ITMI20131440A1 - Macchina elettrica rotante, e metodo di assemblaggio di tale macchina elettrica rotante - Google Patents

Macchina elettrica rotante, e metodo di assemblaggio di tale macchina elettrica rotante

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ITMI20131440A1
ITMI20131440A1 IT001440A ITMI20131440A ITMI20131440A1 IT MI20131440 A1 ITMI20131440 A1 IT MI20131440A1 IT 001440 A IT001440 A IT 001440A IT MI20131440 A ITMI20131440 A IT MI20131440A IT MI20131440 A1 ITMI20131440 A1 IT MI20131440A1
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Otto Pabst
Mattia Scuotto
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MACCHINA ELETTRICA ROTANTE, E METODO DI ASSEMBLAGGIO DI TALE MACCHINA ELETTRICA ROTANTE”
La presente invenzione riguarda una macchina elettrica rotante; e un metodo di assemblaggio di tale macchina elettrica rotante.
Generalmente, una macchina elettrica rotante comprende uno statore, il quale, a sua volta, comprende una struttura di materiale ferromagnetico in cui sono definite delle cave; e uno o più pacchi conduttori, ciascuno dei quali comprende un gruppo di conduttori. Ciascun conduttore è isolato dagli altri conduttori dello stesso gruppo di conduttori. Inoltre, il gruppo di conduttori è isolato rispetto a massa. Ciascuna cava è chiusa sopra il pacco conduttore da un pannello di protezione, il quale protegge i conduttori e l’isolante da eventuali impatti, pressioni e abrasioni meccaniche. Ciascun pannello di protezione è montato nella struttura di materiale ferromagnetico della macchina elettrica: in pratica due estremità opposte del pannello di protezione sono impegnate in modo scorrevole all’interno di due scanalature ricavate nella struttura di materiale ferromagnetico in corrispondenza dell’estremità aperta della cava.
Inoltre, la macchina elettrica rotante comprende un rotore, il quale, nelle macchine elettriche sincrone, comprende magneti permanenti. Nelle macchine asincrone, invece, la macchina elettrica comprende una struttura di materiale ferromagnetico provvista di cave simili a quelle dello statore e all’interno delle quali sono alloggiati uno o più pacchi di conduttori e, talvolta, i relativi pannelli di protezione.
In generale, le configurazioni descritte non permettono di ottimizzare il riempimento della cava e, quindi, la resa della macchina elettrica rotante.
Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare una macchina elettrica rotante in grado di limitare l’inconveniente dell’arte nota.
Secondo la presente invenzione è realizzata una macchina elettrica rotante per un aerogeneratore, la macchina elettrica rotante comprendendo almeno una struttura di materiale ferromagnetico; almeno una cava che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico; almeno un pacco conduttore, il quale è configurato per essere alloggiato nella cava, e comprende un gruppo di conduttori, e un pannello di protezione fissato al gruppo di conduttori.
Grazie alla presente invenzione, la struttura di materiale ferromagnetico è priva delle scanalature di supporto per sostenere il pannello di protezione, dal momento che il pannello di protezione è parte del pacco conduttore. Di conseguenza, si ottiene un miglioramento della disposizione del flusso magnetico e una semplificazione della struttura di materiale ferromagnetico. Inoltre, si ha un’ottimizzazione del riempimento della cava.
Secondo una forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pacco conduttore comprende un involucro isolante avvolto attorno al gruppo di conduttori, e un foglio protettivo avvolto attorno all’involucro isolante; e il pannello di protezione è disposto tra l’involucro isolante e il foglio protettivo.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, la macchina elettrica ha degli interstizi tra i conduttori del gruppo di conduttori, tra l’involucro isolante e i conduttori del gruppo di conduttori; e l’involucro isolante e gli interstizi sono impregnati con una resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il foglio protettivo è realizzato con un materiale poroso impregnato di resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pannello di protezione è rigido.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pannello di protezione è realizzato con un materiale poroso, preferibilmente un pannello in feltro o in poliestere impregnato di resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il foglio protettivo comprende almeno uno strato di materiale non poroso.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, la macchina elettrica comprende uno statore comprendente la struttura di materiale ferromagnetico, la cava che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico, e il pacco conduttore disposto all’interno di una delle cave, e a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, la macchina elettrica comprende un rotore comprendente la struttura di materiale ferromagnetico, la cava che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico, e il pacco conduttore disposto all’interno della cava, e a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pacco conduttore è interamente impregnato di resina.
Un altro scopo della presente invenzione è fornire un metodo di assemblaggio di una macchina elettrica che riduca l’inconveniente dell’arte nota.
Secondo la presente invenzione è fornito un metodo di assemblaggio di una macchina elettrica rotante comprendente almeno una struttura di materiale ferromagnetico, almeno una cava realizzata nella struttura di materiale ferromagnetico, e almeno un pacco conduttore avente un gruppo di conduttori; il metodo comprendendo la fase di: fissare un pannello di protezione al gruppo di conduttori.
Secondo una forma preferita di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di: avvolgere il gruppo di conduttori con un involucro isolante; disporre il pannello di protezione lungo una faccia del pacco conduttore; avvolgere il gruppo di conduttori e il pannello di protezione con un foglio protettivo.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, la macchina elettrica comprende degli interstizi tra i conduttori del gruppo di conduttori, tra l’involucro isolante e i conduttori del gruppo di conduttori; il metodo comprende la fase di impregnare l’involucro isolante e gli interstizi con una resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il foglio protettivo è realizzato con un materiale poroso; e il metodo comprende la fase di impregnare il foglio protettivo di resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pannello di protezione è un elemento rigido.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il pannello di protezione è realizzato con un materiale poroso, preferibilmente in feltro o in poliestere; il metodo comprendendo la fase di impregnare il pannello di protezione di resina.
Secondo un’altra forma preferita di attuazione della presente invenzione, il foglio protettivo comprende almeno uno strato di materiale non poroso.
Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:
- la figura 1 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, di una macchina elettrica realizzata secondo una prima forma di attuazione della presente invenzione;
- la figura 2 è una vista ingrandita di un particolare della figura 1; e
- la figura 3 è una vista in sezione, e con parti asportate per chiarezza, di una macchina elettrica realizzata secondo una seconda forma di attuazione della presente invenzione.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicata una macchina elettrica.
Nella fattispecie illustrata, la macchina elettrica 1 può essere un generatore elettrico, preferibilmente utilizzato in un impianto eolico per la produzione di energia elettrica; oppure può essere un motore elettrico, preferibilmente utilizzato in un impianto di trasporto a fune.
La macchina elettrica 1 comprende uno statore 2 e un rotore 3 cavo girevole rispetto allo statore 2 attorno ad un asse A. In una forma alternativa di attuazione della presente invenzione non illustrata il rotore 3 non è cavo.
Lo statore 2 comprendente una struttura di materiale ferromagnetico 5, e delle cave 6 praticate nella struttura di materiale ferromagnetico 5. La macchina elettrica 1 comprende, per ciascuna cava 6, un pacco conduttore 7 comprendente conduttori 8 organizzati in uno o più gruppi di conduttori 9. Il pacco conduttore 7 è alloggiato all’interno della rispettiva cava 6.
Il pacco conduttore 7 ha la forma di un prisma che si estende lungo un asse A tra due basi. In una forma preferita di attuazione, il pacco conduttore 7 è un parallelepipedo rettangolo ed ha due coppie di facce laterali 11 e 13 opposte di diversa estensione, in particolare, due facce laterali 11 di area maggiore e due facce laterali 13 di area minore.
Il pacco conduttore 7 comprende, per ciascun conduttore 8, una guaina 10 isolante, che isola il detto conduttore 8 dagli altri conduttori 8 dello stesso gruppo di conduttori 9. La guaina 10, in una versione preferita di attuazione e non limitativa, è un nastro composto da poliestere e da mica avvolto ad elica attorno al rispettivo conduttore 8.
Il pacco conduttore 7 comprende un involucro isolante 12 che avvolge il gruppo di conduttori 8. L’involucro isolante 12 isola il rispettivo gruppo di conduttori 8 dalla struttura di materiale ferromagnetico 5 e da massa. L’involucro isolante 12 è formato da un nastro avvolto ad elica attorno al gruppo di conduttori 8.
Il pacco conduttore 7 comprende un foglio protettivo 14 che avvolge un involucro isolante 12.
Quando il pacco conduttore 7 è disposto all’interno della cava 6, il foglio protettivo 14 è a contatto, da un lato, con la struttura di materiale ferromagnetico 5 e, dall’altro lato, con l’involucro isolante 12. All’interno del pacco conduttore 7 sono presenti interstizi 18 tra le guaine 10. Inoltre, gli interstizi 18 sono presenti, anche, tra le guaine 10 e l’involucro isolante 12; e tra l’involucro isolante 12 e il foglio protettivo 14.
Con riferimento alla figura 2, Il pacco conduttore 7 comprende un pannello di protezione 16 disposto tra l’involucro isolante 12 e il foglio protettivo 14. In particolare, il pannello di protezione 16 è disposto lungo una delle due facce laterali 13.
Il foglio protettivo 14 fornisce una protezione meccanica e elettrica all’involucro isolante 12 per evitare danneggiamenti allo stesso.
Con riferimento alla figura 1, il pacco conduttore 7, inoltre, è impregnato di resina 15, in particolare la resina 15 impregna la guaina 10 individuale di ciascun conduttore 8, l’involucro isolante 12 di gruppo e gli interstizi 18.
Il foglio protettivo 14 comprende un materiale poroso e il pannello di protezione 16 comprende un elemento rigido. La resina 15 impregna il foglio protettivo 14.
In una versione alternativa della presente invenzione il pannello di protezione 16 comprende un pannello di materiale poroso. In una forma preferita di attuazione il pannello di protezione 16 comprende un pannello in feltro o in poliestere impregnato di resina 15; e il foglio protettivo 14 comprende un materiale non poroso.
Quando il pacco conduttore 7 è disposto nella cava 6, il foglio protettivo 14 è a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico 5, e protegge meccanicamente l’involucro isolante 12.
Secondo una prima forma di attuazione, il rotore 3 della macchina elettrica 1 comprende dei segmenti rotorici 52 distribuiti attorno a un asse di rotazione (non illustrato nelle figure allegate).
Ciascun segmento rotorico 52 comprende una pinza 53, delle guide magnetiche 54 e dei moduli magnetizzati 55.
Secondo con un’altra forma preferita di attuazione illustrata nella figura 3, il rotore 3 non comprende le pinze 53, le guide magnetiche 54 e i moduli magnetizzati 55. Il rotore 3 comprende una struttura di materiale ferromagnetico 105, e delle cave 106 praticate nella struttura di materiale ferromagnetico 105. Il rotore 3 comprende per ciascuna cava 106 un pacco conduttore 107 comprendente conduttori 108 organizzati in gruppi di conduttori 109. Il pacco conduttore 107 è alloggiato all’interno della rispettiva cava 106. Il pacco conduttore 107 del rotore 3 è uguale al pacco conduttore 7 dello statore 2.
Il pacco conduttore 107 ha la forma di un prisma che si estende lungo un asse AA tra due basi. In una forma preferita di attuazione, il pacco conduttore 107 è un parallelepipedo rettangolo ed ha due coppie di facce laterali 111 e 113 opposte di diversa estensione, in particolare, due facce laterali 111 di area maggiore e due facce laterali 113 di area minore.
Il pacco conduttore 107 comprende, per ciascun conduttore 108, un guaina 110 individuale, che isola il detto conduttore 108 dagli altri conduttori 108 dello stesso gruppo di conduttori 109. La guaina 110 individuale, in una versione preferita di attuazione e non limitativa, è un nastro composto da poliestere e da mica avvolto ad elica attorno al rispettivo conduttore 108.
Il pacco conduttore 107 comprende un involucro isolante 112 per il gruppo di conduttori 109. L’involucro isolante 112, quando disposto nella cava 106, isola il rispettivo gruppo di conduttori 109 dalla struttura di materiale ferromagnetico 105 e da massa.
Il pacco conduttore 107 comprende un foglio protettivo 114 che avvolge l’involucro isolante 112.
Quando il pacco conduttore 107 è disposto all’interno della cava 106, il foglio protettivo 114 è a contatto da un lato con la struttura di materiale ferromagnetico 105 e dall’altro lato con l’involucro isolante 112. Il pacco conduttore 107 presenta degli interstizi tra le guaine 110. Inoltre, gli interstizi 118 sono presenti tra le guaine 110 e l’involucro isolante 112; e tra l’involucro isolante 112 e il foglio protettivo 114.
Il pacco conduttore 107 inoltre comprende un pannello di protezione 116 disposto tra la guaina 110 individuale e il foglio protettivo 114. In particolare, il pannello di protezione 116 è disposto lungo una delle due facce laterali 113 di area minore.
Il foglio protettivo 114 fornisce una protezione meccanica l’involucro isolante 112 per evitare danneggiamenti allo stesso.
La resina 115 impregna il pacco conduttore 107, in particolare, la resina 115 impregna la guaina 110 individuale di ciascun conduttore 108, l’involucro isolante 112 e gli interstizi 118.
Il foglio protettivo 114 comprende un materiale poroso e il pannello di protezione 116 comprende un elemento rigido. La resina 115 impregna il foglio protettivo 114.
In una versione alternativa della presente invenzione il pannello di protezione 116 è costituito da un feltro preferibilmente di poliestere che è impregnato di resina 115; e il foglio protettivo 114 è comprende un materiale non poroso.
Quando il pacco conduttore 107 è disposto nella cava 106, il foglio protettivo 114 è a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico 105, e protegge meccanicamente l’involucro isolante Grazie alla presente invenzione, il gruppo di conduttori 9 ha un ingombro minore all’interno delle cave 6, di conseguenza è possibile aumentare il numero di conduttori 8 in ciascun gruppo di conduttori 9 oppure avere una cava 6 ridotta rispetto all’arte nota, migliorando la distribuzione dei campi elettromagnetici. Inoltre, grazie alla presente invenzione, nella struttura ferromagnetica 5 non è ricavato l’incavo come nell’arte nota, e di conseguenza la distribuzione dei campi magnetici è migliore rispetto all’arte nota.
Grazie alla presente invenzione, il gruppo di conduttori 109 ha un ingombro minore all’interno delle cave 106, di conseguenza è possibile aumentare il numero di conduttori 108 in ciascun gruppo di conduttori 109 oppure avere una cava 106 ridotta rispetto all’arte nota, migliorando la distribuzione dei campi elettromagnetici. Inoltre, grazie alla presente invenzione, nella struttura ferromagnetica 105 non è ricavato l’incavo come nell’arte nota, e di conseguenza la distribuzione dei campi magnetici è migliore rispetto all’arte nota.
Inoltre, la fabbricazione della macchina elettrica 1 è semplificata rispetto all’arte nota.
È inoltre evidente che la presente invenzione copre anche forme di attuazione non descritte nella descrizione dettagliata e forme di attuazione equivalenti che rientrano nell’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.

Claims (17)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina elettrica rotante per un aerogeneratore, la macchina elettrica rotante (1) comprendendo almeno una struttura di materiale ferromagnetico (5; 105); almeno una cava (6; 106) che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico (5; 105); almeno un pacco conduttore (7; 107), il quale è configurato per essere alloggiato nella cava (6; 106), e comprende un gruppo di conduttori (9; 109), e un pannello di protezione (16; 116) fissato al gruppo di conduttori (9; 109).
  2. 2. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 1, in cui il pacco conduttore (7; 107) comprende un involucro isolante (12; 112) avvolto attorno al gruppo di conduttori (9; 109), e un foglio protettivo (14; 114) avvolto attorno l’involucro isolante (12; 112); ed in cui il pannello di protezione (16; 116) è disposto tra l’involucro isolante (12; 112) e il foglio protettivo (14; 114).
  3. 3. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 2, avente degli interstizi (18; 118) tra i conduttori del gruppo di conduttori (9; 109), tra l’involucro isolante (12; 112) e i conduttori del gruppo di conduttori (9; 109); e in cui l’involucro isolante (12; 112) e gli interstizi (18; 118) sono impregnati con una resina (15; 115).
  4. 4. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il foglio protettivo (14; 114) è realizzato con un materiale poroso impregnato di resina (15; 115).
  5. 5. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 4, in cui il pannello di protezione (16; 116) è rigido.
  6. 6. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 2, in cui il pannello di protezione (16; 116) è realizzato con un materiale poroso, preferibilmente in feltro o in poliestere, impregnato di resina (15; 115).
  7. 7. Macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 6, in cui il foglio protettivo (14; 114) comprende almeno uno strato di materiale non poroso.
  8. 8. Macchina elettrica rotante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente uno statore comprendente la struttura di materiale ferromagnetico (5), la cava (6) che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico (5), e il pacco conduttore (7) disposto all’interno di una delle cave (6), e a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico (5).
  9. 9. Macchina elettrica rotante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un rotore comprendente la struttura di materiale ferromagnetico (105), la cava (106) che si estende nella struttura di materiale ferromagnetico (105), e il pacco conduttore (107) disposto all’interno della cava (106), e a contatto con la struttura di materiale ferromagnetico (105).
  10. 10. Macchina elettrica rotante secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, il pacco conduttore (6; 106) è interamente impregnato di resina (15; 115).
  11. 11. Metodo di assemblaggio di una macchina elettrica rotante comprendente almeno una struttura di materiale ferromagnetico (5; 105), almeno una cava (6; 106) realizzata nella struttura di materiale ferromagnetico (5; 105), e almeno un pacco conduttore (7; 107) avente un gruppo di conduttori (9; 109); il metodo comprendendo la fase di: fissare un pannello di protezione (16; 116) al gruppo di conduttori (9; 109).
  12. 12. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 11, comprendente le fasi di: avvolgere il gruppo di conduttori (9; 109) con un involucro isolante (12; 112); disporre il pannello di protezione (16; 116) lungo una faccia (13; 113) del pacco conduttore (7; 107); avvolgere il gruppo di conduttori (9; 109) e il pannello di protezione (16; 116) con un foglio protettivo (14; 114).
  13. 13. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 12, in cui la macchina elettrica (1) comprende degli interstizi (18; 118) tra i conduttori del gruppo di conduttori (9; 109), tra l’involucro isolante (12; 112) e i conduttori del gruppo di conduttori (9; 109); il metodo comprendendo la fase di impregnare l’involucro isolante (12; 112) e gli interstizi (18; 118) con una resina (15; 115).
  14. 14. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 13, in cui il foglio protettivo (14; 114) è realizzato con un materiale poroso; il metodo comprendendo la fase di impregnare il foglio protettivo (14; 114) con la resina (15; 115).
  15. 15. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 14, in cui il pannello di protezione (16; 116) comprende un elemento rigido.
  16. 16. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 13, in cui il pannello di protezione (16; 116) è realizzato con un materiale poroso, preferibilmente in feltro o in poliestere; il metodo comprendendo la fase di impregnare il pannello di protezione (16; 116) di resina (15; 115).
  17. 17. Metodo di assemblaggio secondo la rivendicazione 16, in cui il foglio protettivo (14; 114) comprende almeno uno strato di materiale non poroso.
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