ITBO20110058A1 - Metodo di costruzione di un nucleo magnetico costituito da lamierini impaccati per una macchina elettrica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO DI COSTRUZIONE DI UN NUCLEO MAGNETICO COSTITUITO DA LAMIERINI IMPACCATI PER UNA MACCHINA ELETTRICAâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di costruzione di un nucleo magnetico costituito da lamierini impaccati per una macchina elettrica.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nella realizzazione di una macchina elettrica rotante per autotrazione cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Nei veicoli stradali sta prendendo sempre più piede la trazione elettrica in abbinamento alla tradizionale trazione termica per realizzare una trazione ibrida.

La trazione elettrica richiede l’utilizzo di almeno una macchina elettrica rotante che à ̈ normalmente reversibile (cioà ̈ che può funzionare sia come motore elettrico assorbendo energia elettrica e generando un coppia meccanica motrice, sia come generatore elettrico assorbendo energia meccanica e generando energia elettrica) e viene meccanicamente collegate alle ruote motrici del veicolo mediante una propria trasmissione.

Una delle richieste che vengono formulate dalle case automobilistiche che vogliono realizzare veicoli stradali con trazione ibrida à ̈ una bassa dispersione delle caratteristiche nominali delle macchine elettriche rotanti, ovvero che le macchine elettriche rotanti nominalmente identiche presentino anche le stesse caratteristiche effettive (ovviamente entro un margine di tolleranza che deve essere il più ristretto possibile). La costanza delle caratteristiche effettive delle macchina elettriche rotanti nominalmente identiche permette di realizzare veicoli stradali con prestazioni reali sostanzialmente uguali alle prestazioni nominali (ovvero le prestazioni attese dal cliente finale). Inoltre, la costanza delle caratteristiche effettive delle macchina elettriche rotanti nominalmente identiche permette di rendere più efficace ed efficiente la strategia di controllo del sistema di trazione elettrico in quanto il comportamento del principale oggetto da controllare (ovvero la macchina elettrica rotante che realizza l’interazione elettromeccanica) à ̈ più facilmente e più precisamente prevedibile.

Tuttavia, à ̈ stato osservato che seguendo le normali tecniche di costruzione di macchine elettriche rotanti, la dispersione delle caratteristiche nominali à ̈ relativamente elevata, ed uno dei maggiori elementi che determina tale dispersione à ̈ la variabilità delle caratteristiche ferromagnetiche del nucleo magnetico.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo di costruzione di un nucleo magnetico costituito da lamierini impaccati per una macchina elettrica che sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di costruzione di un nucleo magnetico costituito da lamierini impaccati per una macchina elettrica secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

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 Ã ̈ una vista schematica, in sezione longitudinale e con parti asportate per chiarezza di una macchina elettrica rotante per autotrazione; e

· le figure 2-5 sono quattro viste schematiche di successive fasi di costruzione di un nucleo magnetico della macchina elettrica della figura 1 secondo il metodo di costruzione della presente invenzione.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicata nel suo complesso una macchina elettrica sincrona per autotrazione di tipo reversibile (cioà ̈ che può funzionare sia come motore elettrico assorbendo energia elettrica e generando un coppia meccanica motrice, sia come generatore elettrico assorbendo energia meccanica e generando energia elettrica). La macchina 1 elettrica comprende un albero 2, il quale à ̈ montato girevole per ruotare attorno ad un asse 3 di rotazione centrale, un rotore 4 a magneti permanenti di forma cilindrica e calettato all’albero 2 per ruotare assieme all’albero 2 stesso, ed uno statore 5 di forma tubolare cilindrica disposto attorno al rotore 4 per racchiudere al proprio interno il rotore 4 stesso. Lo statore 5 à ̈ inserito all’interno di una carcassa 6 cilindrica che à ̈ centralmente forata per permettere la fuoriuscita di una estremità dell’albero 2 ed alloggia una coppia di cuscinetti 7 che supportano in modo girevole l’albero 2.

Il rotore 4 comprende un nucleo magnetico 8a di forma cilindrica che à ̈ costituito da una pluralità di lamierini 9a tra loro sovrapposti e impaccati (ovvero serrati a pacco); il gruppo di lamierini 9a costituente il nucleo magnetico 8a viene mantenuto serrato a pacco da organi 10 di bloccaggio (illustrati nella figura 5) di tipo noto che comprimono assialmente il gruppo di lamierini 9a stesso con una forza di serraggio predeterminata. Analogamente lo statore 5 comprende un nucleo magnetico 8b di forma toroidale che à ̈ costituito da una pluralità di lamierini 9b tra loro sovrapposti e impaccati (ovvero serrati a pacco); il gruppo di lamierini 9b costituente il nucleo magnetico 8b viene mantenuto serrato a pacco da organi 10 di bloccaggio (illustrati nella figura 5) di tipo noto che comprimono assialmente il gruppo di lamierini 9b stesso con una forza di serraggio predeterminata.

Con riferimento alle figure 2-5 viene di seguito descritto il metodo di costruzione di un nucleo magnetico 8 costituito da lamierini 9 impaccati della macchina 1 elettrica.

Inizialmente, come illustrato nella figura 2, il nucleo magnetico 8 viene formato impilando uno sull’altro un gruppo di lamierini 9 costituito da un numero N1 iniziale di lamierini 9. Quando la formazione del nucleo magnetico 8 sarà completata (ovvero quando il gruppo di lamierini 9 sarà costituito da un numero N2 finale e definitivo di lamierini 9), il gruppo di lamierini 9 costituenti il nucleo magnetico 8 verrà serrato a pacco mediante gli organi 10 di bloccaggio (illustrati nella figura 5) che comprimono assialmente il gruppo di lamierini 9 stesso con una forza F1 di serraggio predeterminata.

Come illustrato nelle figure 3 e 4, prima di serrare a pacco mediante gli organi 10 di bloccaggio il gruppo di lamierini 9, il gruppo di lamierini 9 stesso viene precompresso mediante una pressa 11 di pre-compressione che à ̈ indipendente e separata dagli organi 10 di bloccaggio (ovvero à ̈ completamente diversa dagli organi 10 di bloccaggio) applicando al gruppo di lamierini 9 una forza F2 di compressione maggiore rispetto alla forza F1 di serraggio.

Come illustrato nella figura 4, durante la precompressione, viene misurata la lunghezza assiale del gruppo di lamierini 9 mentre il gruppo di lamierini 9 stesso à ̈ compresso dalla pressa 11 di pre-compressione utilizzando uno strumento 12 di misura di precisione. Quindi, il numero di lamierini 9 componenti il gruppo di lamierini 9 viene variato se la lunghezza assiale misurata sotto carico à ̈ diversa dalla lunghezza assiale desiderata e fino a quando la lunghezza assiale misurata non à ̈ uguale alla lunghezza assiale desiderata; in altre parole, il numero di lamierini 9 componenti il gruppo di lamierini 9 viene variato (regolato) per ottenere che la lunghezza assiale misurata sotto carico (ovvero durante la precompressione esercitata dalla pressa 11 di precompressione) sia identica alla lunghezza assiale desiderata. Ovviamente, per aggiungere o togliere lamierini 9 dal gruppo di lamierini 9 à ̈ necessario sospendere temporaneamente l’azione di compressione esercitata dalla pressa 11 di pre-compressione.

Secondo una preferita forma di attuazione, il gruppo di lamierini 9 viene formato inizialmente con un numero N1 iniziale di lamierini 9 normalmente in difetto per avere inizialmente una lunghezza assiale misurata normalmente minore (di poco) della lunghezza assiale desiderata; in questo modo à ̈ normalmente necessario aggiungere ulteriori lamierini 9 e non à ̈ normalmente mai necessario togliere lamierini 9 (una volta pre-compresso assieme un gruppo di lamierini 9 à ̈ preferibile non togliere dei lamierini 9 che sono stati pre-compressi per non modificare la configurazione che à ̈ stata raggiunta per effetto della precompressione).

Secondo una preferita forma di attuazione, dopo avere azionato per la prima volta la pressa 11 di precompressione viene atteso un intervallo di tempo di assestamento prima di misurare la lunghezza assiale del gruppo di lamierini 9 mediante lo strumento 12 di misura. Tipicamente, l’intervallo di tempo di assestamento à ̈ dell’ordine di alcuni minuti.

Secondo una preferita forma di attuazione, il gruppo di lamierini 9 viene tolto dalla pressa 11 di precompressione prima di applicare gli organi 10 di bloccaggio, ovvero gli organi 10 di bloccaggio non vengono applicati mentre il gruppo di lamierini 9 à ̈ compresso dalla pressa 11 di pre-compressione. In questo modo à ̈ possibile tarare con precisione la forza F1 di serraggio esercitata dagli organi 10 di bloccaggio senza l’influenza della azione di pre-compressione generata dalla pressa 11 di precompressione.

Secondo una preferita forma di attuazione, la forza F2 di compressione esercitata dalla pressa 11 di precompressione à ̈ maggiore della forza F1 di serraggio esercitata dagli organi 10 di bloccaggio; normalmente, la forza F2 di compressione esercitata dalla pressa 11 di precompressione à ̈ almeno cinque volte maggiore (e preferibilmente dieci volte maggiore) della forza F1 di serraggio esercitata dagli organi 10 di bloccaggio. A titolo di esempio, la forza F2 di compressione esercitata dalla pressa 11 di pre-compressione à ̈ compresa tra 300 e 400 KNewton (corrispondenti a circa 30-40 Tonnellate).

Il metodo di costruzione del nucleo 8 magnetico sopra descritto può venire utilizzato indifferentemente per la costruzione del nucleo 8a magnetico cilindrico del rotore 4, e/o per la costruzione del nucleo 8b magnetico toroidale dello statore 5.

Il metodo di costruzione del nucleo 8 magnetico sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il metodo di costruzione del nucleo 8 magnetico sopra descritto à ̈ di semplice ed economica realizzazione, in quanto, rispetto ad un metodo di costruzione convenzionale, prevede unicamente la fase aggiuntiva di pre-comprimere il gruppo di lamierini 9 che costituisce il nucleo 8 magnetico mediante la pressa 11 di pre-compressione prima di applicare gli organi 10 di bloccaggio.

I lamierini 9 posso presentare dei residui di lavorazione (tipicamente bave formate durante la tranciatura dei lamierini 9 oppure addensamenti localizzati della vernice isolante che ricopre i lamierini 9) che determinano un indesiderato aumento dello spessore effettivo; in assenza della azione di pre-compressione esercitata dalla pressa 11 di pre-compressione, i residui di lavorazione possono modificare in modo causale ed imprevedibile lo spessore effettivo dei lamierini e quindi gruppi di lamierini 9 (ovvero nuclei 8 magnetici) aventi una stessa lunghezza assiale posso essere composti da un diverso numero di lamierini 9 e quindi avere una diversa “massa†di materiale ferromagnetico (ovvero presentare caratteristiche ferromagnetiche diverse). Non à ̈ nemmeno possibile pesare i gruppi di lamierini 9 (ovvero i nuclei 8 magnetici) per fare in modo che i gruppi di lamierini 9 (ovvero i nuclei 8 magnetici) abbiano tutti lo stesso peso e lunghezze assiali diverse, in quanto à ̈ indispensabile che i gruppi di lamierini 9 (ovvero i nuclei 8 magnetici) abbiano tutti la stessa lunghezza assiale per potere venire inseriti all’interno delle corrispondenti carcasse 6 che sono tra loro tutte uguali.

La pre-compressione del gruppo di lamierini 9 mediante la pressa 11 di pre-compressione permette di eliminare l’influenza dei residui di lavorazione dei lamierini 9; infatti, l’elevata pressione che viene applicata al gruppo di lamierini 9 dalla pressa 11 di pre-compressione “appiattisce†tutti i residui di lavorazione dei lamierini 9 annullando, di fatto, la loro azione negativa. In questo modo, i gruppi di lamierini 9 (ovvero i nuclei 8 magnetici) aventi una stessa lunghezza assiale risultano composti sempre da uno stesso numero di lamierini 9, ovvero da una stessa “massa†di materiale ferromagnetico con un evidente beneficio sul contenimento delle dispersioni delle caratteristiche nominali. In altre parole, grazie all’azione di pre-compressione esercitata dalla pressa 11 di pre-compressione i vari nuclei 8 magnetici risultano tra loro del tutto identici, sia come stessa lunghezza assiale, sia come stessa “massa†di materiale ferromagnetico.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di costruzione di un nucleo magnetico (8) costituito da lamierini (9) impaccati per una macchina (1) elettrica; il metodo di costruzione comprende le fasi di: impilare un gruppo di lamierini (9) uno sull’altro per formare il nucleo magnetico (8); e serrare a pacco il gruppo di lamierini (9) costituenti il nucleo magnetico (8) mediante degli organi (10) di bloccaggio che comprimono assialmente il gruppo di lamierini (9) stesso con una forza di serraggio predeterminata; il metodo di costruzione à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di precomprimere, prima di serrare a pacco mediante gli organi (10) di bloccaggio, il gruppo di lamierini (9) mediante una pressa (11) di precompressione che à ̈ indipendente e separata dagli organi (10) di bloccaggio stessi applicando al gruppo di lamierini (9) una forza di compressione maggiore rispetto alla forza di serraggio.
2. 2) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: misurare la lunghezza assiale del gruppo di lamierini (9) mentre il gruppo di lamierini (9) stesso à ̈ compresso dalla pressa (11) di pre-compressione; e variare il numero di lamierini (9) componenti il gruppo di lamierini (9) se la lunghezza assiale misurata à ̈ diversa dalla lunghezza assiale desiderata e fino a quando la lunghezza assiale misurata non à ̈ uguale alla lunghezza assiale desiderata.
3. 3) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 2 e comprendente l’ulteriore fase di formare inizialmente il gruppo di lamierini (9) con un numero di lamierini (9) normalmente in difetto per avere inizialmente una lunghezza assiale misurata normalmente minore della lunghezza assiale desiderata.
4. 4) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 2 e 3 e comprendente l’ulteriore fase di attendere, dopo avere azionato la pressa (11) di pre-compressione, un intervallo di tempo di assestamento prima di misurare la lunghezza assiale del gruppo di lamierini (9).
5. 5) Metodo di costruzione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente l’ulteriore fase di togliere il gruppo di lamierini (9) dalla pressa (11) di pre-compressione prima di applicare gli organi (10) di bloccaggio.
6. 6) Metodo di costruzione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui la forza di compressione esercitata dalla pressa (11) di pre-compressione à ̈ maggiore della forza di serraggio esercitata dagli organi (10) di bloccaggio.
7. 7) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 6, in cui la forza di compressione esercitata dalla pressa (11) di pre-compressione à ̈ almeno cinque volte maggiore della forza di serraggio esercitata dagli organi (10) di bloccaggio.
8. 8) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 6, in cui la forza di compressione esercitata dalla pressa (11) di pre-compressione à ̈ almeno dieci volte maggiore della forza di serraggio esercitata dagli organi (10) di bloccaggio.
9. 9) Metodo di costruzione secondo la rivendicazione 6, 7 o 8, in cui la forza di compressione esercitata dalla pressa (11) di pre-compressione à ̈ compresa tra 300 e 400 KNewton.