BRPI1013523B1 - estator de máquina elétrica giratória - Google Patents
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Abstract
estator de máquina elétrica giratória a presente invenção refere-se a um estator (100) de uma máquina elétrica giratória, comportando uma carcaça (101) que comporta um envoltório externo e duas placas de extremidades (111, 112), uma estrutura magnética do estator (103) formada por um empilhamento de chapas magnéticas mantido em uma armazenagem formada por faces (137, 138) ligadas por barras (133); esse estator (100) sendo caracterizado pelo fato de essa carcaça (101) comportar placas intermediárias (117) de forma semicircular que forma berço apto a suportar essa estrutura magnética do estator (103), essas faces (137, 138) serem de forma semicircular adaptada para assumir a foram semicircular dessas placas intermediárias (117) dessa carcaça (101), quando essa estrutura magnética do estator (103) é colocada nessa carcaça (101), essas faces (137, 138) comportando uma parte superior (144) que apresenta duas bordas paralelas verticais apta ser solidarizada com esse envoltório externo (110) dessa carcaça (101).
Description
[0001] A presente invenção refere-se ao domínio das máquinas giratórias elétricas, compreendendo um conjunto estatórico e um conjunto rotórico, o conjunto rotórico girando em relação ao conjunto estatórico em torno de um eixo de rotação.
[0002] Mais particularmente, a presente invenção se refere a um estator de uma máquina elétrica de média ou de grande potência.
[0003] De forma geral, designa-se por estator o conjunto fixo da máquina elétrica formado por uma carcaça e um circuito magnético bobinado.
[0004] O circuito magnético é formado por chapas magnéticas empilhados e mantidas prensadas por uma armação formada por dois pratos ligados entre si por parafusos ou planos soldados, o conjunto formando uma estrutura magnética do estator que é introduzida na carcaça.
[0005] Uma bobinagem, formada de várias bobinas de cobre isoladas, é, em seguida, introduzida em entalhes formados pelo empilhamento de chapas magnéticas, a bobinagem da estrutura magnética do estator formando assim a bobinagem estatórica.
[0006] De forma geral, a carcaça de uma máquina elétrica de média ou de grande potência é uma estrutura maço-soldada realizada em chapas de aço apta à proteção e à canalização do ar de resfriamento da máquina elétrica.
[0007] A carcaça é formada por um conjunto de placas de chapas espessas, da ordem de 30 a 40 mm, ligadas por placas de chapas espessas, da ordem de 30 a 40 mm, ligadas por chapas que constituem um envoltório externo, a carcaça podendo ser cruzada por vigas ou colunas de grande rigidez mecânica.
[0008] A carcaça comporta também calços horizontais servindo de
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2/11 placas de fixação da carcaça sobre o solo, ou um flange para a montagem da carcaça, segundo um eixo vertical.
[0009] O envoltório externo da carcaça comporta aberturas para a entrada e a saída do fluido de resfriamento e ela é prevista para receber uma ou várias caixas com bornes.
[00010] A carcaça tem geralmente uma forma paralelepipédica e suas extremidades são fechadas por placas de extremidades que suportam o conjunto rotórico.
[00011] São conhecidos estatores de máquina giratória elétrica nos quais a introdução da estrutura magnética do estator na carcaça é realizada pela passagem desta através de orifícios presentes nas placas de extremidades da carcaça, a carcaça sendo colocada segundo um eixo vertical.
[00012] Todavia, a instalação e o posicionamento da estrutura magnética do estator nesse tipo de carcaça são operações que necessitam de importantes etapas de manutenção e a realização de um soldagem complexa entre a estrutura magnética do estator e carcaça, com notadamente etapas de retorno do conjunto estatórico para finalizar a soldagem.
[00013] Além disso, o posicionamento vertical da carcaça necessita de dispor de uma altura de ponte importante, notadamente no caso de ligação de máquinas elétricas de grande comprimento.
[00014] A fim de prevenir esses problemas de ligações complexas, foram desenvolvidos estatores, cujas carcaças são formadas por um envoltório que comportam vários elementos: uma primeira parte inferior recoberta por uma tampa superior, a fim de permitir a introdução da estrutura magnética do estator na carcaça colocada horizontalmente na parte inferior. De forma geral, a parte inferior é 2 a 3 vezes mais espessa que a tampa superior, a fim de suportar o rotor.
[00015] Nesse tipo de estator, a carcaça é colocada horizontalmen
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3/11 te e a introdução da estrutura magnética do estator é realizada pela face superior da parte inferior, antes da instalação da tampa de recobrimento.
[00016] Todavia, esse tipo de montagem ocasiona concepções complexas das carcaças formadas por vários elementos e estrutura magnética do estators, e necessi5ta, além disso, de uma operação de regulagem do posicionamento horizontal da estrutura magnética do estator, quando de sua colocação na carcaça.
[00017] Com efeito, a ligação entre a estrutura magnética do estator e carcaça é geralmente realizada por parafusação e/ou soldagem de placas, que é necessário soldar previamente sobre a armazenagem da estrutura magnética do estator e que se apóiam sobre as garras de fixação no solo da carcaça.
[00018] Nesse contexto, a invenção visa a prevenir esses inconvenientes propondo um estator de máquina elétrica de concepção simples e econômica, permitindo uma montagem rápida da estrutura magnética do estator na carcaça do estator, livrando-se de uma regulagem de centragem da estrutura magnética do estator na carcaça.
[00019] Para isso, a invenção propor um estator de uma máquina elétrica giratória comportando:
- uma carcaça que comporta um envoltório externo e duas placas de extremidades;
- uma estrutura magnética do estator formada por um empilhamento de chapas magnéticas mantida em uma armazenagem formada por faces ligadas por barras;
esse estator sendo caracterizado pelo fato de
- essa carcaça comportar placas intermediárias de forma semicircular que forma berço apto para suportar essa estrutura magnética do estator;
- essas faces são de forma semicircular adaptada para as
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4/11 sumir a forma semicircular dessas placas intermediárias dessa carcaça, quando essa estrutura magnética do estator é colocada nessa carcaça, essas faces comportando uma parte superior que apresenta duas bordas paralelas verticais apta a ser solidarizada com esse envoltório externo dessa carcaça.
[00020] Graças à invenção, é possível a colocação e o posicionamento da estrutura magnética do estator na carcaça facilmente, livrando-se de uma manutenção considerável e de uma operação de centragem da estrutura magnética do estator na carcaça.
[00021] O estator, de acordo com a invenção, permite a centragem da estrutura magnética do estator, quando da operação de colocação da estrutura magnética do estator na carcaça e sem etapa de regulagem suplementar. A centragem da estrutura magnética do estator é realizada por meio das formas semicirculares complementares das faces da estrutura magnética do estator e das placas intermediárias da carcaça.
[00022] O estator, de acordo com a invenção, propõe também uma carcaça de concepção simples formada por um único elemento que suporta a estrutura magnética do estator, assim como um sistema de refrigeração.
[00023] O estator de uma máquina giratória elétrica, de acordo com a invenção, pode também apresentar uma ou várias características abaixo, consideradas individualmente ou segundo todas as combinações tecnicamente possíveis:
- essa carcaça comporta um envoltório externo formado por duas paredes laterais e por uma parede inferior, essas paredes sendo dispostas, de modo que formem um caixão em forma de U;
- esse envoltório externo comporta meios para rigidificar esse envoltório externo;
- esse envoltório externo comporta meios para rigidificar
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5/11 esse envoltório externo, esses meios sendo formados por uma dupla dobra de matéria ou por um perfilado em U, no nível da parte superior das chapas laterais;
- esses meios para rigidificar esse envoltório externo suportam um sistema de refrigeração desse estator;
- essa carcaça comporta uma estrutura apta a rigidificar essa carcaça;
- essa estrutura comporta meios para rigidificar essa estrutura formada por um perfilado em U;
- essa parte superior dessas faces é de forma retangular;
- essa parte superior é solidarizada por encaixe;
- essa carcaça comporta pelo menos duas placas intermediárias e essa estrutura magnética do estator comporta pelo menos duas faces laterais.
[00024] Outras características e vantagens da invenção sobressairão mais claramente da descrição que é dada abaixo, a título indicativo e de modo nenhum limitativo, com referência às figuras anexadas, dentre as quais:
- a figura 1 representa uma vista explodida em perspectiva, ilustrando uma carcaça de estator de uma máquina elétrica, de acordo com a invenção;
- a figura 2 representa uma vista em perspectiva de uma estrutura magnética do estator de uma máquina elétrica, de acordo com a invenção;
- a figura 3 representa uma vista, em perspectiva, antes da ligação do estator formado pela carcaça ilustrada em figura 1 e pela estrutura magnética do estator ilustrada na figura 2;
- a figura 4 representa uma vista em perspectiva do estator ilustrado na figura 3 ligado.
[00025] Em todas as figuras, os elementos comuns levam os mesPetição 870190077466, de 12/08/2019, pág. 10/23
6/11 mos números de referência salvo precisão contrária.
[00026] A figura 1 representa uma vista explodida em perspectiva de uma carcaça 101 de um estator 100 de uma máquina elétrica, de acordo com a invenção.
[00027] A carcaça 101 é formada por um caixão 110 em forma de U, constituindo o envoltório externo da carcaça 101, contornado em cada extremidade por uma placa de extremidade 111, 112.
[00028] O caixão 100 é formado por uma chapa dobrada em U, comportando duas paredes laterais 113, 114 verticais.
[00029] O caixão 110 é chanfrado, nos quatro cantos de sua parte inferior, de modo a formar aberturas 116.
[00030] A extremidade 120, das partes superiores das paredes laterais 113, 114, comporta um retorno de matéria formado por uma dupla dobre em forma de U voltado para o exterior da carcaça 101.
[00031] A dupla dobra em U permite notadamente rigidificar as partes superiores das paredes laterais 113, 114 da carcaça 101 sem prejudicar a introdução de uma estrutura magnética do estator 103 pela parte superior da carcaça 101, o eixo da carcaça sendo posicionado horizontalmente.
[00032] As placas de extremidades 111, 112 contornam as extremidades do caixão 110 e comportam aberturas circulares 118 aptas à introdução e ao suporte de um rotor (não representado) por intermédio de mancais (não representados) solidários às placas de extremidades 111, 112.
[00033] As placas de extremidades são solidarizadas sobre o caixão 110 por soldagem.
[00034] A carcaça 101 comporta também em sua parte inferior garras de fixação formadas por calços horizontais 119 e por chapas dobradas 121, os calços 119 comportando orifícios para a fixação da carcaça 101 no solo.
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7/11 [00035] Os calços 119 são ajustados, de modo que se introduzem nas aberturas 116 do caixão 110, quando da ligação das placas de extremidades 111, 112 sobre o caixão 110 por soldagem; os calços 119 sendo soldados às placas de extremidades 111, 112 e ao caixão 110.
[00036] A carcaça 101 comporta também duas placas intermediárias 117, de forma semicircular, ajustadas paralelamente às placas de extremidades 111, 112 de uma distância sensivelmente equivalente ao comprimento dos calços 119, as placas intermediárias 117 sendo solidarizadas sobre calços 119 e sobre o caixão 110 por soldagem.
[00037] As paredes externas das placas intermediárias 117 são solidarizadas por soldagem sobre as paredes laterais 113, 114 do caixão 110, de forma a participar à rigidificação da carcaça 101.
[00038] Assim, as placas intermediárias 117 formam na carcaça 101 um berço apto a receber e a posicionar uma estrutura magnética do estator 103 de máquina elétrica giratória.
[00039] A figura 2 representa uma vista em perspectiva da estrutura magnética 103 do estator 100 de uma máquina elétrica, de acordo com a invenção.a [00040] A estrutura magnética do estator 103 comporta um circuito magnético estatórico 130 formado por um empilhamento de chapas magnéticas dispostas entre duas faces 137a, 138 ligadas entre si por uma pluralidade de barras 133.
[00041] As barras 133 são de forma retilínea, de eixo longitudinal paralelo ao eixo de rotação do rotor, e mantêm as faces 137, 138, de maneira a manter o empilhamento de chapas magnéticas em compressão axial.
[00042] O empilhamento comporta uma sucessão de feixes de chapas magnéticas 134 separadas por saídas de ventilação. Cada um dos feixes sendo formados por uma pluralidade de chapas de aço magnéPetição 870190077466, de 12/08/2019, pág. 12/23
8/11 ticas idênticas coladas.
[00043] Cada chapa magnética é realizada por recorte e comporta, sobre seu lado radial interno, entalhes 135 formados entre dentes 136, os entalhes 135 sendo configurados para receber a bobinagem do estator (não representado).
[00044] As faces 137, 138 comportam uma parte superior 144 de forma retangular e uma parte inferior 140 de forma semicircular.
[00045] Os contornos que unem a parte superior 144 retangular à parte inferior 140 semicircular formam dois rebordos 139 aptos a virem respectivamente com superfícies superiores 122 das placas intermediárias 117, a fim de separar as zonas de ventilação do estator e evitar passagens de ar.
[00046] A figura 3 representa uma vista em perspectiva antes da ligação do conjunto estatórico formado pela carcaça 101 ilustrada na figura 1 e a estrutura magnética do estator 103 ilustrada na figura 2.
[00047] A figura 4 representa uma vista em perspectiva do conjunto estatórico após ligação.
[00048] Nas figuras 3 e 4, a estrutura magnética do estator 103 está representada com a bobinagem estatórica esquematizada.
[00049] A estrutura magnética do estator 103 em posição horizontal é ligada pela face superior do caixão 101 desprovida de tampa de recobrimento.
[00050] Entende-se por posição horizontal da estrutura magnética do estator uma posição na qual o eixo de revolução do estator é posicionado sensivelmente de modo horizontal.
[00051] O posicionamento da estrutura magnética do estator 103 na carcaça é realizado pela colocação da parte inferior 140 das faces 137, 138 sobre as placas intermediárias 117. A forma semicircular da parte inferior 140 das faces 137, 138 é disposta para assumir a forma semicircular das placas intermediárias 117, de modo que a forma se
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9/11 micircular das faces 137, 138 é complementar da forma semicircular das placas intermediárias 117 da carcaça 101.
[00052] A colocação em contato entre essas duas formas semicirculares assegura assim a coaxialidade entre a estrutura magnética do estator 103 e a carcaça 101.
[00053] As formas semicirculares das placas intermediárias 117 e das faces 137, 138 permitem assim centrar rapidamente e de modo fácil a estrutura magnética do estator 103, e notadamente o circuito magnético estatórico na carcaça 101.
[00054] O posicionamento das faces 137, 138 sobre as placas intermediárias 117 permite também assegurar a imobilização em rotação das chapas magnéticas, assim como a imobilização em translação da estrutura magnética do estator 103 pelo encaixe 137, 138 sobre a carcaça 101, por meio, por exemplo, de cavilhas, após colocação da estrutura magnética do estator 103.
[00055] O encaixe das faces 137, 138 sobre o caixão 110 por meio de cavilha permite, além disso, amortecer e limitar a transmissão de vibração entre a carcaça 101 e a estrutura magnética do estator 103.
[00056] Assim, a invenção tem por objeto a realização de um estator de máquina giratória elétrica constituído por uma carcaça e por uma estrutura magnética do estator, de concepções simples, facilitando a centragem e a imobilização da estrutura magnética do estator na carcaça e permitindo a colocação da estrutura magnética do estator na carcaça, de forma simples e rápida.
[00057] A colocação da estrutura magnética do estator é simplificada em uma primeira etapa pela introdução da estrutura magnética do estator na carcaça por sua face superior, o eixo da carcaça sendo posicionado horizontalmente.
[00058] A ligação da estrutura magnética do estator é simplificado em uma segunda etapa, pela concepção particular das placas inter
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10/11 mediárias e pelas faces da estrutura magnética do estator, as placas intermediárias formando um berço apto a suportar e a centrar rapidamente a estrutura magnética do estator provida de faces de forma semicircular complementar.
[00059] A realização da carcaça em uma peça é permitida pela forma específica em dupla dobra, da parte superior das paredes laterais rigidificando assim a estrutura da carcaça e permitindo a colocação de um sistema de refrigeração.
[00060] Assim, o estator, de acordo com a invenção, propõe uma carcaça e uma estrutura magnética do estator, de concepção simples, permitindo se livrar, por um lado, dificuldades de manutenção e da soldagem da estrutura magnética do estator e, por outro lado, dificuldades de concepção e de centragem da estrutura magnética do estator na carcaça.
[00061] A carcaça do estator, de acordo com a invenção, é uma estrutura sustentadora formada de uma só peça, comportando elementos de reforços superiores, permitindo suportar um sistema de refrigeração, livrando-se da presença de uma tampa de recobrimento.
[00062] Foi essencialmente descrito um estator de uma máquina elétrica, comportando uma carcaça formada por uma chapa dobrada em U, realizando o envoltório externo da carcaça, todavia, o envoltório externo da carcaça pode ser indiferentemente substituído por uma estrutura que liga as duas placas de extremidades e comportando um elemento de reforço em sua parte superior e pelo menos um elemento de ligação para solidarizar as duas placas de extremidades.
[00063] A invenção tem também por objeto um processo de montagem de uma estrutura magnética do estator em uma carcaça que comporta as etapas que consistem em:
- posicionar a carcaça planamente, de modo que o eixo de revolução do estator é posicionado horizontalmente;
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- descer a estrutura magnética do estator em posição horizontal na carcaça até a colocação em contato das formas semicirculares das placas intermediárias e das faces;
- encaixe das faces sobre a carcaça, de modo que a estrutura magnética do estator seja imobilizada na carcaça.
[00064] A invenção descrita é aplicável indiferentemente a máquinas giratórias síncronas ou assíncronas.
[00065] As outras vantagens da invenção são notadamente as seguintes:
- redução dos custos de realização do estator;
- redução do tempo de ligação do estator;
- facilitação da utilização industrial;
- melhoria do resfriamento do estator, notadamente ligada á realização da carcaça em uma peça;
- simplificação de concepção da carcaça notadamente realizando em uma peça;
- melhor manutenção dos mancais pelas placas de extremidades.
Claims (8)
1. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória comportando:
- uma carcaça (101) formada por um caixão (110) em forma de U constituindo o envoltório externo da carcaça (101), o caixão (110) apresentando duas paredes laterais (113, 114) e sendo contornado em cada extremidade por uma placa de extremidade (111,112);
- uma estrutura magnética do estator (103) formada por um empilhamento de chapas magnéticas mantido em uma armação formada por faces (137,138) ligadas por barras (133);
- essa carcaça (101) comportar placas intermediárias (117) solidárias ao caixão (110) de forma semicircular dispostas paralelamente as placas de extremidade (111, 112) que formam um berço posicionando e suportando essa estrutura magnética do estator (103) montada na parte superior aberta do caixão (110);
- essas faces (137,138) compreendendo uma parte inferior (140) de forma semicircular adaptada para assumir a forma semicircular dessas placas intermediárias (117) dessa carcaça (101), esse estator (100) sendo caracterizado pelo fato de que essas faces (137,138) comportam uma parte superior (144) que apresenta duas bordas paralelas verticais solidarizadas e sobre as paredes laterais (113, 114) do caixão (110) dessa carcaça (101) por encaixe assegurando a imobilização em rotação e translação da dita estrutura magnética do estator (103).
2. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o caixão (110) comportar meios (120) para rigidificar esse caixão (110).
3. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que esses meios (120) para rigidificar esse caixão (110) são formados por uma dupla
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2/2 dobra de matéria ou por um perfilado em U, no nível da parte superior das paredes laterais (113, 114).
4. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizado pelo fato de que esses meios (120) para rigidificar esse caixão (110) suportarem um sistema de refrigeração desse estator (100).
5. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de essa carcaça (101) comportar uma estrutura apta a rigidificar essa carcaça.
6. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de essa estrutura comportar meios para rigidificar essa estrutura formados por um perfilado em U.
7. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de essa parte superior (144) dessas faces (137, 138) ser de forma retangular.
8. Estator (100) de uma máquina elétrica giratória, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de essa carcaça (101) comportar pelo menos duas placas intermediárias (117) e essa estrutura magnética do estator (103) comportar pelo menos duas faces laterais (137, 138).
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