ITMI20132126A1

ITMI20132126A1 - Segmento rotorico, rotore per macchina elettrica e macchina elettrica comprendenti tale segmento rotorico

Info

Publication number: ITMI20132126A1
Application number: IT002126A
Authority: IT
Inventors: Mattia Scuotto
Original assignee: Wilic Sarl
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-19
Also published as: WO2015092744A3; EP3084939B1; EP3084939A2; WO2015092744A2; EP3084939C0

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SEGMENTO ROTORICO, ROTORE PER MACCHINA ELETTRICA E MACCHINA ELETTRICA COMPRENDENTI TALE SEGMENTO ROTORICO” di WILIC S.AR.L.

di nazionalità lussemburghese

con sede: 1, BOULEVARD DE LA FOIRE

1528 LUXEMBOURG (LUSSEMBURGO)

Inventore: SCUOTTO Mattia

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La presente invenzione riguarda un segmento rotorico di un rotore di una macchina elettrica.

Generalmente una macchina elettrica comprende uno statore e un rotore girevole rispetto allo statore attorno ad un asse di rotazione. Lo statore comprende una struttura di supporto statorica e una parte attiva statorica supportata dalla struttura di supporto statorica.

Il rotore comprende una struttura di supporto rotorica e una parte attiva rotorica suddivisa in segmenti rotorici uniformemente distribuiti attorno all’asse di rotazione. Ciascun segmento rotorico comprende guide magnetiche e una pluralità di moduli magnetici. Ciascun modulo magnetico o gruppi di moduli magnetici sono disposti all’interno di una guida magnetica. La guida magnetica e i relativi moduli magnetici sono distribuiti lungo il segmento rotorico

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Angelo CICCHETTI (Iscrizione Albo nr.1509/B) parallelamente all’asse di rotazione. Il segmento rotorico è montato sulla rispettiva struttura di supporto rotorica in modo selettivamente rilasciabile.

Nelle macchine elettriche rotanti del tipo sopra identificato si osservano, in uso, delle oscillazioni meccaniche intrinsecamente legate al disegno della macchina stessa e causate dai rispettivi campi magnetici.

Per ovviare a tale inconveniente, nelle macchine elettriche rotanti è noto disporre il segmento rotorico comprendente i moduli magnetici e le rispettive guide magnetiche lungo un asse di allineamento che non è parallelo all’asse di rotazione, e che forma con la generatrice di un ipotetico cilindro estendentesi attorno all’asse di rotazione un angolo noto come “skew angle” o angolo di inclinazione. L’angolo di inclinazione viene scelto in base alla frequenza dell’oscillazione meccanica che si vuole attenuare o eliminare.

Tuttavia, l’assemblaggio del segmento rotorico al rotore lungo un asse di allineamento non parallelo all’asse di rotazione del rotore, è costoso e comporta tempi di assemblaggio lunghi, in particolare nelle macchine elettriche rotanti di grandi dimensioni. Inoltre con tale configurazione in fase di manutenzione, disassemblare il segmento rotorico dalla struttura di supporto rotorica comporta tempi lunghi e procedure relativamente complesse.

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Angelo CICCHETTI (Iscrizione Albo nr.1509/B) Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un segmento rotorico di una macchina elettrica che limiti gli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione è realizzato un segmento rotorico di una macchina elettrica rotante, il segmento rotorico estendentesi lungo un piano determinato e comprendendo almeno due guide magnetiche, le quali sono allineate lungo l’asse determinato e sono configurate per alloggiare rispettivi moduli magnetici e guidare il flusso magnetico generato dai moduli magnetici verso un traferro, in cui ciascuna guida magnetica comprende una prima e una seconda faccia che sono affacciate al traferro e si estendono rispettivamente lungo una prima e una seconda superficie; la prima superficie essendo maggiore della seconda superficie; e la prima faccia di una guida magnetica essendo allineata e adiacente alla seconda faccia dell’altra guida magnetica.

In questo modo, è possibile realizzare un segmento rotorico con un campo magnetico non uniforme lungo l’asse determinato del segmento rotorico. In pratica il campo magnetico assume una distribuzione non uniforme lungo l’asse determinato e consente di mitigare le oscillazioni e le armoniche spaziali. Inoltre, la configurazione del segmento rotorico non pregiudica la possibilità di scorrimento assiale del segmento rotorico stesso.

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Angelo CICCHETTI (Iscrizione Albo nr.1509/B) Preferibilmente, ciascuna guida magnetica comprende una prima porzione laterale di guida magnetica lungo la quale si estende la prima faccia e una seconda porzione laterale di guida magnetica lungo la quale si estende la seconda faccia.

Da un punto di vista strutturale è particolarmente conveniente realizzare la prima e la seconda faccia in corrispondenza delle estremità libere di rispettive prima e seconda porzione laterale di guida magnetica.

Preferibilmente, la prima e la seconda laterale porzione di guida magnetica sono separate e distinte l’una dall’altra.

Questa configurazione agevola l’assemblaggio del segmento.

Preferibilmente, il segmento rotorico comprende almeno un modulo magnetico; la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica sono affacciate fra loro e definiscono una sede di alloggiamento di almeno un modulo magnetico e sono disposte a contatto del modulo magnetico lungo due rispettive facce di contatto.

In pratica ciascun modulo è richiuso a sandwich fra la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica, in modo da convogliare il flusso magnetico attraverso la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica.

Preferibilmente, la prima e la seconda laterale porzione di guida magnetica comprendono rispettivamente un primo e un secondo aggetto; la prima e la seconda faccia estendentisi, in parte, rispettivamente lungo il primo e il secondo aggetto.

In sostanza, la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica presentano delle estremità svasate di entità diversa e che consentono di definire le diverse estensioni della prima e della seconda faccia.

Preferibilmente, il primo e il secondo aggetto sono affacciati fra loro.

In pratica, il primo e il secondo aggetto si protendono in corrispondenza della sede di alloggiamento dell’almeno modulo magnetico, il primo aggetto protendendosi di un’entità maggiore del secondo aggetto.

Preferibilmente, il modulo magnetico ha un piano di simmetria coincidente con il piano, e in cui ciascuna guida magnetica è asimmetrica rispetto al piano determinato e le guide magnetiche sono uguali fra loro.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il primo e il secondo aggetto sono delimitati rispettivamente da una prima e una seconda faccia di raccordo che collegano la prima e la seconda faccia rispettivamente alla prima e alla seconda faccia di contatto; la prima e la seconda faccia di raccordo essendo preferibilmente piane.

Questa configurazione consente di guidare il flusso magnetico e di sfruttare la prima e la seconda superficie della prima e della seconda faccia.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quella di realizzare un rotore che sia in grado di mitigare gli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione è realizzato un rotore per macchina elettrica rotante, in cui il rotore comprende una struttura di supporto rotorica e una pluralità di segmenti rotorici, ciascuno dei quali è realizzato in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una macchina elettrica rotante che sia in grado di mitigare gli inconvenienti dell’arte nota.

In accordo con la presente invenzione è realizzata una macchina elettrica rotante comprendente un rotore secondo la rivendicazione 11.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di una macchina elettrica realizzata secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, di un segmento rotorico realizzato secondo la presente invenzione;

- la figura 3 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, secondo il piano di sezione III-III del segmento rotorico della figura 2; e

- la figura 4 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, secondo il piano di sezione IV-IV del segmento rotorico della figura 2;

- la figura 5 è una vista prospettica, di un segmento rotorico realizzato secondo una forma di attuazione alternativa della presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicata una macchina elettrica rotante. Nella fattispecie illustrata, la macchina elettrica rotante 1 è impiegata come generatore elettrico, preferibilmente in un impianto eolico per la produzione di energia elettrica; oppure come motore elettrico, preferibilmente in un impianto di trasporto a fune. In generale, la macchina elettrica rotante 1 oggetto della presente invenzione è idonea per applicazioni che prevedono una trazione diretta.

La macchina elettrica rotante 1 comprende uno statore 2 e un rotore 3 girevole rispetto allo statore 2 attorno ad un asse di rotazione A1.

Lo statore 2 comprende una struttura di supporto statorica 4, nella fattispecie una parete tubolare, e una parte attiva statorica comprendente una pluralità di segmenti statorici 5 che si estendono parallelamente all’asse di rotazione A1 e sono uniformemente distribuiti attorno all’asse di rotazione A1.

Il rotore 3 comprende una struttura di supporto rotorica 6, nella fattispecie una parete tubolare, e una parte attiva rotorica comprendente una pluralità di segmenti statorici 7 che si estendono parallelamente all’asse di rotazione A1 e sono uniformemente distribuiti attorno all’asse di rotazione A1.

La parte attiva statorica e la parte attiva rotorica sono separate da un traferro 8.

Nella fattispecie illustrata la macchina elettrica rotante 1 è una macchina elettrica sincrona a magneti permanenti.

I segmenti statorici 5 e i segmenti rotorici 7 sono accoppiati alle rispettive strutture di supporto statorica 4 e rotorica 6 in modo scorrevole in una direzione parallela all’asse di rotazione A1 e sono selettivamente vincolabili in una posizione determinata.

Con riferimento alle figure 2 e 3, ciascun segmento rotorico 7 si estende lungo un piano P1 comprendente l’asse di rotazione A1 e comprende un elemento di supporto 9; una pluralità di guide magnetiche 10; e una pluralità di moduli magnetici 11. Il piano P1 è un piano mezzano di simmetria per l’elemento di supporto 9 e per la pluralità di moduli magnetici 11. In una versione preferita e non limitativa della presente invenzione, il segmento rotorico comprende undici guide magnetiche 10 (delle quali solo quattro sono rappresentate nella figura 2) e undici moduli magnetici (dei quali solo quattro sono rappresentati nella figura 2).

L’elemento di supporto 9 è conformato a tasca per definire una sede di alloggiamento delle guide magnetiche 10 e dei moduli magnetici 11 ed è configurato per essere collegato alla struttura di supporto rotorica 6.

Ciascuna guida magnetica 10 definisce una sede di alloggiamento di almeno un modulo magnetico 11 e comprende due facce 12 e 13 affacciate al traferro 8 o perlomeno configurate per essere affacciate al traferro 8 (figura 1) che si estendono da bande opposte del modulo magnetico 11 rispettivamente lungo una prima e una seconda superficie dove la prima superficie è maggiore della seconda superficie. In pratica, la faccia 12 è più grande della faccia 13. Inoltre, le facce 12 e 13 sono complanari. Nella fattispecie illustrata nella figura 2 sono mostrate due guide magnetiche 10 le quali sono disposte in modo tale per cui le facce 12 di una guida magnetica 10 sono allineate e adiacenti alla faccia 13 dell’altra guida magnetica 10.

Di fatto, ciascuna guida magnetica 10 è asimmetrica rispetto al piano P1. Tuttavia, le due guide magnetiche 10 illustrate nella figura 2 sono identiche fra loro dal punto di vista geometrico.

Ciascuna guida magnetica 10 è realizzata da lamierini metallici impilati lungo piani paralleli al piano P1. La forma prismatica della guida magnetica 10 è conferita dalla sagoma dei lamierini.

Nella fattispecie illustrata, ciascuna guida magnetica 10 comprende una porzione laterale di guida magnetica 14 lungo la quale si estende la faccia 12 e una seconda porzione laterale di guida magnetica 15 lungo la quale si estende la faccia 13. Nel caso specifico le porzioni laterali di guida magnetica 14 e 15 sono separate l’una dall’altra e sono serrate contro il modulo magnetico 11 dall’elemento di supporto 9.

Di fatto, le porzioni laterali di guida magnetica 14 e 15 sono affacciate fra loro e definiscono una sede di alloggiamento di almeno un modulo magnetico 11 e sono disposte a contatto del modulo magnetico 11 lungo due rispettive facce di contatto 16 e 17.

Le porzioni laterali di guida magnetica 14 e 15 si estendono oltre la sede di alloggiamento del modulo magnetico 11 e presentano rispettivi aggetti 18 e 19, lungo i quali si estendo rispettivamente le facce 12 e 13.

Gli aggetti 18 e 19 si protendono sopra la sede di alloggiamento del modulo magnetico 11 in misura diversa: l’aggetto 18 si protende di una entità maggiore rispetto all’aggetto 19.

Gli aggetti 18 e 19 sono delimitati da rispettive facce di raccordo 20 e 21 che collegano le facce 12 e 13 alle facce di contatto 16 e 17. Preferibilmente, le facce di raccordo 20 e 21 sono piane e conferiscono agli aggetti 18 e 19 una sezione trasversale triangolare.

Ciascun modulo magnetico 11 comprende un blocco prismatico di materiale magnetizzato avente due lati 22 e 23 opposti con diversa polarità: il lato 22 ha polarità nord, mentre il lato 23 ha polarità sud.

Ciascun segmento rotorico 7 comprende almeno due moduli magnetici 11 allineati lungo il piano P1 ed equiorientati. In altre parole, le polarità dei moduli magnetici 11 allineati in un segmento rotorico 7 sono concordi.

Con riferimento alla figura 3, il modulo magnetico 11 presenta il lato 22 a diretto contatto con la faccia di contatto 16 e il lato 23 a diretto contatto con la faccia di contatto 17.

Con riferimento alla figura 4, il modulo magnetico 11 presenta il lato 22 a diretto contatto con la faccia di contatto 17 e il lato 23 a diretto contatto con la faccia di contatto 16.

Di conseguenza, la combinazione delle guide magnetiche 10 asimmetriche con i moduli magnetici 11 possono definire due diversi tipi di gruppi magnetici che possono essere alternati lungo l’elemento di supporto 9 del segmento rotorico 7. In particolare nella forma di attuazione rappresentata nella figura 3 e non limitativa della presente invenzione, le guide magnetiche 10 sono raggruppate in gruppi di due guide magnetiche 10. I gruppi di guide magnetiche 10 sono disposti in modo da avere orientamento opposto tra loro, mentre l’orientamento delle polarità dei moduli magnetici alloggiati all’interno dei gruppi di guide magnetiche 10 è sempre concorde tra i gruppi. Inoltre, in ciascun gruppo le due guide magnetiche sono uguali e con lo stesso orientamento.

In una forma di attuazione alternativa illustrata nella figura 5, il segmento rotorico 107 comprende undici guide magnetiche 10 allineate lungo il piano P1 comprendente l’asse di rotazione A1. Ciascuna guida magnetiche 10 è disposta in modo da avere orientamento opposto alla guida magnetica 10 adiacente, mentre l’orientamento delle polarità dei moduli magnetici 11 alloggiati all’interno di ciascuna guida magnetica 10 è sempre concorde tra le guide magnetiche 10. In altre parole, lungo il segmento rotorico 107 la prima porzione laterale di guida magnetica 14 di una delle guide magnetiche 10 è sempre adiacente, e preferibilmente in contatto, a una seconda porzione laterale di guida magnetica 15 della guida magnetica 10 adiacente.

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

RIVENDICAZIONI 1. Un segmento rotorico di una macchina elettrica rotante, il segmento rotorico (7) estendentesi lungo un piano (P1) determinato e comprendendo almeno due guide magnetiche (10), le quali sono allineate lungo il piano (P1) determinato e sono configurate per alloggiare rispettivi moduli magnetici (11) e guidare il flusso magnetico generato dai moduli magnetici (11) verso un traferro (8); in cui ciascuna guida magnetica (10) comprende una prima e una seconda faccia (12, 13) che sono affacciate al traferro (8) e si estendono rispettivamente lungo una prima e una seconda superficie; la prima superficie essendo maggiore della seconda superficie; e la prima faccia (12) di una guida magnetica (10) essendo allineata e adiacente alla seconda faccia (13) dell’altra guida magnetica (10).
2. Il segmento rotorico come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui ciascuna guida magnetica (10) comprende una prima porzione laterale di guida magnetica (14) lungo la quale si estende la prima faccia (12); e una seconda porzione laterale di guida magnetica (15) lungo la quale si estende la seconda faccia (13).
3. Il segmento rotorico come rivendicato nella rivendicazione 2, in cui la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica (14, 15) sono separate e distinte l’una dall’altra.
4. Il segmento rotorico come rivendicato nella rivendicazione 2 o 3, comprendente almeno un modulo magnetico (11); in cui la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica (14, 15) sono affacciate fra loro, e definiscono una sede di alloggiamento dell’ almeno un modulo magnetico (11), e sono disposte a contatto dell’almeno un modulo magnetico (11) lungo due rispettive facce di contatto (16, 17).
5. Il segmento rotorico come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui la prima e la seconda porzione laterale di guida magnetica (14, 15) comprendono rispettivamente un primo e un secondo aggetto (18, 19); la prima e la seconda faccia (12, 13) estendentisi, in parte, rispettivamente lungo il primo e il secondo aggetto (18, 19).
6. Il segmento rotorico come rivendicato nella rivendicazione 5, in cui il primo e il secondo aggetto (18, 19) si protendono in corrispondenza della sede di alloggiamento dell’almeno modulo magnetico (11); il primo aggetto (18) protendentesi di una entità maggiore del secondo aggetto (19).
7. Il segmento rotorico come rivendicato nelle rivendicazione 5 o 6, in cui il primo e il secondo aggetto (18, 19) sono delimitati da una prima e una seconda faccia di raccordo (20, 21) che collegano la prima e la seconda faccia (12, 13) rispettivamente alla prima e alla seconda faccia di contatto (16, 17); la prima e la seconda faccia di raccordo (20, 21) essendo preferibilmente piane.
8. Il segmento rotorico come rivendicato in una delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui il modulo magnetico ha un piano di simmetria coincidente con il piano (P1); e in cui ciascuna guida magnetica (10) è asimmetrica rispetto al piano (P1) determinato e le guide magnetiche (10) sono uguali fra loro.
9. Il segmento rotorico come rivendicato in una delle rivendicazioni da 4 a 8, comprende almeno un modulo magnetico (11) per ciascuna guida magnetica (10); i moduli magnetici (11) essendo allineati lungo il piano (P1) ed equiorientati.
10. Il segmento rotorico secondo la rivendicazione 9, in cui le polarità dei moduli magnetici (11) allineati nel segmento rotorico (7) sono concordi.
11. Un rotore per macchina elettrica rotante, il rotore (3) comprendendo una struttura di supporto rotorica (6) e una pluralità di segmenti rotorici (7), ciascuno dei quali è realizzato in accordo con una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.
12. Macchina elettrica rotante comprendente un rotore (3) secondo la rivendicazione 11.