscara M1 permanece na extremidade E1 da pilha de núcleos dos elementos de núcleo, especialmente na extremidade do elemento de núcleo 101 e, desta maneira, a máscara M1 é pelo menos parcialmente coberta pela chapa de extremidade fundida PL1.

[0078] Além de ser uma máscara de fundição, a máscara M1 ser- virá está para apoiar o aro R relativamente fino do elemento de núcleo 101 mediante o uso de abas/saliências MPR.

[0079] Nas máscaras M1, M2, de acordo com as Figuras 1 a 4, pode-se observar aberturas M1OP, M2OP para acomodar elementos de ligação temporários, os quais são removidos assim que as estruturas fundidas, ou seja, os moldes de interconexão C1-C4, as chapas de extremidade fundidas PL1, PL2 e o molde de suporte fundido SC tenham atingido uma temperatura fria o suficiente para provocar a rigidez do rotor/núcleo de rotor.

[0080] Tornar-se-á aparente a uma pessoa versada na técnica que, de acordo com o avanço da tecnologia, o conceito inventivo poderá ser implementado de diversas maneiras. A presente invenção e as suas modalidades não se limitam aos exemplos das modalidades acima descritas, mas, sim, poderão variar dentro do âmbito de aplicação das reivindicações a seguir.

Claims

1. Rotor para uma máquina elétrica síncrona de relutância, o rotor compreendendo: - uma pluralidade de elementos de núcleo consecutivos (101-104), os elementos de núcleo compreendendo material de condu- tância magnética; - uma estrutura de ligação para fixar junto a pilha de elementos de núcleo consecutivos de modo a formar um núcleo de rotor tendo uma primeira extremidade (E1) e uma segunda extremidade (E2), - os elementos de núcleo são de tal modo que os elementos de núcleo (101-104) compreendem pelo menos duas seções setoriais adjacentes (S1-S4'), pelo menos parcialmente em torno de um eixo de rotação (RA) do rotor, cada elemento de núcleo compreendendo ainda uma área central (CA) em torno do eixo de rotação (RA) do rotor, e - cada seção setorial (S1-S4) compreende uma ou mais barreiras de fluxo (FB11-FB14, FB21-FB24, FB31-FB34, FB41-FB44), e em que - a estrutura de ligação para os elementos de núcleo do rotor da máquina elétrica síncrona de relutância é uma estrutura fundida compreendendo moldes de interconexão (C1-C4) que são fundidas nos canais (CH1-CH4) que se estendem através da pilha de elementos de núcleo (101-104), e - em que estes canais (CH1-CH4) para os moldes de inter- conexão e para os moldes de interconexão correspondentes (C1-C4) se localizam no núcleo do rotor em uma área definida pelas barreiras de fluxo (FB11, FB21) das seções setoriais adjacentes (S1-S2, S2-S3, S3-S4, S4-S1) de cada elemento de núcleo e da área central (CA) de cada elemento de núcleo, - o rotor sendo CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de ligação compreende ainda chapas de extremidade (PL1, PL2) fundidas à primeira extremidade (E1) do núcleo de rotor e à segunda extremidade (E2) do núcleo de rotor, as chapas de extremidade fundidas (PL1, PL2) e os moldes de interconexão fundidos (C1-C4) entre as mesmas formando uma estrutura fundida unitária.

2. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os canais (CH1-CH4) para os moldes de interconexão (C1-C4) e os correspondentes moldes de interconexão (C1-C4) se localizam no núcleo do rotor em uma área definida pelas barreiras de fluxo mais internas (FB11, FB21) das seções setoriais (S1-S2, S2-S3, S3-S4, S4-S1) de cada elemento de núcleo e da área central (CA) de cada elemento de núcleo.

3. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das chapas de extremidade fundidas (PL1, PL2) que formam uma estrutura fundida unitária com os moldes de interconexão fundidos (C1-C4) compreende um ou mais elementos de equilíbrio fundidos (BA).

4. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o molde de interconexão (C1-C4) preenche totalmente o canal correspondente (CH1-CH4).

5. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em ambas as extremidades (E1, E2) do núcleo de rotor, o núcleo do rotor compreende uma máscara (M1, M2) para a fundição, e pelo fato de que essas máscaras são cobertas pelas correspondentes chapas de extremidade (PL1, PL2) que são fundidas à primeira e à segunda extremidades (E1, E2) do núcleo de rotor.

6. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, entre as seções setoriais adjacentes, existem áreas condutoras de fluxo (FCA1-FCA4) que se estendem pelo menos parci- almente no sentido radial entre o aro externo (R) do elemento de núcleo e a área central (CA) do elemento de núcleo, a dita área central (CA) envolvendo o eixo de rotação (RA) do rotor.

7. Rotor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os canais (C1-C4) para os moldes de interconexão (C1-C4) e os correspondentes moldes de interconexão (C1-C4) se localizam dentro das ditas áreas condutoras de fluxo (FCA1-FCA4).

8. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que os moldes de interconexão (C1-C4) são configurados de modo a apresentar uma simetria rotacional com relação ao eixo de rotação (RA) do rotor.

9. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a forma da borda do molde de interconexão (C1-C4) e/ou a forma da borda do canal (CH1-CH4) para o molde de intercone- xão segue pelo menos em parte a direção da barreira de fluxo (FB11, FB21).

10. Rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, além dos moldes de interconexão (C1-C4), o núcleo do rotor compreende um molde de suporte central (SC) fundido à circunferência (CF) de um furo axial central (CAH) que se estende através das áreas centrais (CA) dos elementos de núcleo consecutivos (101-104).

11. Rotor, de acordo com as reivindicações 2 e 10, caracterizado pelo fato de que, além dos moldes de interconexão (C1-C4) e das chapas de extremidade (PL1, PL2) fundidas às ambas as extremidades (E1, E2) do núcleo de rotor, também o molde de suporte central (SC) pertence à mesma estrutura fundida unitária.

12. Máquina elétrica síncrona de relutância, caracterizada pelo fato de compreender um rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

13. Método de fabricação de um rotor de uma máquina elétrica síncrona de relutância, o método compreendendo: - formar elementos de núcleo do rotor, em que pelo menos duas seções setoriais e um furo central são formados em cada elemento de núcleo, essas seções setoriais localizando-se pelo menos parcialmente em torno do furo central do elemento de núcleo, o dito furo central definindo a localização do eixo de rotação do rotor, e em que pelo menos uma barreira de fluxo é formada em cada seção seto-rial, - o método compreendendo ainda as etapas de: - empilhar os elementos de núcleo em uma pilha de elementos de núcleo consecutivos, e - ligar a pilha de elementos de núcleo de modo a juntar a pilha de elementos de núcleo consecutivos a fim de formar um núcleo de rotor tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que: - ao formar cada elemento de núcleo, cada elemento de núcleo é formado de modo a incluir pelo menos um subcanal de inter- conexão que se estende no axilamente através do elemento de núcleo, o dito subcanal de interconexão sendo formado em uma área de elemento de núcleo definida pelas barreiras de fluxo das seções setoriais adjacentes do elemento de núcleo e pelo furo central do elemento de núcleo, e em que: - a etapa de ligar a pilha de elementos de núcleo é feita por meio de fundição de modo que o material fundido é direcionado para fluir em um ou mais canais de interconexão localizados em uma área definida pelas barreiras de fluxo das seções setoriais adjacentes dos elementos de núcleo e pelos furos centrais dos elementos de núcleo, os ditos canais de interconexão sendo formados por meio de alinhamento de subcanais de interconexão dos elementos de núcleo conse- cutivos, - o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda as etapas de: - fundir primeira chapa de extremidade à primeira extremidade da pilha de elementos de núcleo, - fundir segunda chapa de extremidade à segunda extremidade da pilha de elementos de núcleo, e em que: - a fundição dos moldes de interconexão e a fundição da primeira e da segunda chapas de extremidade são feitas de tal maneira que a fundição forma um molde unitário compreendendo os moldes de interconexão e a primeira e segunda chapas de extremidade fundidas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que, além da fundição dos moldes de interconexão e das chapas de extremidade, um molde de suporte é fundido, o dito molde de suporte sendo fundido à circunferência de um furo axial central do núcleo de rotor, o dito furo axial central sendo feito ao se alinhar os furos centrais consecutivos dos elementos de núcleo consecutivos.