BR112020019218A2 - Motor elétrico com estator e/ou rotor inclinado contendo pelo menos uma camada de um material compósito - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere a um motor elétrico com estator e/ou rotor inclinado contendo pelo menos uma camada de um material compósito,caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero; se refere ao emprego do material compósito para a redução da emissão acústica em motores elétricos inclinados, bem como a um método para a redução da emissão acústica nesses motores elétricos baseado no emprego do material compósito.

Description

"MOTOR ELÉTRICO COM ESTATOR E/OU ROTOR INCLINADO CONTENDO PELO MENOS UMA CAMADA DE UM MATERIAL COMPÓSITO"

[0001] A presente invenção se refere a um motor elétrico com estator e/ou rotor inclinado contendo pelo menos uma camada de um material compósito, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero; se refere ao emprego do material compósito para a redução da emissão acústica em motores elétricos inclinados, bem como a um método para a redução da emissão acústica nesses motores elétricos baseado no emprego do material compósito.

[0002] A presente invenção se refere a todos os tipos de motores elétricos quando existe uma inclinação contínua do estator, uma inclinação contínua do rotor, bem como uma torção segmentada no rotor (especialmente em máquinas síncronas excitadas com ímã permanente). Além disso, por meio de um recorte alterado continuamente ou por segmento de estator ou lamelas do rotor pode ser produzido um tipo de inclinação das sapatas do polo do estator, bem como da superfície do rotor. A seguir todas as variantes são designadas como "motor elétrico inclinado".

[0003] O emprego de motores elétricos atualmente encontra ampla propagação para evitar motores de combustão e os problemas ligados com eles. Desse modo aumentam as exigências aos motores elétricos, em particular, em novas áreas de aplicação. Uma desvantagem tradicional de motores elétricos é sua emissão acústica, que sob aspectos de proteção de ruídos, também na área dos automóveis é de importância cada vez maior. Nesse caso, os motores elétricos empregados até agora foram acusticamente abafados pelo ruído dos motores de combustão.

[0004] Tanto o rotor como também o estator são postos em vibração por forças eletromagnéticas. Por um lado, isso causa um som na estrutura, de tal modo que a excitação de força eletromagnética em motores elétricos gera uma excitação de ruído e uma deformação de partes do motor elétrico como, por exemplo, rotor, estator e/ou em particular, carcaça. Em particular, as ondas de força de tração dentro do motor elétrico, além disso, levam partes do motor a vibrar. Essa deformação e movimento periódicos, por exemplo, da carcaça leva a uma propagação de som no ar. Ambos, o som na estrutura e o som no ar são percebidos como perturbadores, especialmente em altas frequências, isto é, como tons agudos. Além disso, as vibrações levam a tensões indesejáveis, deslocamentos bem como fadiga do material. As vibrações geradas são transmitidas para partes adjacentes, ligadas com o motor elétrico, e ali, do mesmo modo levam a tensões, deslocamentos bem como fadiga do material.

[0005] Até agora foram feitas tentativas para reduzir as emissões acústicas, principalmente por meio do isolamento de carcaças e revestimentos dos motores. Uma abordagem desse tipo foi seguida, por exemplo, nos documentos de patente americanos US 6.844.646 e US 6.867.513. Entretanto, essas e outras abordagens semelhantes levam a um aumento no peso total e, por conseguinte, não são muito úteis para um melhoramento da mobilidade elétrica.

[0006] Uma abordagem mais desenvolvida é descrita nos documentos de patente americanos US 6.191.510 e US 6.499.209.

Nesse caso, a redução de ruído é baseada em um núcleo amortecido internamente de um estator, rotor ou transformador, o qual apresenta respectivamente uma camada de material de amortecimento de vibração entre 2 camadas magnéticas. Como camada de material de amortecimento de vibração é empregado um filme visco-elástico de aproximadamente 25 μm de espessura sobre base de um polímero acrílico reticulado.

[0007] O objetivo do maior desenvolvimento, no entanto, continua sendo uma otimização acústica sem perdas de desempenho.

[0008] Por conseguinte, a tarefa da presente invenção foi colocar à disposição motores elétricos que mostram uma emissão acústica reduzida em relação ao estado da técnica e/ou um controle, ou colocar à disposição um método para a redução da emissão acústica em motores elétricos. Nesse caso, não deve ocorrer uma piora de outras particularidades como, por exemplo, um aumento do peso, um desgaste mais rápido de partes, que estão em ligação com o motor elétrico, bem como a eficiência dos motores.

[0009] Além disso, a ocorrência de oscilações e/ou de vibrações deve ser suprimida na fonte, e/ou um amortecimento deve ocorrer o mais próximo possível da fonte, antes de se espalhar para outras partes. Desse modo deve ser reduzido ou mesmo eliminado o uso de medidas acústicas secundárias.

[0010] Em particular, os efeitos positivos devem resultar da combinação dos materiais utilizados e da estrutura dos motores, nesse caso, de modo particularmente preferido devem ocorrer efeitos sinérgicos. Muitas dessas medidas devem levar a uma redução do peso e, por conseguinte, a um aumento da autonomia de automóveis com acionamento elétrico.

[0011] As medidas até o momento para a melhoria das propriedades acústicas de motores elétricos foram obtidas à custa da eficiência. Além disso, as medidas primárias de redução de ruído como, por exemplo, o entreferro entre o rotor e o estator são reduzidas a fim de aumentar a eficiência energética. Os materiais a serem utilizados devem ter apenas baixos custos de processamento e manuseio. Isso também deve ser garantido por uma construção de protótipo simples na qual ferramentas em série podem ser usadas.

[0012] Além disso, é tarefa da presente invenção superar as desvantagens do estado da técnica descrito acima, e/ou preparar soluções alternativas.

[0013] Essa tarefa é solucionada pelas formas de execução como definido nas reivindicações.

[0014] Uma forma de execução da presente invenção se refere a um motor elétrico inclinado com estator e/ou rotor, contendo pelo menos uma camada de um material compósito, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero.

[0015] Os motores elétricos podem ser divididos nas seguintes categorias ou classes: por um lado, máquinas síncronas: máquinas síncronas excitadas externamente, máquinas síncronas excitadas com ímã permanente, máquinas de relutância síncronas e máquinas de fluxo transversal; por outro lado máquinas assíncronas: máquinas de campo giratório com rotor de anel deslizante ou rotor em gaiola. Os motores mencionados podem ser executados tanto com ou sem inclinação no estator, como também no rotor.

[0016] De acordo com a invenção devem ser empregados motores elétricos nos quais há uma inclinação contínua do estator, uma inclinação contínua do rotor e/ou uma torção segmentada no rotor (especialmente em máquinas síncronas excitadas com ímã permanente). Além disso, são empregados motores, nos quais um recorte alterado continuamente ou por segmento de estator ou lamelas do rotor produz um tipo de inclinação das sapatas do polo do estator, bem como da superfície do rotor.

[0017] Para evitar perdas por turbulência, o estator e o rotor são fabricados de pacotes de lâminas, que são compostos por um grande número de camadas de lâminas finas, chamadas lamelas, as quais são isoladas eletricamente umas das outras. Um rotor e/ou um estator a ser empregado de acordo com a invenção é, portanto, constituído de lamelas, ou seja, de várias camadas. Em uma alternativa essas camadas são dispostas perpendicularmente em relação ao eixo de rotação do rotor. Em uma outra alternativa as camadas são dispostas paralelamente em relação ao eixo de rotação do rotor. De preferência, de acordo com a invenção é empregada a alternativa com as lamelas dispostas perpendicularmente em relação ao eixo de rotação.

[0018] O motor elétrico de acordo com a invenção pode ser executado como rotor externo ou rotor de sino (o rotor está fora) ou como rotor interno (o rotor está dentro do estator). É preferida a alternativa com rotor interno.

[0019] Uma forma de execução da presente invenção se refere a um motor elétrico inclinado, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta uma outra camada de fita elétrica como chapa de cobertura, portanto compreende uma primeira e uma segunda camada de fita elétrica e uma camada de polímero disposta entre elas.

[0020] Em uma outra forma de execução, o motor elétrico inclinado é caracterizado pelo fato de que a camada de polímero contém um polímero de amortecimento de deformação por cisalhamento, ou é constituído dessa camada.

[0021] No sentido da presente invenção, um polímero de amortecimento de deformação por cisalhamento é um polímero que amortece deformações por cisalhamento. Como referência sempre é utilizado o eixo de rotação do rotor no respectivo motor elétrico. Mais precisamente, a deformação por cisalhamento é descrita como deformação da camada de polímero em virtude de um modo de torção. Isso resulta da sobreposição de um modo da 2a (ou superior) ordem na direção radial e de um modo da 1ª ordem (eventualmente ordem superior) na direção axial.

[0022] Durante a operação, um motor elétrico não inclinado gera vibrações radiais em relação ao eixo de rotação (de preferência, aqui se trata das vibrações em torno do eixo do rotor). Essas vibrações podem ser transmitidas para a carcaça. Se as amplitudes dessas vibrações radiais forem ligadas em um plano perpendicularmente ao eixo de rotação então resultam formas ovais ou ovoides, correspondentes ao número de amplitudes detectadas.

[0023] Ao lado dos componentes radiais, em motores elétricos inclinados, as vibrações também apresentam um deslocamento de fases axial. No sentido da invenção, um deslocamento de fases axial é um componente que está paralelo ao eixo de rotação. Nesse caso, se trata de um componente diretamente axial.

[0024] No sentido da invenção, um componente axial também é uma alteração pelo menos de uma característica da vibração radial ao longo do eixo de rotação. As características são selecionadas do grupo contendo ou constituído de amplitude, frequência e deslocamento de fases, da forma resultante como descrita acima, das amplitudes da vibração radial em um plano perpendicular ao eixo de rotação.

[0025] De acordo com a invenção está previsto que o material compósito apresente uma espessura de camada na faixa de 3 a 20 µm.

[0026] Em comparação aos materiais compósitos conhecidos do estado da técnica, o material compósito a ser usado de acordo com a invenção apresenta propriedades magnéticas suaves definidas que estão na faixa de chapas monolíticas de fita elétrica.

[0027] De preferência, o material compósito apresenta perdas específicas de reversão magnética na faixa de 0,7 até 7 W/kg com P1,0; 50 Hz e na faixa de 1,9 até 15 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,7 T com J2500 e na faixa de 1,6 até 1,8 com J5000 determinadas de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

[0028] Em uma forma de execução preferida, o material compósito apresenta perdas específicas de reversão magnética na faixa de 1,0 até 1,5 W/kg com P1,0; 50 Hz e na faixa de 2,4 até 3,3 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,57 T com J2500 e na faixa de 1,60 até 1,65 T com J5000 determinadas de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

[0029] De modo particularmente preferido, o material compósito apresenta perdas específicas de reversão magnética na faixa de: • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,3 até 1,5 W/kg e na faixa de 2,8 até 3,3 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,55 T com J2500 e na faixa de 1,60 até 1,65 T com J5000, ou • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,35 até 1,5 W/kg e na faixa de 3,0 até 3,3 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,57 T com J2500 e na faixa de 1,60 até 1,65 T com J5000, ou • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,0 até 1,1 W/kg e na faixa de 2,4 até 2,8 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,52 até 1,54 T com J2500 e na faixa de 1,61 até 1,63 T com J5000 determinadas de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

[0030] Na área de aplicação de um pacote de estator e/ou de rotor o material compósito a ser usado de acordo com a invenção apresenta um fator de preenchimento de ferro comparável (como descrito abaixo).

[0031] De preferência, o fator de preenchimento de ferro em um pacote de estator e/ou de rotor mediante o emprego do material compósito de acordo com a invenção tem de 96,0 % até 99,0 %, de modo mais preferido, de 97,8 % até 99,0 %, ainda mais preferido, de 98,3 até 98,9 e de modo mais preferido, de 98,5 % até 98,8 %.

[0032] Devido ao emprego do material compósito pode ser reduzido de modo significativo não apenas o som na estrutura surgido no motor elétrico, mas, além disso, pode ser gerada mais uma vantagem de custos e/ou uma eficiência aumentada através, por exemplo, de variação das espessuras de chapa da fita elétrica empregada.

[0033] O material compósito impede e/ou amortece as vibrações geradas em sua fonte. Desse modo é evitada uma transmissão para a carcaça. O som na estrutura gerado pelo motor elétrico, mas também adicionalmente o som no ar gerado pela carcaça, deste modo é significativamente reduzido. Portanto ocorre uma redução da emissão acústica de todo o motor elétrico.

[0034] A efetividade da redução da emissão acústica pode ser aumentada, além disso, através da atuação em conjunto com características específicas do motor e (eventualmente) levar a efeitos logísticos.

[0035] As perdas específicas de reversão magnética de lâminas de fita elétrica dependem muito da espessura ou da seção transversal das lâminas empregadas. Via de regra vale que, quanto menor a espessura da camada da fita elétrica, tanto menores são as perdas por correntes parasitas e, portanto, as perdas específicas de reversão magnética. Devido ao emprego da lâmina de compósito de acordo com a invenção - em comparação com uma fita elétrica monolítica com uma espessura de, por exemplo, 0,5 mm - duas fitas elétricas da mesma qualidade com uma espessura de 0,25 mm podem ser coladas entre si. Em relação a um tipo de motor, isso pode aumentar significativamente a eficiência do motor ou permitir que um motor menor seja construído com a mesma eficiência. Este último traria consigo uma vantagem de peso. Além disso, também é possível o emprego de uma fita elétrica de menor qualidade. Desse modo pode ser fabricado um motor com a mesma eficiência, que é fabricável com custos mais baixos em comparação com o tipo de motor acima.

[0036] Na prática, tanto os próprios materiais compósitos como também os componentes produzidos a partir deles entram em contato parcial com diferentes óleos, alguns deles muito agressivos, que podem atacar a camada de polímero e, por conseguinte, levar à delaminação. Por isso é desejável que a camada de polímero seja resistente a tais óleos industriais.

[0037] Em uma alternativa, a camada de polímero é um material visco-elástico e contém ou é constituída em essência, de um polímero visco-elástico. No sentido da invenção, o termo "em essência" significa que pelo menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 72%, 74%, 76%, 78%, de preferência 80%, 82%, 84%, 86%, 88%, de modo particularmente preferido 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, em particular 96%, 97%, 98%, 99% ou 100% (volume ou porcentagem em peso) de um material, tal como nesse caso, por exemplo, o material visco-elástico, feito de uma determinada substância, nesse caso, o polímero visco-elástico.

[0038] Em uma alternativa, os polímeros podem ser materiais isotrópicos, em uma outra alternativa, materiais anisotrópicos, em particular, com respeito a suas propriedades elásticas.

[0039] Em uma forma de execução da presente invenção são empregados polímeros visco-elásticos, selecionados do grupo que contém ou é constituído de: borrachas de uretano, elastômeros à base de flúor, borrachas à base de flúor, borrachas de silicone, borrachas de nitrila, borrachas de butila, borrachas acrílicas, borrachas naturais, borrachas de estireno-butadieno, poliésteres, poliuretanos, poliamidas, copolímeros de acetato de vinilo-etileno, polivinilbutiral, copolímeros de butiral polivinílico e acetato de polivinil e redes de epoxi-acrilato e suas combinações; de preferência, poliésteres, poliuretanos, poliamidas e suas combinações.

[0040] Em uma outra forma de execução são usados polímeros termoplásticos, os quais são selecionados do grupo que consiste em poliacrilatos, policarbonatos e polieterimidas. Poliésteres, polissulfonas, poliestirenos, copolímeros de bloco de acrilonitrila-butadieno-estireno, polipropilenos, polímeros de acetal, poliamidas, cloretos de polivinila, polietilenos, poliuretanos e suas combinações; de preferência, esse grupo contém ou é constituído de poliésteres, poliuretanos, poliamidas e suas combinações.

[0041] Em uma alternativa os polímeros também podem ser reticulados a fim de aumentar sua resistência. Normalmente, essas resinas são classificadas como resinas curáveis por calor ou curáveis por radiação. Uma resina desse tipo se encontra em um estado termoplástico antes da fabricação do material compósito. Durante o processo de fabricação, a resina curável por calor ou curável por radiação é tipicamente curada e/ou reticulada para um estado sólido. Em função da resina especial empregada, pode ser contido pelo menos um agente de endurecimento, por exemplo, um catalisador, que inicia a polimerização da resina curável por calor quando exposta a uma fonte de energia apropriada (como energia térmica ou radiação, como, por exemplo, radiação de IV, UV, raios-X, radiação de elétrons). Polímeros visco-elásticos particularmente preferidos são aqueles baseados em acrilatos.

[0042] De acordo com a invenção, também podem ser empregadas misturas de qualquer um dos polímeros acima ou de seus materiais de base.

[0043] Em uma forma de execução, em uma forma de execução particularmente preferida da presente invenção, como polímero é empregado um copolímero baseado em acrilato, de preferência, de alto peso molecular e/ou reticulado. Em particular, de acordo com a invenção é empregado um copolímero, de preferência, de uma mistura copolimerizada constituída de pelo menos uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato, e/ou de uma unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, sendo que, as duas unidades apresentam um grupo de alquilo com 1 a 12 átomos de carbono, de uma unidade de monômero de glicidilo, de uma unidade de monômero de ácido carbônico não saturado e de um reticulador. Nesse caso, não pode ser reconhecido um inchaço da camada de polímero ou delaminação do material compósito.

[0044] No sentido da invenção à base de acrilato significa que como material de base é usado essencialmente um acrilato (com a definição do termo "em essência" conforme descrito acima), além disso, as porcentagens em uma alternativa também se referem à relação de mol. Como acrilato é designado um material de base de acordo com a invenção, selecionado a partir do grupo contendo ou constituído de: ácido acrílico, ácido metacrílico, ésteres de ácido (met)acrílico com um grupo de alquilo que apresenta de um a 12 átomos de carbono, preferivelmente de 4 a 12; ou misturas deles.

[0045] Em uma forma de execução mais preferida, o copolímero à base de acrilato de alto peso molecular reticulado compõe-se exclusivamente dos dois componentes, da mistura copolimerizada e do reticulador.

[0046] Em uma outra forma de execução preferida, a mistura copolimerizada é constituída de pelo menos uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou da unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, sendo que, as duas apresentam um grupo de alquila com de 1 até 12 átomos de carbono, de uma unidade de monômero de glicidil e de uma unidade de monômero de ácido carbônico não saturado.

[0047] De preferência, a unidade de monômero de glicidil é selecionada do grupo contendo ou constituído de éter alilglicídico, éster de acrilato de glicidilo, éster de metacrilato de glicidilo e/ou de misturas deles.

[0048] De preferência, a unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou a unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato apresenta um grupo de alquila com de 4 até 12 átomos de carbono.

[0049] Se a camada de polímero apresentar uma temperatura de transição vítrea superior a -15 oC, então de acordo com uma forma de execução preferida da mistura a ser copolimerizada, uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou a unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato pode ser adicionada com um grupo de alquila com de 1 até 4 átomos de carbono.

[0050] De acordo com uma forma de execução preferida, o copolímero à base de acrilato de alto peso molecular reticulado é composto de uma mistura copolimerizada de pelo menos 55 a 85% em peso de uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou de uma unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, sendo que, as duas apresentam um grupo de alquila com de 4 até 12 átomos de carbono, de 0 a 35% em peso de uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou de uma unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, sendo que, as duas apresentam um grupo de alquila com de 1 até 4 átomos de carbono, de 0,01 a 2% em peso de uma unidade de monômero de glicidilo, de 1 a 15% em peso, de modo mais preferido, de 3 a 13% em peso de uma unidade de monômero de ácido carbônico não saturado, e de 0,05 a 1% em peso de um reticulador.

[0051] De preferência, a mistura copolimerizada apresenta uma massa molar média na faixa de 500 até 1500 kDa, de modo mais preferido, de 600 até 1000 kDa, de modo ainda mais preferido, de 700 até 900 kDa, de modo mais preferido, de 800 kDa ± 20 kDa. Neste caso, a massa molar média é determinada por meio de GPC. Para a calibragem foi empregado o padrão de poliestireno.

[0052] De preferência, a unidade de monômero de éster de alquilacrilato e/ou a unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, apresentando um grupo de alquila com de 4 até 12 átomos de carbono é selecionada a partir de acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de isooctilo, éster butílico de ácido acrílico, acrilato de 2-metilbutilo, acrilato de 4- metil-2-pentilo, metacrilato de isodecilo, éster metílico de ácido acrílico, éster etílico de ácido acrílico, éster metílico de ácido metacrílico ou de uma mistura deles.

[0053] De preferência, a unidade de monômero de ácido carbônico não saturado é selecionada a partir de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido fumárico e/ou de uma mistura deles. Misturas preferidas são compostas de ácido acrílico e ácido metacrílico, de ácido acrílico e ácido fumárico ou de ácido metacrílico e ácido fumárico.

[0054] De acordo com uma forma de execução preferida, a copolimerização é realizada com auxílio de uma mistura de solventes, de preferência, de uma mistura de éster etílico do ácido acético e acetona. De preferência, a mistura de solventes apresenta uma relação, que permite um refluxo na faixa de 68 a 78 oC.

[0055] De preferência, a proporção de sólidos durante a copolimerização está na faixa de 40 a 60% em peso.

[0056] Para a copolimerização é empregado, de preferência, AIBN como iniciador de radical. Além disso, a copolimerização é realizada, de preferência, sob uma atmosfera de nitrogênio, de tal modo que um copolímero de alto peso molecular é obtido, de preferência, com uma massa molar média de ≥ 500 kDa.

[0057] De preferência, o reticulador é selecionado a partir de acetilacetonato de alumínio (AIACA), acetilacetonato de ferro (FeACA), acetilacetonato de titânio (TiACA) ou acetilacetonato de zircônio (ZrACA).

[0058] De acordo com uma outra forma de execução preferida, a camada de fita elétrica apresenta uma espessura de camada na faixa de 50 a 1500 µm, de modo mais preferido, na faixa de 50 a 1000 µm, de modo ainda mais preferido, na faixa de 50 a 750 µm e muito mais preferido, na faixa de 50 a 650 µm.

[0059] Para a fabricação do material compósito a ser usado de acordo com a invenção podem ser empregadas duas camadas de fita elétrica de espessura igual ou diferente.

[0060] De preferência, a fita elétrica é uma fita elétrica não orientada para os grãos.

[0061] A fim de evitar curtos-circuitos entre duas fitas elétricas, de acordo com uma forma de execução preferida, as camadas de fita elétrica são equipadas com uma camada de isolamento, a fim de obter uma blindagem elétrica. De preferência, a camada de fita elétrica apresenta uma camada de isolamento com uma espessura de camada na faixa de 0,5 a 5 µm, de modo mais preferido, de 0,5 a 1,5 µm, em particular, de 1,0 a 1,5 µm.

[0062] A camada de isolamento pode ser constituída de um polímero orgânico como, por exemplo, uma resina de acrilato, alquídica, de epóxi, de melamina, fenólica, de poliamida, de poliéster e de poliuretano, ou de uma mistura delas. De acordo com uma outra variante preferida, o polímero orgânico pode conter outros componentes inorgânicos, por exemplo, fosfato de alumínio, pigmentos e/ou enchimentos como, por exemplo, óxido de titânio, sulfato de bário, carbonato de cálcio (caulim), dióxido de silício ou sulfeto de zinco).

[0063] Em uma variante de execução particularmente preferida, a camada de isolamento é constituída de um adesivo ativado termicamente.

[0064] De acordo com uma outra forma de execução preferida, a camada de polímero apresenta uma espessura de camada na faixa de 3 a 10 µm, de modo mais preferido, de 4 a 8 µm, muito mais preferido, na faixa de 4,5 a 7,5 µm.

[0065] De acordo com uma forma de execução, o material compósito a ser usado de acordo com a invenção é fabricado em um processo contínuo, o qual compreende as etapas de processo seguintes: - preparação de uma primeira camada de fita elétrica, - revestimento da primeira camada de fita elétrica com um agente polimérico constituído de um copolímero baseado em acrilato de alto peso molecular e de um reticulador, - aquecimento da primeira camada de fita elétrica revestida, - preparação e aquecimento de uma segunda camada de fita elétrica, - laminação das duas camadas de fita elétrica, de tal modo que um material compósito com uma camada de polímero constituída de um copolímero baseado em acrilato de alto peso molecular reticulado é obtido com uma espessura de camada na faixa de 3 a 20 µm.

[0066] De preferência, tanto a primeira camada de fita elétrica como também a segunda camada de fita elétrica é preparada como bobina.

[0067] De preferência, o revestimento da primeira camada de fita elétrica ocorre por meio de um coater/ aparelho revestidor. Desse modo uma camada homogênea do agente polimérico é aplicada sobre a primeira camada de fita elétrica. A aplicação ocorre, de tal modo que, depois da etapa da laminação, o material compósito apresenta uma camada de polímero com uma espessura de camada na faixa de 3 a 20 µm, de preferência, de 3 a 10 µm, de modo mais preferido, na faixa de 4 a 8 µm, e muito mais preferido, na faixa de 4,5 a 7,5 µm.

[0068] Em uma forma de execução preferida, o lado não revestido da fita elétrica é revestido com o agente polimérico.

[0069] De acordo com uma outra forma de execução preferida, entre a etapa da preparação da primeira camada de fita elétrica e a aplicação da camada de polímero ocorre um tratamento prévio da primeira camada de fita elétrica. De preferência, no caso do tratamento prévio se trata de uma limpeza. Neste caso, a superfície da fita elétrica empregada é liberada de partículas de sujeira aderentes, bem como de óleos e, por conseguinte, é preparada para a aplicação com o agente polimérico.

[0070] Em uma forma de execução preferida, o copolímero à base de acrilato de alto peso molecular é formado de uma mistura copolimerizada de pelo menos uma unidade de monômero de éster de alquilacrilato, e/ou de uma unidade de monômero de éster de alquilmetacrilato, sendo que, as duas unidades apresentam um grupo de alquilo com 1 a 12 átomos de carbono, uma unidade de monômero de glicidilo, e uma unidade de monômero de ácido carbônico não saturado.

[0071] De preferência, as camadas de fita elétrica são aquecidas a uma temperatura na faixa de 150 a 250 oC, de modo mais preferido, na faixa de 160 a 190 oC, de modo muito preferido, na faixa de 175 a 185 oC. O aquecimento das camadas de fita elétrica pode ocorrer por meio de fornos convencionais, ou por meio de indução. Técnicas correspondentes são conhecidas do especialista.

[0072] A laminação das duas camadas de fita elétrica temperadas ocorre, de preferência, por meio de uma estação de duplicação. Neste caso, a primeira camada de fita elétrica, sobre a qual foi aplicado o agente polimérico é conduzida junto com a segunda camada de fita elétrica, de tal modo que é obtido o material compósito de acordo com a invenção.

[0073] O material compósito ainda quente em geral percorre um trecho de resfriamento, onde ele é resfriado à temperatura ambiente e em seguida é enrolado para formar uma bobina.

[0074] De acordo com uma variante de execução particularmente preferida, em uma etapa de processo seguinte um adesivo ativado termicamente é aplicado por meio de um processo de revestimento de bobina sobre um, de preferência, sobre ambos os lados do material compósito. Esse material pode ser aplicado parcialmente, de modo mais preferido, em toda a superfície sobre o material compósito.

[0075] De preferência, em comparação aos materiais compósitos conhecidos do estado da técnica, um material compósito fabricado desse modo apresenta propriedades magnéticas macias, que ficam na faixa de chapas monolíticas de fita elétrica.

[0076] De preferência, o material compósito apresenta uma perda específica de reversão magnética na faixa de 0,7 até 7 W/kg com P1,0; 50 Hz e na faixa de 1,9 até 15 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,7 T com J2500 e na faixa de 1,6 até 1,8 com J5000 determinada de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

[0077] Em uma forma de execução preferida, o material compósito apresenta uma perda específica de reversão magnética na faixa de: • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,3 até 1,5 W/kg e na faixa de 2,8 até 3,3 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,55 T com J2500 e na faixa de 1,60 até 1,65 T com J5000 ou • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,35 até 1,5 W/kg e na faixa de 3,0 até 3,3 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,57 T com J2500 e na faixa de 1,60 até 1,65 T com J5000 ou • P1,0; 50 Hz na faixa de 1,0 até 1,1 W/kg e na faixa de 2,4 até 2,8 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,52 até 1,54 T com J2500 e na faixa de 1,61 até 1,63 T com J5000 determinada de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

[0078] O material compósito a ser usado de acordo com a invenção é processado para formar um pacote de estator e/ou de rotor contendo uma infinidade de camadas do material compósito, sendo que, o material compósito existe como as lamelas descritas acima.

[0079] Um pacote de estator e/ou de rotor desse tipo pode apresentar, de preferência, uma construção homogênea ou heterogênea. Uma construção homogênea é constituída de uma infinidade de camadas do material compósito. Uma construção heterogênea é constituída de uma infinidade de camadas, portanto lamelas, feitas do material compósito a ser usado de acordo com a invenção e camadas monolíticas de fita elétrica dispostas entre elas. Por exemplo, a construção pode apresentar uma disposição, na qual cada terceira camada é constituída de uma fita elétrica monolítica. Em uma alternativa, o pacote também pode ter apenas uma, pelo menos uma, pelo menos 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 ou mais camadas, até

10.000 lamelas individuais (camadas).

[0080] Em um outro aspecto a presente invenção se refere a um motor elétrico inclinado contendo um pacote de estator e/ou de rotor descrito acima. Em um outro aspecto a presente invenção se refere a um gerador contendo um pacote de estator e/ou de rotor descrito acima.

[0081] Em uma alternativa, o pacote de estator e/ou de rotor descrito acima é fabricado em um processo compreendendo as etapas: • preparação de um material compósito de acordo com a invenção, • separação de uma infinidade de lamelas do material compósito, e • ligação das lamelas em um pacote de estator e/ou de rotor.

[0082] A separação das lamelas do material compósito que está disponível, preferencialmente como bobina pode ocorrer, por exemplo, por meio de uma ferramenta apropriada de estampagem ou de corte ou por meio de corte a laser. As lamelas separadas durante o processo de separação ou em seguida, são empilhadas e ligadas entre si para formar um pacote.

[0083] Pelo fato de que é preparado um material compósito já existente, de preferência, como bobina, resulta uma vantagem de processo durante a separação em relação à fabricação do pacote de estator e/ou de rotor com emprego de uma chapa monolítica de fita elétrica, uma vez que para a preparação de um pacote de estator e/ou de rotor com a mesma espessura é necessária apenas a metade das etapas de separação.

[0084] A ligação das lamelas (camadas) ocorre, de preferência, por meio de empacotamento de estampagem, neste caso, entre as lamelas individuais é produzida uma ligação mecânica. Essa ligação é formada por elevações, que são estampadas nas lamelas individuais.

[0085] De acordo com uma variante de execução mais preferida, as lamelas individuais são coladas uma na outra. De preferência, para a colagem é empregado um adesivo que pode ser ativado termicamente. A colagem pode ocorrer de modo parcial, de modo mais preferido, em toda a superfície com o adesivo que pode ser ativado termicamente. Esse adesivo pode ser ativado antes, durante ou depois do empilhamento das lamelas. Por conseguinte, o adesivo que pode ser ativado termicamente pode ser ativado através das diversas etapas do processo, e com isso ser levado a um estado de adesão, de tal modo que é dada uma separação temporal e/ou espacial.

[0086] De modo alternativo também pode ser empregado um denominado Backlack ou uma ligação adesiva puntiforme para a colagem das lamelas.

[0087] O pacote de estator e/ou de rotor fabricado dessa forma é equipado com os correspondentes ímãs ou enrolamentos ou gaiolas, e são montados e conectados na carcaça do motor elétrico.

[0088] Uma forma de execução da presente invenção se refere a um motor elétrico inclinado com material compósito, sendo que, o material compósito apresenta um amortecimento na faixa de: 0,01-0,2; de preferência, de 0,015-0,1; de modo particularmente preferido de 0,02-0,03; em particular de 0,022-0,025 na temperatura de 20 °C e 50 Hz; 0,01-0,2; de preferência, de 0,02 a 0,1; de modo particularmente preferido, de 0,025-0,05; em particular de 0,028-0,035 na temperatura de 20 °C e 500 Hz; 0,01-0,1; de preferência, de 0,015-0,05; de modo particularmente preferido de 0,017-0,025; em particular de 0,018-0,02 na temperatura de -10 °C e 200 Hz; 0,01-0,3; de preferência, de 0,02-0,2; de modo particularmente preferido de 0,04-0,15; em particular de

0,06-1,0 na temperatura de 30 °C e 1000 Hz.

[0089] No sentido da invenção, o amortecimento é expresso através do fator de perda mencionado acima, que é determinado de acordo com a norma EN ISO 6721. Nesse caso, se trata de um amortecimento de som na estrutura durante vibrações mecânicas/ acústicas, portanto o denominado amortecimento de som na estrutura.

[0090] Em uma forma de execução da presente invenção, o motor elétrico inclinado apresenta uma redução da emissão acústica na faixa de forma de execução de 20 a 20.000 Hz em comparação com um controle.

[0091] Em uma alternativa o motor elétrico apresenta uma redução da emissão acústica na comparação com um controle de 0,1-20 dB, de preferência, de 0,5-18 dB, de 0,5-15 dB, de modo particularmente preferido, de 0,1-20 dB, de 1-1520 dB, de 1 a 10 dB, em particular, de 1,0 a 9 dB, 1 -8, 1,7, 1 - 6, 1 -5, 1 -4, 1,3, ou 1 -2 dB.

[0092] Em uma outra forma de execução da presente invenção, o motor elétrico apresenta um amortecimento, portanto um sistema de amortecimento no sistema de amortecedor de mola-massa, ou um fator de amortecimento (à temperatura ambiente) de 0,035-1,0, de preferência de 0,45- 1,0, de modo particularmente preferido de 0,55-0,9, em particular de 0,6-0,7 em uma faixa de frequência de 820-1000 Hz, preferencialmente de 850 a 900 Hz. Em uma alternativa, o motor elétrico apresenta um fator de amortecimento de 0,045-1,0, de preferência, de 0,5-1,0, de modo particularmente preferido de 0,55-0,9, em particular, de 0,6-0,8 em uma faixa de frequência entre 820 e 1000 Hz, de preferência, entre 850 e 900 Hz. Em uma alternativa, o motor elétrico inclinado de acordo com a invenção apresenta um aumento do fator de amortecimento na faixa entre 870 e 1000 Hz, de preferência, entre 880 e 950 Hz em torno de 100 a 1000%, de preferência, 150 a 800%, de modo particularmente preferido de 200 a 600%, em particular, de 300 a 500% em relação a um controle.

[0093] No sentido da invenção, como controle é usado um motor elétrico, que se diferencia, de preferência, em apenas uma característica do motor elétrico de acordo com a invenção; de preferência, a característica de distinção selecionada do grupo contendo ou constituído de: material a partir do qual as lamelas do rotor e/ou do estator são feitas, motor elétrico inclinado versus não inclinado, composição da camada de polímero das lamelas, sequência de lamelas de diferentes tipos, carga do motor, temperatura de operação etc.

[0094] Um outro objeto da presente invenção é o emprego de um material compósito com pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero para a redução da emissão acústica de um motor elétrico inclinado.

[0095] Para isso é utilizado um material compósito a ser usado de acordo com a invenção como descrito acima na construção de um rotor e/ou de um estator para um motor elétrico inclinado, em particular, o material compósito descrito acima é empregado como lamelas no rotor e/ou no estator. Nesse caso existe pelo menos uma novidade, portanto uma camada feita do material compósito descrito acima, de preferência várias dessas camadas são empregadas, em particular todo o rotor e/ou estator é constituído de lamelas do material compósito a ser usado de acordo com a invenção.

[0096] Além disso, a invenção se refere a um método para a redução da emissão acústica de um motor elétrico inclinado, caracterizado pelo fato de que o estator e/ou o rotor do motor elétrico contém pelo menos uma camada de um material compósito com pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero.

[0097] A montagem da, pelo menos uma, camada do material compósito ou seu emprego em um motor elétrico está descrita acima.

[0098] Os motores elétricos inclinados de acordo com a invenção são empregados em geral como motores de acionamento de automóveis. Além disso, com base na presente invenção existe a possibilidade de alterar motores elétricos inclinados tradicionais no sentido da invenção, quando desde as lamelas individuais até todas as lamelas do rotor e/ou do estator são substituídas pelo material compósito a ser usado de acordo com a invenção descrito acima.

[0099] Em uma forma de execução da presente invenção, para a determinação ou análise das propriedades e características do motor elétrico inclinado de acordo com a invenção é examinada a eficácia de uma máquina padronizada, de baixo custo. Assim, por exemplo, é examinada uma máquina assíncrona, que de preferência, é apenas ligeiramente solicitada termicamente no estator. Como controle é empregada uma máquina inalterada, portanto um motor elétrico inclinado usual, por exemplo, com as seguintes propriedades: máquina assíncrona de 6 polos, diâmetro do estator 170 mm, diâmetro do rotor 115 mm, comprimento efetivo 150 mm. Em geral, um controle desse tipo deve ser selecionado o mais próximo possível da aplicação para o emprego em um automóvel. No presente caso, uma máquina assíncrona, uma vez que especialmente essas máquinas são acusticamente mais sensíveis do que o PSM, mostram uma rigidez menor. É preferida uma máquina industrial padronizada.

[0100] Como motor elétrico a ser usado de acordo com a invenção é empregado o mesmo ou um motor idêntico, no qual pelo menos uma camada, lamela do rotor ou do estator é substituída pelo material compósito a ser usado de acordo com a invenção. O motor elétrico é remontado e conectado. Pelo menos um, de preferência vários, pontos de medição são fixados na carcaça para a determinação da emissão acústica. Desse modo é determinado o som na estrutura. Além disso, o som no ar ou a pressão do som, o nível de pressão do som podem ser determinados a uma distância especificada por meio de um microfone.

[0101] Em uma alternativa a análise também pode ocorrer em uma simulação em um modelo parametrizado antes, com base no controle. Para isso, ao lado dos pontos de medição também são determinados pontos de excitação.

[0102] Os motores de acordo com a invenção mostram uma emissão acústica significativamente reduzida em relação ao controle sobre de uma ampla faixa de frequência, em particular sob carga como, por exemplo, partida ou aceleração do motor.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Motor elétrico com estator e/ou rotor inclinado, contendo pelo menos uma camada de um material compósito, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero.

2. Motor elétrico inclinado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta uma outra camada de fita elétrica como chapa de cobertura.

3. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de polímero contém um polímero de amortecimento de deformação por cisalhamento, que é constituído dessa camada.

4. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de polímero apresenta uma espessura de camada na faixa de 3 a 20 µm.

5. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de fita elétrica apresenta uma espessura de camada na faixa de 50 a 1500 µm.

6. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta um amortecimento acústico da estrutura na faixa de 0,01 a 0,2 em temperatura de 20 oC e 50 Hz; de 0,01 a 0,2 em temperatura de 20 oC e 500 Hz; de 0,01 a 0,1 em temperatura de -10 oC e 200 Hz e/ou de 0,01 a 0,3 em temperatura de 30 oC e 1000 Hz.

7. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material compósito apresenta uma perda específica de reversão magnética na faixa de 0,7 até 7 W/kg com P1,0; 50 Hz e na faixa de 1,9 até 15 W/kg com P1,5; 50 Hz e/ou uma polarização na faixa de 1,49 até 1,7 T com J2500 e na faixa de 1,6 até 1,8 com J5000 determinada de acordo com a norma DIN EN 60404-2.

8. Motor elétrico inclinado de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que na faixa de frequência de 20 até 20.000 Hz, o motor elétrico apresenta uma redução da emissão acústica de pelo menos 1 dB em comparação com um controle.

9. Emprego de um material compósito caracterizado por compreender pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora e pelo menos uma camada de polímero para a redução da emissão acústica de um motor elétrico inclinado.

10. Método para a redução da emissão acústica de um motor elétrico inclinado, caracterizado pelo fato de que o estator do motor elétrico contém pelo menos uma camada de um material compósito com pelo menos uma camada de fita elétrica como portadora pelo menos de uma camada de polímero.