ITBO20120229A1 - Macchina elettrica. - Google Patents

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Description

“MACCHINA ELETTRICAâ€
La presente invenzione ha per oggetto una macchina elettrica ed in particolare una macchina elettrica rotante di tipo chiuso a tenuta cosiddetta “sealed†.
Tali macchine presentano un involucro esterno, sostanzialmente cilindrico, definito da una carcassa chiusa ermeticamente da una corrispondente calotta, accoppiata alla carcassa mediante rivetti ribaditi, dalla quale fuoriescono dei terminali di connessione previsti per l’alimentazione della macchina stessa.
Una macchina elettrica rotante comprende uno statore, rigidamente vincolato all’interno della carcassa, ed un rotore, vincolato in maniera girevole alla stessa.
Fra le macchine elettriche rotanti di particolare interesse si distinguono i motori brushless ed i motori a corrente continua.
I motori brushless hanno lo statore di tipo avvolto ed il rotore a magneti permanenti mentre i motori a corrente continua hanno lo statore a magneti permanenti ed il rotore avvolto denominato indotto.
Un circuito di alimentazione del motore à ̈ inserito all’interno dell’involucro ed à ̈ alimentato tramite i citati terminali di connessione.
I suddetti motori trovano impiego, in particolare in campo automotive, nell’azionamento di ventilatori centrifughi, doppi o singoli, o assiali
L’indotto o lo statore avvolto, comprendono un nucleo ed una pluralità di avvolgimenti realizzati attorno a due o più espansioni polari del nucleo; gli avvolgimenti sono isolati dalle espansioni polari mediante interposizione di un isolatore plastico .
In generale, una ventola in materiale plastico, posta in rotazione dal rotore, può essere prevista all’interno dell’involucro, per generare all’interno della macchina elettrica un flusso di aria di raffreddamento.
La Richiedente, che ha sviluppato numerose soluzioni di macchina elettrica sigillate o “sealed†, destinate a lavorare in condizioni gravose, si vedano ad esempio i documenti WO2009019563 e WO2009019562, ha identificato un problema inaspettato, sconosciuto nel settore.
In particolare, durante una prova di ventilatori centrifughi messi in funzione a 100°C per 4 ore, à ̈ stata riscontrata, in tutti i motori, l’apertura dell’involucro esterno, con separazione della calotta dalla carcassa.
Inoltre, durante una prova analoga di nove motori a singolo albero à ̈ stata riscontrata l’apertura di cinque involucri, con separazione della calotta dalla carcassa. In questo contesto, il compito tecnico precipuo della presente invenzione à ̈ quindi quello di proporre una macchina elettrica, in particolare una macchina elettrica rotante di tipo chiuso a tenuta di tipo cosiddetto “sealed†, esente dai suddetti inconvenienti. Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina elettrica rotante che non sia soggetta ad aperture indesiderate dell’involucro esterno, con separazione della calotta dalla carcassa.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ proporre una macchina elettrica rotante migliorata e maggiormente affidabile rispetto alle soluzioni note.
Il compito tecnico precisato ed almeno gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una macchina elettrica presentante i componenti plastici all’interno dell’involucro aventi funzione di isolamento e/o supporto e/o raffreddamento realizzati in materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8%.
L’inventore ha infatti scoperto che i materiali normalmente utilizzati, ad esempio il PA66 (poliammide), rilasciano in uso gravoso, all’interno dell’involucro, vapore acqueo.
La presenza di vapore acqueo à ̈ dovuta all’acqua assorbita dal materiale utilizzato nella realizzazione dei componenti plastici che viene rilasciata, sottoforma di vapore, quando all’interno del motore si superano determinate temperature di esercizio.
Il vapore, nelle macchine di tipo chiuso a tenuta, di riferimento nella presente trattazione, non avendo vie di uscita, determina un aumento della pressione all’interno dell’involucro che causa il distaccamento della calotta dalla carcassa.
L’adozione di un materiale avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8% garantisce che nei componenti plastici all’interno del motore l’acqua sia assente o presente in quantità del tutto trascurabili evitando, in pratica, la formazione di vapore in caso di esercizio particolarmente gravoso e scongiurando la separazione della calotta dalla carcassa.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una macchina elettrica rotante come illustrato negli uniti disegni, in cui:
- la figura 1 illustra una macchina elettrica rotante secondo la presente invenzione in una vista prospettica schematica in esploso con alcune parti asportate per maggiore chiarezza;
- la figura 2 illustra una seconda macchina elettrica secondo la presente invenzione in una vista prospettica schematica in esploso con alcune parti asportate per maggiore chiarezza.
Con riferimento alle figure 1 e 2, con il numero 100 e 200 sono rispettivamente indicate due macchine elettriche secondo la presente invenzione.
In particolare, nella figura 1 Ã ̈ illustrato un motore brushless 100 o brushless mentre nella figura 2 Ã ̈ illustrato un motore in corrente continua o a collettore 200.
I motori 100 e 200 sono di tipo sostanzialmente noto e pertanto descritti ed illustrati limitatamente alle caratteristiche necessarie alla comprensione della presente invenzione.
I motori 100 e 200 comprendono rispettivamente un involucro 102, 202 esterno chiuso a tenuta definito da una carcassa 103, 203 e da una calotta 104, 204 accoppiata alla corrispondente carcassa 103, 203.
All’interno degli involucri 102 e 202 sono disposti, rispettivamente, uno statore 105, 205 ed un rotore 106, 206 (indotto).
Nella soluzione illustrata nella figura 1, ovvero nel motore brushless 100, il rotore 106 Ã ̈ di tipo a magneti permanenti mentre lo statore 105 Ã ̈ di tipo avvolto.
Il motore 100 à ̈ del tipo illustrato e descritto ad esempio nella domanda WO2009019562 che à ̈ segnalata come riferimento e si richiama integralmente per completezza di descrizione.
Lo statore 105 comprende un nucleo 107 che presenta una pluralità di espansioni polari 108, in numero di dodici nell’esempio illustrato.
Lo statore 105 comprende una pluralità di avvolgimenti 109 ciascuno definito da un filo conduttore avvolto in una pluralità di spire 110 attorno alle espansioni polari 108.
Secondo quanto illustrato, lo statore 105 comprende un primo ed un secondo isolatore 111, 112, realizzati in materiale plastico e disposti fra gli avvolgimenti 109 ed il nucleo 107.
Il motore 100 comprende, nella configurazione illustrata, una ventola 113, preferibilmente realizzata in materiale plastico, solidale al rotore 106.
La ventola 113 genera , in uso, all’interno del motore 100, una circolazione di aria di raffreddamento.
Secondo quanto illustrato, il motore 100 comprende un modulo elettronico 114 di pilotaggio del motore 100 stesso inserito nell’involucro 102.
Il modulo elettronico 114 comprende un supporto 115 in materiale plastico ed una pluralità di componenti elettronici, alcuni dei quali illustrati ed indicati con il riferimento 116, montati sul supporto 115.
Nella soluzione illustrata nella figura 2, ovvero nel motore in corrente continua o a collettore 200, l’indotto 206 à ̈ di tipo avvolto con collettore mentre lo statore 206 à ̈ di tipo a magneti permanenti.
Un esempio di motore in corrente continua illustrato e descritto nella domanda WO2009019563 che à ̈ segnalata come riferimento e si richiama integralmente per completezza di descrizione.
L’indotto 206 comprende un nucleo 207 che presenta una pluralità di espansioni polari 208, in numero di venti nell’esempio illustrato.
L’indotto 206 comprende una pluralità di avvolgimenti, schematicamente indicati con il riferimento 209, ciascuno definito da un filo conduttore avvolto in una pluralità di spire attorno alle espansioni polari 208. Secondo quanto illustrato, l’indotto 206 comprende un primo ed un secondo isolatore 211, 212, realizzati in materiale plastico, disposti fra gli avvolgimenti 209 ed il nucleo 207.
Gli avvolgimenti 209 sono opportunamente collegati in modo noto a delle lamelle, non illustrate, che definiscono il collettore 214 di alimentazione del rotore 206.
Secondo quanto illustrato, il motore 200 comprende all’interno dell’involucro 202, un portaspazzole 215, realizzato in materiale plastico, di supporto di spazzole 216 che definiscono i contatti striscianti sul collettore 214.
Entrando maggiormente nel dettaglio relativamente allo statore 205, si osserva che lo stesso comprende una pluralità di magneti 217, quattro nell’esempio illustrato, ed un supporto 218, realizzato in materiale plastico, per i magneti 217, comunemente noto come “porta magneti†.
Il supporto 218 mantiene i magneti 217 in posizione all’interno della carcassa 203 per il corretto funzionamento del motore 200.
Secondo la presente invenzione, uno o più dei componenti plastici 111, 112, 113, 115 o 211, 212, 215, 218, à ̈ realizzato in materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione, determinato secondo la norma ISO62, inferiore allo 0,8%.
Vantaggiosamente, il valore di assorbimento di umidità à ̈ calcolabile secondo normative differenti o valutato in modo differente, ad esempio all’equilibrio o dopo 24 ore di immersione.
Preferibilmente, uno o più dei componenti plastici 111, 112, 113, 115 o 211, 212, 215, 218, à ̈ realizzato in materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,5% determinato secondo la norma ISO62.
In altre parole, nel brushless 100 il primo ed il secondo isolatore 111 e 112 e/o la ventola 113 e/o il supporto 115, sono realizzati in materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8%, preferibilmente inferiore allo 0,5%.
Preferibilmente, il primo ed il secondo isolatore 111 e 112 e/o la ventola 113 e/o il supporto 115, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità a saturazione pari a 0,3% come ad esempio il PBT (polibutilentereftalato) o il PBT tenace.
Alternativamente, il primo ed il secondo isolatore 111 e 112 e/o la ventola 113 e/o il supporto 115, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità a saturazione pari a 0,7% come ad esempio il PET (polietilentereftalato) o il PET tenace.
Alternativamente, il primo ed il secondo isolatore 111 e 112 e/o la ventola 113 e/o il supporto 115, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità in percentuale pari a 0,3% come ad esempio il PCT (policicloesilene-dimetilene tereftalato).
Preferibilmente, inoltre, il materiale plastico di uno o più dei componenti plastici 111, 112, 113 e 115 del brushless 100 comprende un materiale di rinforzo, ad esempio fibra di vetro, in percentuale compresa fra il 30 ed 35.
Con riferimento alla macchina elettrica a collettore 200 si osserva che, in pratica, il primo ed il secondo isolatore 211 e 212 e/o il portaspazzole 215 e/o il supporto 218 per i magneti, sono realizzati in materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8%, preferibilmente inferiore allo 0,5%.
Preferibilmente, il primo ed il secondo isolatore 211 e 212 e/o il portaspazzole 215 e/o il supporto 218 per i magneti, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità a saturazione pari a 0,3% come ad esempio il PBT o il PBT tenace.
Alternativamente, il primo ed il secondo isolatore 211 e 212 e/o il portaspazzole 215 e/o il supporto 218 per i magneti, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità a saturazione pari a 0,7% come ad esempio il PET o il PET tenace.
Alternativamente, il primo ed il secondo isolatore 211 e 212 e/o il portaspazzole 215 e/o il supporto 218 per i magneti, sono realizzati con un materiale plastico che ha assorbimento d’umidità in percentuale pari a 0,3% come ad esempio il PCT.
Preferibilmente, inoltre, il materiale plastico di uno o più dei componenti plastici 211, 212, 215 e 218 della macchina a collettore 200 comprende un materiale di rinforzo, ad esempio fibra di vetro, in percentuale compresa fra il 30 ed 35.
L’invenzione come descritta consegue importanti vantaggi.
L’utilizzo di un materiale avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8%, ovvero l’utilizzo di un materiale anche detto “non igroscopico†all’interno di un motore sigillato a tenuta o “sealed†previene indesiderate aperture della calotta rispetto alla carcassa in presenza di temperature elevate.
Le macchine elettriche così realizzate risultano pertanto maggiormente affidabili ed idonee a lavorare in condizioni ancora più gravose rispetto alle soluzioni note.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina elettrica comprendente un involucro esterno (102, 202) chiuso a tenuta definito da una carcassa (103, 203) e da una calotta (104, 204) accoppiata alla carcassa (103, 203), uno statore (105, 205) ed un rotore (106, 206) disposti all’interno dell’involucro (102, 202), almeno uno fra detti statore (105, 205) e rotore (106, 206) comprendendo un nucleo (107, 207) presentante almeno due espansioni polari (108, 208) ed una pluralità di avvolgimenti (109, 209) definiti ciascuno da un filo conduttore avvolto in una pluralità di spire (110) attorno a dette espansioni polari (108, 208), la macchina elettrica comprendendo inoltre una pluralità di componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) all’interno dell’involucro (102, 202) aventi funzione di isolamento e/o supporto e/o raffreddamento ed essendo caratterizzata dal fatto che detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) sono realizzati con materiale plastico avente assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,8%.
  2. 2. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) sono realizzati con materiale plastico che ha assorbimento d’umidità a saturazione inferiore allo 0,5%.
  3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico di detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) comprende PBT.
  4. 4. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico di detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) comprende PBT tenace.
  5. 5. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico di detti componenti (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) plastici comprende PET.
  6. 6. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) di detti componenti plastici comprende PET tenace.
  7. 7. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) di detti componenti plastici comprende PCT.
  8. 8. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale plastico (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) di detti componenti plastici comprende un materiale di rinforzo in percentuale compresa fra il 30 ed 35.
  9. 9. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere uno statore (105) avvolto e che detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) comprendono almeno un isolatore (111, 112) disposto fra detto nucleo (107) e detti avvolgimenti (109) di detto statore (105) e/o una ventola (113) interna a detto involucro (102) solidale a detto rotore (106) e/o un supporto (115) di un modulo elettronico (114) di pilotaggio di detta macchina elettrica, detta macchina essendo in particolare una macchina elettrica brushless a magneti permanenti (100).
  10. 10. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto di comprendere un rotore (206) avvolto ed uno statore (105) a magneti permanenti e che detti componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) comprendono almeno un isolatore (211, 212) disposto fra detto nucleo (207) e detti avvolgimenti (209) di detto rotore (206) e/o un portaspazzole (215) interno a detto involucro (202) e/o un supporto (218) per detti magneti, detta macchina essendo in particolare una macchine elettrica a collettore (200).
  11. 11. Uso di un materiale plastico avente assorbimento di umidità a saturazione inferiore allo 0,8% per realizzare componenti plastici (111, 112, 113, 115, 211, 212, 215, 218) in una macchina elettrica rotante (100, 200).
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