IT201600110554A1 - Motore sincrono a riluttanza autoavviante - Google Patents

Description

“MOTORE SINCRONO A RILUTTANZA AUTOAVVIANTE”

La presente invenzione è relativa ad un motore sincrono a riluttanza autoavviante.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un motore sincrono a riluttanza comprendente un rotore montato per ruotare attorno ad un asse di rotazione; ed uno statore montato attorno al rotore coassialmente all’asse di rotazione stesso.

Il rotore e lo statore comprendono rispettivi pacchi di lamierini di acciaio ferromagnetico fra loro sovrapposti.

Ciascun lamierino del rotore presenta una pluralità di prime aperture distribuite all’interno di una prima corona circolare coassiale all’asse di rotazione ed una pluralità di seconde aperture distribuite all’interno di una seconda corona circolare concentrica alla prima corona circolare.

Le prime aperture di ciascun lamierino del rotore sono uniformemente distribuite attorno all’asse di rotazione, e presentano rispettivi piani di simmetria radiali contenenti l’asse di rotazione stesso.

Ciascuna prima apertura presenta un’area uguale ad un’area delle altre prime aperture.

Le prime aperture di ciascun lamierino del rotore definiscono, unitamente a corrispondenti prime aperture degli altri lamierini del rotore, una pluralità di prime cave del rotore stesso.

Il rotore è provvisto, inoltre, di una gabbia di scoiattolo, che è realizzata tramite un processo di pressofusione di alluminio o rame, e comprende una pluralità di barre alloggiate all’interno delle prime cave e due anelli di estremità ricavati da bande opposte dei relativi lamierini coassialmente all’asse di rotazione.

Le seconde aperture di ciascun lamierino del rotore definiscono, unitamente a corrispondenti seconde aperture degli altri lamierini del rotore, una pluralità di seconde cave del rotore stesso.

Le seconde cave sono vuote, e definiscono relative barriere di flusso, che consentono di generare una coppia di riluttanza capace di mantenere in rotazione il rotore.

Benchè offrano rendimenti relativamente elevati, i motori sincroni a riluttanza noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che tali motori sono da un lato capaci di avviarsi se collegati direttamente alla rete elettrica ma dall’altro lato incapaci di movimentare carichi con inerzia relativamente elevata.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un motore sincrono a riluttanza autoavviante che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un motore sincrono a riluttanza autoavviante come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista schematica in pianta, con parti asportate per chiarezza, di una preferita forma di attuazione del motore sincrono a riluttanza della presente invenzione;

La figura 2 è una vista prospettica schematica, con parti asportate per chiarezza, di un particolare del motore sincrono a riluttanza della figura 1;

la figura 3 è una sezione secondo la linea III-III della figura 2; e

la figura 4 è una vista in pianta di un particolare delle figure 2 e 3.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 è indicato, nel suo complesso, un motore sincrono a riluttanza, nella fattispecie un motore sincrono a riluttanza a quattro poli magnetici, comprendente un rotore 2 ed uno statore 3.

Il rotore 2 presenta una forma anulare, è montato per ruotare attorno ad un proprio asse 4 longitudinale, e si estende in una direzione 5 parallela all’asse 4.

Il rotore 2 comprende una pluralità di lamierini 6 anulari (figure 3 e 4), i quali sono realizzati in acciaio ferromagnetico, e sono sovrapposti fra loro coassialmente all’asse 4.

Secondo quanto illustrato nella figura 4, ciascun lamierino 6 presenta una pluralità di prime aperture 7, le quali sono ricavate attraverso il lamierino 6 nella direzione 5, e sono distribuite attorno all’asse 4 all’interno di una corona 8 circolare esterna del lamierino 6 stesso.

Dal momento che il motore 1 comprende, nella fattispecie, quattro poli magnetici, ciascun lamierino 6 è suddiviso in quattro settori 9 fra loro sostanzialmente identici separati uno dall’altro da due assi 10 interpolari sostanzialmente perpendicolari fra loro.

Le aperture 7 di ciascun settore 9 comprendono una apertura centrale 7a ed una pluralità di apertura laterali 7b (nella fattispecie sei aperture laterali 7b) disposte tangenzialmente da bande opposte dell’apertura centrale 7a.

L’apertura centrale 7a presenta sostanzialmente la forma di un trapezio isoscele, è limitata da un contorno laterale chiuso ad anello, e presenta, inoltre, un piano P1 di simmetria radiale contenente l’asse 4.

Ciascuna apertura laterale 7b presenta un piano P2 di simmetria non contenente l’asse 4 e parallelo ai piani P2 delle altre aperture laterali 7b (nella fattispecie delle altre due aperture laterali 7b) disposte sul medesimo lato dell’apertura centrale 7a.

Ciascuna apertura laterale 7b presenta una forma sostanzialmente rettangolare, è limitata tangenzialmente da due fianchi 11 laterali paralleli fra loro ed al relativo piano P2, ed è, inoltre, aperta verso l’esterno in corrispondenza di una superficie 12 esterna del lamierino 6.

Ciascuna apertura centrale 7a presenta un’area maggiore, in particolare pari ad almeno il triplo, dell’area di ciascuna apertura laterale 7b.

Ciascun lamierino 6 presenta, inoltre, una pluralità di seconde aperture 13, le quali sono ricavate attraverso il lamierino 6 nella direzione 5, e sono distribuite attorno all’asse 4 all’interno di una corona 14 circolare interna del lamierino 6 stesso.

Le aperture 13 di ciascun settore 9 sono pari in numero alla metà delle aperture laterali 7b del settore 9 stesso, presentano il piano P1 di simmetria della relativa apertura centrale 7a, e comprendono, nella fattispecie, tre aperture 13a, 13b, 13c radialmente allineate fra loro a partire dall’asse 4.

L’apertura 13c si estende attorno all’asse 4, è radialmente affacciata alla relativa apertura centrale 7a, e presenta due estremità libere affacciate alle estremità libere di due relative aperture laterali 7b.

Ciascuna apertura 13a, 13b comprende due tratti 15 di estremità, ciascuno dei quali è affacciato all’estremità libera di una relativa apertura laterale 7b, e si estende parallelamente al piano P2 della relativa apertura laterale 7b, ed un tratto 16 centrale, che è ricavato tra i due tratti 15, e si estende attorno all’asse 4.

A causa della forma e della disposizione delle aperture laterali 7b e delle aperture 13a, 13b, 13c, la distanza D tra le estremità libere delle aperture laterali 7b e le corrispondenti aperture 13a, 13b, 13c, misurata parallelamente ai relativi piani P2 di simmetria, è sostanzialmente costante.

Con riferimento alle figure 2 e 3, le aperture 7a, 7b di ciascun lamierino 6 definiscono, unitamente alle corrispondenti aperture 7a, 7b degli altri lamierini 6, una pluralità di prime cave 17 del rotore 2.

Il rotore 2 è provvisto, inoltre, di una gabbia 18 di scoiattolo, la quale è realizzata tramite un processo di pressofusione di alluminio o rame, e comprende una pluralità di barre 19 alloggiate, ciascuna, all’interno di una relativa cava 17 e due anelli 20 di estremità ricavati da bande opposte dei lamierini 6 coassialmente all’asse 4.

Ciascun lamierino 6 presenta, inoltre, una pluralità di cavità 21, le quali sono pari in numero al numero di poli magnetici del motore 1, sono uniformemente distribuite attorno all’asse 4, e sono ricavate sulla superficie 12 del lamierino 6 stesso.

Ciascuna cavità 21 ha una forma semicircolare, presenta il piano P1 di simmetria di una relativa apertura 7a, e definisce, unitamente alle corrispondenti cavità 21 degli altri lamierini 6, un canale 22 allungato, il quale presenta una forma semicilindrica, e si estende nella direzione 5.

I canali 22 consentono di collegare fra loro i lamierini 6 tramite un processo di saldatura in modo da consentire la corretta esecuzione del successivo processo di pressofusione della gabbia 18.

Le aperture 13a, 13b, 13c di ciascun lamierino 6 definiscono, unitamente a corrispondenti aperture 13a, 13b, 13c degli altri lamierini 6, una pluralità di seconde cave 23 del rotore 2.

Le cave 23 sono vuote per definire rispettive barriere di flusso capaci di generare una coppia di riluttanza atta a porre in rotazione il rotore 2 attorno all’asse 4.

Lo statore 3 comprende una pluralità di lamierini 24 anulari di tipo noto (uno solo dei quali illustrato nella figura 1), i quali sono realizzati in acciaio ferromagnetico, sono sovrapposti fra loro coassialmente all’asse 4, e si estendono attorno al rotore 2.

Ciascun lamierino 24 presenta una pluralità di aperture 25, le quali sono ricavate attraverso il lamierino 24 nella direzione 5, e sono distribuite attorno all’asse 4.

La separazione tra le due corone 8 e 14 consente di realizzare la gabbia 18 di scoiattolo in maniera relativamente semplice ed economica e con un consumo di materiale relativamente ridotto.

Dal momento che la coppia motrice responsabile dell’avvio del motore 1 viene originata in larga parte dalle correnti indotte nelle barre 19 alloggiate nelle cave 17 definite dalle aperture centrali 7a, le aperture centrali 7a garantiscono prestazioni del motore 1 relativamente elevate in fase di avvio e consentono, quindi, al motore 1 stesso di avviare carichi aventi una inerzia relativamente elevata.

Dal momento che i piani P2 di simmetria delle barre 19 alloggiate nelle cave 17 definite dalle aperture laterali 7b sono fra loro paralleli e non contengono l’asse 4, la larghezza dei lamierini 6 tra ciascuna apertura laterale 7b e ciascuna apertura laterale 7b adiacente è sostanzialmente costante e consente di mantenere costante la densità di flusso incrementando le prestazioni a regime del motore 1.

Dal momento che le aperture laterali 7b di ciascun lamierino 6 sono aperte in corrispondenza della sua superficie 12 esterna e chiuse in corrispondenza delle estremità libere delle relative aperture 13a, 13b, 13c, le linee di flusso scorrono al di sotto delle aperture laterali 7b incrementando il flusso concatenato con le barre 19 della gabbia 18 di scoiattolo e migliorando le prestazioni del motore 1 in fase di avviamento.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante comprendente un rotore (2) montato per ruotare attorno ad un asse di rotazione (4); ed uno statore (3) montato attorno al rotore (2) coassialmente all’asse di rotazione (4); il rotore (2) comprendendo una pluralità di lamierini (6) fra loro sovrapposti, ciascuno dei quali presenta una pluralità di prime aperture (7) distribuite all’interno di una prima corona circolare (8) coassiale all’asse di rotazione (4) ed una pluralità di seconde aperture (13) distribuite all’interno di una seconda corona circolare (14) concentrica alla prima corona circolare (8); le prime aperture (7) di ciascun lamierino (6) comprendendo, per ciascun polo magnetico del motore sincrono a riluttanza, una apertura centrale (7a) ed almeno due aperture laterali (7b) disposte da bande opposte della apertura centrale (7a); e caratterizzato dal fatto che ciascuna apertura laterale (7b) si apre verso l’esterno in corrispondenza di una superficie esterna (12) del relativo lamierino (6). 2.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 1, in cui le prime aperture (7) di ciascun lamierino (6) definiscono, unitamente a corrispondenti prime aperture (7) degli altri lamierini (6), una pluralità di prime cave (17) del rotore (2); il rotore (2) comprendendo una gabbia di scoiattolo (18) alloggiata almeno in parte all’interno delle prime cave (17). 3.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna apertura centrale (7a) presenta un’area maggiore, in particolare almeno tripla, di un’area di ciascuna apertura laterale (7b) 4.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna apertura centrale (7a) è chiusa da un contorno anulare. 5.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna apertura centrale (7a) presenta un piano di simmetria (P1) radiale contenente l’asse di rotazione (4). 6.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 5, in cui ciascuna apertura centrale (7a) presenta una forma sostanzialmente trapezoidale. 7.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna apertura laterale (7b) presenta un piano di simmetria (P2) non contenente l’asse di rotazione (4). 8.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 7, in cui ciascuna apertura laterale (7b) presenta una forma sostanzialmente rettangolare, ed è limitata da due fianchi laterali (11) sostanzialmente paralleli al relativo piano di simmetria (P2). 9.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il piano di simmetria (P2) di ciascuna apertura laterale (7b) è sostanzialmente parallelo al piano di simmetria (P2) di ciascuna apertura laterale (7b) adiacente. 10.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui ciascuna seconda apertura (13) di almeno parte delle seconde aperture (13) presenta due tratti di estremità (15) sostanzialmente paralleli ai piani di simmetria (P2) di corrispondenti aperture laterali (7b), e comprende, inoltre, un tratto centrale (16), il quale è ricavato tra i due tratti di estremità (15), e si estende attorno all’asse di rotazione (4). 11.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui le seconde aperture (13) di ciascun lamierino (6) comprendono, per ciascun polo magnetico del motore sincrono a riluttanza, un numero di seconde aperture (13) pari in numero alla metà delle aperture laterali (7b) del polo magnetico stesso. 12.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna seconda apertura (13) si estende attorno all’asse di rotazione (4), e presenta due estremità libere affacciate a due corrispondenti aperture laterali (7b). 13.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna seconda apertura (13) presenta un piano di simmetria (P1) radiale contenente l’asse di rotazione (4). 14.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui le seconde aperture (13) di ciascun lamierino (6) definiscono, unitamente a corrispondenti seconde aperture (13) degli altri lamierini (6), una pluralità di seconde cave (23) del rotore (2); le seconde cave (23) del rotore (2) essendo vuote per definire rispettive barriere di flusso e generare una coppia di riluttanza atta a ruotare il rotore (2) attorno all’asse di rotazione (4). 15.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun lamierino (6) presenta, per ciascun polo magnetico del motore sincrono a riluttanza, una rispettiva cavità (21), la quale è ricavata su una superficie esterna (12) del lamierino (6), e presenta un piano di simmetria (P1) radiale coincidente con il piano di simmetria (P1) di una relativa apertura centrale (7a). 16.- Motore sincrono a riluttanza autoavviante secondo la rivendicazione 15, in cui ciascuna cavità (21) di ciascun lamierino (6) definisce, unitamente a corrispondenti cavità (21) degli altri lamierini (6), un canale di saldatura (22) per collegare fra loro tramite saldatura i lamierini (6) stessi.