ITMI950195A1 - Dispositivo di azionamento a motore singolo di un rotore di filatura senza gamboi di un filatoio ad estremita' aperta - Google Patents

Abstract

L'invenzione si pone il compito di sviluppare ulteriormente un noto dispositivo di azionamento a motore singolo, di un rotore di filatura senza gambo, in cui il rotore di filatura è eseguito come indotto di un motore a campo assiale, in modo che si ottengono una migliore trasmissione di potenza nonché migliori caratteristiche di funzionamento.Secondo l'invenzione questo problema viene risolto per il fatto che l'avvolgimento statorico è guidato attraverso canali che si estendono in sostanza radialmente nel nucleo statorico e sono chiusi almeno su una parte della loro lunghezza mediante materiale magnetoconduttivo. Con questo accorgimento rispetto ad un noto avvolgimento traferrico l'avvolgimento può essere posato in più strati. Tuttavia contemporaneamente si provvede affinché una superficie

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Dispositivo di azionamento a motore singolo di un rotore di filatura senza gambo di un filatoio ad estremit? aperta"

Riassunto del trovato

L'invenzione si pone il compito di sviluppare ulteriormente un noto dispositivo di azionamento a motore singolo, di un rotore di filatura senza gambo, in cui il rotore di filatura ? eseguito come indotto di un motore a campo assiale, in modo che si ottengono una migliore trasmissione di potenza nonch? migliori caratteristiche di funzionamento.

Secondo l'invenzione questo problema viene risolto per il fatto che l'avvolgimento statorico ? guidato attraverso canali che si estendono in sostanza radialmente nel nucleo statorico e sono chiusi almeno su una parte della loro lunghezza mediante materiale magnetoconduttivo. Con questo accorgimento rispetto ad un noto avvolgimento traferrico l'avvolgimento pu? essere posato in pi? strati. Tuttavia contemporaneamente si provvede affinch? una superficie statorica, interrotta da cave, non porti a graduazioni definite della permeanza nonch? degli amp?re-giri per unit? di lunghezza. Di conseguenza ? possibile ridurre di nuovo correnti parassite nel rotore, cosicch? il riscaldamento rotorico rimane entro limiti accettabili. L'esecuzione dello statore secondo l'invenzione consente una produzione in pi? parti consentente ottimizzazioni anche relativamente alla scelta del materiale.

Descrizione del trovato

L'invenzione riguarda un dispositivo di azionamento a motore singolo di un rotore di filatura senza gambo, di un filatoio ad estremit? aperta avente le caratteristiche della definizione introduttiva della rivendicazione 1. Al riguardo secondo l'invenzione con un rotore di filatura senza gambo va inteso un rotore non guidato radialmente meccanicamente .

Con l'ulteriore sviluppo di filatoi a rotore oltre ad un miglioramento qualitativo dei filati prodotti ? importante soprattutto anche aumentare la capacit? di produzione. Una posizione chiave relativamente all'aumento della capacit? di produzione ? assunta al riguardo dal numero di giri del rotore di filatura. Per questo motivo si sviluppano le pi? diverse varianti di azionamento e di supporto per rotori di filatura, per raggiungere un numero di giri decisamente superiori a 100.000 giri al minuto. La riduzione del diametro retorico e della sua massa nonch? delle perdite di attrito non consentono soltanto un pi? alto numero di giri ma anche un ridotto assorbimento energetico per l'azionamento.

A tale riguardo in modo particolarmente vantaggioso ? possibile classificare rotori di filatura senza gambo, eseguiti come indotti di un motore a campo assiale. Un supporto combinato magnetico/gas provvede per perdite di attrito relativamente modeste.

Dal brevetto internazionale WO 92/01096 del genere in questione ? noto un motore a campo assiale con supporto combinato magnetico/gas. Il rotore di filatura con una superficie di supporto opposta all'apertura retorica fronteggia una superficie di supporto lato-statore, distanziata da un traferro. Queste due superfici di supporto formano il supporto combinato magnete/gas. Il motore a campo assiale possiede mezzi lato-statore nonch? lato-rotore per condurre il flusso magnetico per campi magnetici di azionamento e di guida. Lo statore anulare possiede un avvolgimento disposto simmetricamente all'asse di rotazione del rotore, a guisa di segmento per produrre il campo magnetico di azionamento rotante. Questo avvolgimento ? realizzato con il cosiddetto avvolgimento traferrico, ossia esso ? collocato attorno al nucleo statorico sprovvisto di cave, cosicch? si estende nell'ambito della superficie di supporto nel traferro fra nucleo statorico e fondo rotorico. Un avvolgimento traferrico di tale tipo richiede la delimitazione ad una determinata geometria angolare, in quanto a causa delle propriet? non magnetiche del rame ? necessario tenere modesta la larghezza traferrica fra i materiali magnetocondutt ivi del nucleo statorico e il fondo rotorico per limitare la resistenza magnetica. Cos? per un avvolgimento traferrico di tale tipo solitamente viene avvolto soltanto uno strato, laddove solitamente i fili di rame possiedono anche una sezione trasversale appiattita. In tal modo sono limitati il numero degli avvolgimenti per ogni fase e di conseguenza il flusso magnetico ottenibile. Inoltre nel caso di un danneggiamento della superficie di supporto lato-statore ? possibile scoprire e danneggiare direttamente l'avvolgimento sotto corrente. Al riguardo giocano un certo ruolo aggiuntivamente punti di vista tecnici di protezione del lavoro.

Per ovviare agli inconvenienti insuperabili di un avvolgimento traferrico nella forma della grande resistenza magnetica nella zona traferrica e nell'intensit? di campo magnetica, producibile, limitata in seguito al numero massimo di spire, si ? tentato di mettere in opera l'avvolgimento almeno nella zona di supporto in cave del nucleo statorico. Tuttavia ci? ha portato ad un forte riscaldamento locale specialmente delle parti rotoriche conducenti il flusso magnetico. Le conseguenze di questo riscaldamento erano tensioni termiche in seguito a differenti coefficienti di dilatazione termica dei componenti rotorici nonch? una deformazione della superficie di supporto, particolarmente critica per le larghezze traferriche di supporto dell'ordine di centesimi di mm. Un ingrandimento del traferro, necessario per evitare danneggiamenti della superficie di supporto in questo caso, porta ad un deciso aumento del consumo d'aria e quindi del consumo energetico. Utilizzando magneti di azionamento nel rotore di un motore a corrente continua, senza spazzole, per un intervallo di tempo relativamente lungo il riscaldamento pu? portare ad una smagnetizzazione invertibile o non invertibile, dipendente dalla temperatura, oppure ad un distacco del materiale composito della massa magnetica polverulenta dei magneti. Al riguardo va tenuto conto del fatto che i magneti di regola sono incorporati in fibre di carbonio, che a causa della loro cattiva conducibilit? termica non sono in grado di ridurre l'accumulo termico.

L'invenzione si pone pertanto il compito di sviluppare ulteriormente il dispositivo di azionamento noto a motore singolo di un rotore di filatura senza gambo di un filatoio ad estremit? aperta, cosicch? si ottengono una migliore trasmissione di potenza nonch? migliori caratteristiche di funzionamento .

Secondo l'invenzione questo problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione 1. La formulazione impiegata secondo cui i canali si estendono "in sostanza" radialmente, significa che nell'ambito dell'invenzione sono compresi canali che non convergono esattamente sull'asse di rotazione del rotore. Tuttavia per quanto riguarda questo scostamento dall'andamento radiale si tratta di uno scostamento solo modesto.

L'invenzione parte dal concetto che oltre all'onda fondamentale rotante sincronicamente con il rotore, compaiono armoniche, che si estendono nella stessa direzione, ma con velocit? angolare diversa o direzione opposta rispetto all'onda fondamentale e quindi possiedono una velocit? relativa, pi? o meno grande rispetto al rotore, con la conseguenza del riscaldamento dovuto a correnti parassite. Poich? la frequenza entra al quadrato nel calcolo delle perdite per correnti parassite, le correnti parassite ad alte frequenze, dovute all'alto numero di giri, assumono un valore con cui viene fortemente influenzato lo sviluppo di calore.

Con la gi? descritta forma dell'avvolgimento, in cui l'avvolgimento ? inserito in cave del nucleo statorico, gli amp?re-giri per unit? lineare si concentrano sulle aperture delle cave. Conseguentemente il flusso nel traferro ha il carattere di una funzione scalare con spigoli vivi. Corrispondentemente alla disposizione delle cave varia anche la permeanza del traferro, di colpo, nell'ambito delle aperture a cava. Conseguentemente si forma l'esecuzione delle armoniche descritte con frequenze elevate e ampiezze elevate. La conseguenza ? rappresentata dalla rapida smagnetizzazione del giogo rotorico e dei magneti nonch? anche di parti del rotore, non magnetiche, elettroconduttive, con la conseguenza di perdite di potenza e del gi? menzionato riscaldamento.

Con l'esecuzione del nucleo statorico secondo l'invenzione nonch? dell'avvolgimento statorico si riducono le discontinuit? di flusso e forti variazioni della permeanza statorica nella zona traferrica e si riduce decisamente lo sviluppo di calore. Vengono sostanzialmente facilitate la lavorazione e la planarit? della superficie di supporto dello statore. Mancano le tensioni termiche dovute a differenti coefficienti di dilatazione termica. In seguito alla riduzione dei problemi della deformazione della superficie di supporto ? possibile tenere minore il traferro effettivo. Ci? porta al risparmio di aria e quindi al risparmio energetico. Inoltre in seguito alla conseguente minore resistenza magnetica del traferro ? possibile impiegare pi? piccoli magneti di azionamento, che grazie al loro peso ridotto attenuano i problemi di resistenza nel rotore.

Lo spessore del materiale magnetoconduttivo fra i canali e la superficie di supporto (altezza del ponticello) dovr? essere scelto in tal caso cos? modesto che assai rapidamente ? raggiunta una saturazione magnetica e si ottengono perdite di flusso e quindi di potenza il pi? possibile modeste. Il limite inferiore per l'altezza del ponticello risulta da una misura minima del flusso magnetico, per poter livellare sufficientemente la funzione a scalini del flusso rispettivamente della permeabilit?, nonch? per motivi di stabilit? meccanica. A differenza di ci? sul lato dei canali fronteggiante il ponticello formante una parte della superficie di supporto, un giogo per la formazione di un flusso principale magnetico va dimensionato in modo che si ottiene un rapporto fra flusso principale e flusso di dispersione di almeno 10:1, che corrisponde approssimativamente al rapporto fra l'altezza del giogo e l'altezza del ponticello.

Poich? la superficie di supporto lato-statore non viene pi? formata da una massa colata, coprente l'avvolgimento statorico, ma dal nucleo statorico massiccio stesso, esiste la possibilit? di realizzare resistente all'usura la superficie di supporto lato-statore, contemporaneamente, mediante rivestimento o trattamento chimico. Ci? pu? essere importante ad esempio quando in mancanza del gas del supporto il rotore, a velocit? di rotazione ancora alta, poggia sulla superficie di supporto lato-statore.

L'invenzione ? sviluppata ulteriormente in maniera vantaggiosa con le caratteristiche delle rivendicazioni 2 fino a 14.

Il riscaldamento del rotore ? particolarmente alto nella zona marginale, specialmente in seguito alla velocit? relativa delle due superfici di supporto, crescente al crescere della distanza dall'asse di rotazione, e dell'attrito dell'aria in tal modo corrispondentemente crescente. Pertanto in questa zona marginale ? di particolare importanza la riduzione della produzione di calore in seguito alle correnti parassite provocate dalle armoniche. Inoltre con la parziale non chiusura dei canali sul lato di supporto nella zona interna dello statore ? possibile minimizzare lo sviluppo di un flusso di dispersione nell'ambito dei ponticelli, mentre in questa zona il riscaldamento rotorico non comporta un significativo influsso negativo.

La composizione dello statore in pi? parti, come vantaggio principale comporta che ? possibile realizzare in maniera sostanzialmente semplice l'introduzione degli avvolgimenti a partire dal lato canalare aperto. Alternativamente esiste anche la possibilit? di applicare un avvolgimento toroidale sul giogo principale dello statore, laddove le singole parti dell'avvolgimento con l'assemblaggio dello statore vengono impegnate superiormente dai canali in un primo momento aperti.

L'esecuzione del nucleo statorico in pi? parti consente anche di produrlo con differenti materiali. Al riguardo l'impiego di un materiale magnetico in forma di polvere e legato con materiale isolante non soltanto presenta il vantaggio che questo pu? essere prodotto come pezzo sagomato con modesto dispendio e pu? essere sagomato ottimalmente per quanto riguarda le necessarie caratteristiche di utilizzazione. Esso presenta aggiuntivamente il vantaggio che si sono potute tenere modeste le perdite per correnti parassite specialmente le perdite in seguito al flusso di dispersione nell'ambito dei ponticelli coprenti i canali verso il lato di supporto. Ci? risulta dal fatto che le particelle magnetoconduttive, polverizzate, sono reciprocamente isolate e di conseguenza riducono le correnti parassite. Per il flusso principale condotto attraverso il giogo opposto al lato di supporto, il materiale laminato, a basso campo coercitivo, impiegato per questa parte del nucleo statorico, ? vantaggioso con la sua conducibilit? magnetica, buona in seguito alla modesta resistenza magnetica. Poich? tuttavia il pezzo sagomato rivolto verso la superficie di supporto pu? essere ottimalmente adattato al flusso magnetico nella sua conformazione, anche in questa parte la resistenza magnetica pu? essere limitata cosi fortemente che ? possibile minimizzare le perdite dipendenti dalla minore permeanza. In tal modo da ultimo ? possibile limitare il flusso necessario per il funzionamento del motore a campo assiale, il che porta contemporaneamente alla riduzione delle perdite nel rame.

Esiste tuttavia la possibilit? di produrre anche la parte del nucleo statorico (giogo) opposta alla superficie di supporto e formante il giogo, con un materiale in polvere magnetico legato con materiale isolante. In questo caso il giogo rispetto ad una parte fatta di materiale laminato dovrebbe essere realizzato leggermente sovradimensionato per compensare la minore permeanza nel giogo. Contemporaneamente in seguito alla conformazione quasi a piacere, possibile con questo materiale, sussisterebbe la possibilit? di arrotondare corrispondentemente il giogo nella parte inferiore, per ridurre anche in tal modo le perdite nel rame. Questa possibilit? della conformazione a piacere ? fortemente limitata nel caso di un laminato, la cui stratificazione viene prodotta mediante avvolgimento. L'esecuzione del nucleo statorico in pi? parti comporta aggiuntivamente la possibilit? di disaccoppiare fra di loro meccanicamente i componenti statorici. Cos? ad esempio la parte del nucleo statorico rivolta verso la superficie di supporto pu? essere sospesa elasticamente rispetto all'altra parte statorica, rispettivamente alla cassa del motore. Di conseguenza ? possibile migliorare il comportamento vibratorio del motore, in quanto viene ridotta l'ampiezza di eventuali vibrazioni rotoriche in seguito alla minore massa della parte assorbente l'energia vibratoria dal rotore.

Questo disaccoppiamento meccanico nel caso pi? semplice ? possibile anche in quanto fra le parti statoriche ? previsto uno strato elastico vantaggiosamente magnetoconduttivo, che senza apprezzabili perdite magnetiche disaccoppia meccanicamente fra di loro le due parti del nucleo statorico. In tal caso lo strato elastico contemporaneamente ha un effetto ammortizzatore.

L'applicazione dell'esecuzione secondo l'invenzione dello statore include la possibilit? di disporre di avvolgimenti in piani differenti che portano rispettivamente ad un flusso anulare tangenziale nel giogo corrispondentemente alla rotazione di azionamento oppure ad un flusso assiale circolante nel giogo. Entrambe le varianti di flussi magnetici sono adatte per questo azionamento.

Nel caso di un avvolgimento statorico estendentesi parallelamente alla superficie di supporto i singoli avvolgimenti possono essere applicati su nuclei singoli a segmento, che in base alla loro disposizione anulare da entrambi i lati sono coperti in modo che essi formano i canali radiali secondo l'invenzione. I nuclei fatti di un materiale composito possono essere cotti insieme all'avvolgimento. Queste bobine prefabbricate vengono connesse con una piastrina circuitale. In tal modo ? possibile realizzare una produzione assai razionale dell'intero nucleo statorico.

La conformazione quasi a piacere, gi? menzionata nell'impiego del materiale in polvere magnetico legato con materiale isolante, consente anche di applicare nicchie in corrispondenza di punti a piacere in cui ? possibile inserire ad esempio sostegni elastici o sensori. Inoltre ? possibile integrare l'adduzione del gas direttamente nel nucleo statorico. Al riguardo ? vantaggioso inserire in aperture presagomate passanti tubicini, che sboccano nella superficie di supporto lato-statore e vengono raccordati ad un sistema di alimentazione ad aria compressa. Aperture di uscita del gas di tale tipo, che sboccano a distanza relativamente grande dall'asse di rotazione, presentano il vantaggio di un pi? sicuro supporto specialmente per rotori relativamente grandi. Inoltre l'apertura centrale del nucleo statorico con il risultato della riduzione della resistenza magnetica pu? essere tenuta piccola.

L'invenzione verr? illustrata dettagliatamente nel seguito in base ad esempi di realizzazione.

In particolare:

la Fig. 1 mostra una vista prospettica di uno statore con la disposizione canalare secondo l'invenzione nonch? l'avvolgimento ,

la Fig. 2 mostra una rappresentazione esplosa di una variante di uno statore secondo l'invenzione, in cui lo statore ? formato da pi? parti prefabbricate,

la Fig. 3 mostra un'ulteriore variante di uno statore secondo l'invenzione con andamento dell'avvolgimento alternativo rispetto alla Fig. 2,

la Fig. 4 mostra un'ulteriore alternativa di uno statore secondo l'invenzione, in pi? parti, con conformazione specifica,

la Fig. 5 mostra un'ulteriore variante di uno statore secondo l'invenzione con una disposizione di singoli nuclei a segmento,

le Figg. 5a fino a 5c mostrano una rappresentazione dell'andamento plurifase dell'avvolgimento per uno statore rappresentato in Fig. 5,

la Fig. 6 mostra una sezione attraverso uno statore secondo l'invenzione con i suoi componenti centrali inclusa una modificata adduzione del gas alla superficie di supporto, e la Fig. 7 mostra l'andamento della permeanza nonch? degli amp?re-giri per unit? di lunghezza in dipendenza dell'angolo di rotazione .

In un primo momento in base alla Fig. 7 si illustrer? brevemente guale andamento della permeanza e degli amp?re-giri per unit? di lunghezza si ottiene quando l'avvolgimento del nucleo statorico avviene in cave magneticamente aperte verso il lato di supporto. A questo punto si richiama l'attenzione sul fatto che una chiusura delle cave mediante materiale non magnetoconduttivo con lo scopo del raggiungimento di una superficie il pi? possibile liscia, non comporta influenze sull'andamento di permeanza e degli amp?re-giri per unit? di lunghezza.

Con il contrassegno 102 ? rappresentata la curva dell'andamento della permeanza ? in dipendenza dell'angolo di rotazione Con 102' sono indicati rispettivamente i crolli di permeanza nella zona delle cave. La curva 103 degli amp?re-giri per unit? di lunghezza rispettivamente per gli stessi angoli presenta gradini a spigoli vivi in quanto essa si concentra sulle cave del nucleo statorico. Con la risultante funzione a gradini del flusso si verifica la formazione di armoniche con alte frequenze e ampiezze. Da ci? risultano di nuovo perdite elevate nel rotore nonch? il relativo riscaldamento con le ulteriori conseguenze gi? descritte.

La Fig. 1 mostra uno statore compatto 1, il cui nucleo statorico 2 possiede canali radiali 4. Questi canali 4 sono separati rispettivamente mediante ponticelli 5 rispetto alla superficie di supporto 2' lato-statore del nucleo statorico 2 (con 2' ? indicata soltanto una parte della superficie di supporto lato-statore integrata da elementi costruttivi situati all'interno del nucleo statorico anulare 2). L'avvolgimento plurifase 3 ? posato attraverso i canali 4 nel nucleo statorico 2. In tal caso rispetto al noto avvolgimento traferrico ? possibile sia una forma a piacere della sezione trasversale del filo di rame formante l'avvolgimento sia anche un avvolgimento multistrato. In tal modo ? possibile aumentare decisamente l'intensit? di campo magnetico dipendente dal numero di spire, per cui ? possibile ottenere una potenza del motore corrispondentemente alta. In tal modo l'impiego dello statore non viene limitato a motori a corrente continua senza spazzole ma pu? essere esteso senz'altro a motori ad isteresi o motori asincroni.

Con i ponticelli 5, nei quali si ottiene un flusso di dispersione magnetico, vengono livellate decisamente le curve 102 e 103 descritte nella Fig. 7 e corrispondentemente illustrate. Questo livellamento delle curve fa s? che vengano fortemente indebolite le armoniche sovrapponentisi all'onda fondamentale servente all'azionamento. Questo indebolimento delle armoniche a sua volta porta direttamente alla riduzione delle perdite per correnti parassite nonch? del riscaldamento sul lato rotorico. Per mantenere modeste le perdite lato-statore per effetto del flusso di dispersione nell'ambito dei ponticelli 5, dovr? essere assai modesta l'altezza di questi ponticelli 5. Conseguentemente in modo relativamente veloce si arriva alla saturazione magnetica nell'ambito dei ponticelli, per cui ? possibile limitare decisamente il flusso di dispersione menzionato. L'altezza del giogo conducente il flusso principale e che si estende essenzialmente fra i canali 4 ed il lato inferiore 2" del nucleo statorico 2 fronteggiante la superficie di supporto 2', dovr? essere pari ad almeno 10 volte l'altezza dei ponticelli 5. Corrispondentemente a ci? il flusso principale in tal modo trasmesso rispetto al flusso di dispersione trasmesso mediante i ponticelli sar? parimenti pari almeno a 10 volte. A seconda delle esigenze ? possibile modificare questo rapporto per poter influenzare con ci? in maniera mirata le propriet? del motore. Al riguardo giocano un certo ruolo soprattutto considerazioni del possibile e non nocivo riscaldamento rotorico rispetto a perdite tollerabili nell'ambito dei ponticelli del nucleo statorico. Tuttavia si deve partire dal fatto che le perdite lato-statore comparenti nell'ambito dei ponticelli sono minori della riduzione di potenza sul lato rotorico. Nella Fig. 1 ? anche riconoscibile che le condutture 6 per l'adduzione del gas nella intercapedine di supporto sono portate direttamente attraverso il nucleo statorico 2. Queste condutture 6 del gas con le loro aperture di uscita 6' del gas sboccano nell'ambito della superficie di supporto 2'. Le condutture del gas 6 si estendono nella sezione trasversale statorica rispettivamente fra i canali 4. Al riguardo pu? trattarsi o di fori passanti oppure anche di tubicini inseriti nel materiale del nucleo statorico 2. Tali tubicini vengono impiegati soprattutto quando per il nucleo statorico 2 si impiega un materiale in polvere magnetico e legato con materiale isolante. Questo materiale presenta soprattutto anche il vantaggio che pu? essere senz'altro prodotta la forma statorica includente soprattutto i canali 4. Al riguardo ? possibile produrre anche corrispondenti aperture passanti, nelle quali si possono inserire quindi i tubicini formanti le condutture del gas 6.

Se si impiega per il nucleo statorico 2 il materiale menzionato allora si hanno anche ulteriori possibilit? relativamente alla foggiatura, laddove queste possibilit? vengono illustrate dettagliatamente ulteriormente in seguito in relazione alla Fig. 4.

Una cavit? cilindrica 7 all'interno del nucleo statorico 2 serve ad alloggiare parti centrali dello statore, soprattutto mezzi per produrre campi magnetici di guida.

Ulteriori chiarimenti al riguardo vengono forniti in relazione alla Fig. 6.

Nella variante rappresentata in Fig. 2 di uno statore 8 secondo l'invenzione, una parte statorica superiore 9 (in tal caso parte statorica "superiore" non significher? che questa parte nello stato montato deve stare necessariamente superiormente, ma si riferisce soltanto alla rappresentazione nei disegni) ? dotata di canali aperti radiali 10. Questa parte statorica 9 possiede una superficie di supporto 9' nonch? ponticelli 9" fra i canali 10 e questa superficie di supporto 9'. Nel centro della parte statorica superiore 9 di forma anulare si trova una cavit? cilindrica 11, che dopo l'assemblaggio dello statore 8 ? allineata con la cavit? cilindrica 31 di un giogo 30 e serve ad alloggiare dispositivi centrali, come ? gi? stato descritto in relazione alla Fig. 1.

Il giogo 30 anche qui presenta un'altezza pari ad un multiplo dell'altezza dei ponticelli 9" per produrre il corrispondente rapporto fra flusso di dispersione e flusso principale.

Avvolgimenti I2a fino a 12c per le tre fasi di un motore a corrente continua senza spazzole vengono messi in opera prima dell'applicazione del giogo 30 attraverso i canali 10 della parte statorica 9 nella disposizione rappresentata in Fig. 2. Successivamente connessioni 14, 16, 19, 21, 26 e 24 vengono accoppiate con corrispondenti contatti, non rappresentati in dettaglio, di una piastrina circuitale 28 presentante un'apertura 28' coincidente con la cavit? cilindrica 31. Anche i collegamenti di linea 17, 22, 27 in maniera di per s? nota possono essere collegati tramite questa piastrina circuitale 28. La piastrina circuitale 28 da parte sua possiede linee di connessione 29 per le tre fasi collegate con il corrispondente sistema di alimentazione energetico del motore a campo assiale, ad esempio una uscita di invertitore.

Bobine 13, 19, 18, 20, 23 e 25 sono disposte parallelamente alla superficie di supporto 9'. In tal modo a differenza di un flusso anulare tangenziale, come quello che si ottiene per la disposizione di avvolgimento conforme al primo esempio di realizzazione, si produce un flusso assiale circolante nel giogo. Entrambi i tipi di flusso sono adatti per il funzionamento di un motore a campo assiale.

L'esecuzione in pi? parti del giogo statorico secondo la Fig. 2 consente di produrre la parte statorica superiore 9 con materiale magnetico in polvere e legato con materiale isolante, e il giogo 30 con un materiale laminato e a basso campo coercitivo. Conseguentemente in primo luogo per la parte statorica superiore 9 ? possibile utilizzare la sagomatura semplice e quasi a piacere del materiale mentre per il giogo 30 ? possibile utilizzare il vantaggio della minore resistenza magnetica per la conduzione del flusso principale. Al riguardo va tenuto conto del fatto che il giogo 30 non impone requisiti alla sagomatura e ? senz'altro realizzabile la sua stratificazione mediante avvolgimento. Inoltre nella parte statorica superiore 9 si utilizza anche la minore permeanza per limitare ulteriormente il flusso di dispersione nell'ambito dei ponticelli 9".

La Fig. 3 mostra un'ulteriore variante dell'invenzione, in cui uno statore 32 reca un avvolgimento analogo al primo esempio. In questo caso per meglio applicare l'avvolgimento parimenti lo statore ? unicamente formato da due parti, una parte statorica superiore 33 ed un giogo 37. Tuttavia in tal caso l'applicazione dell'avvolgimento rispetto al primo esempio ? attuabile in modo sostanzialmente semplice. A differenza del secondo esempio di realizzazione l'avvolgimento 38 viene applicato sul giogo 37, mentre la parte statorica superiore 33 con i propri canali 34 racchiude la parte dell'avvolgimento 38 rivolta verso la superficie di supporto 33'.

Sia la parte statorica superiore 33 che il giogo 37 possiedono cavit? cilindriche concentriche 35 e 39. Tuttavia la cavit? cilindrica 35 possiede un diametro minore della cavit? cilindrica 39. Ci? risulta dal fatto che in questa cavit? cilindrica 35 della parte statorica superiore 33 non si estende pi? alcun avvolgimento e conseguentemente l'intero diametro di questa cavit? 35 ? disponibile per l'introduzione di parti centrali nello statore 32.

Ponticelli 33" anche qui presentano un'altezza solo assai modesta rispetto all'altezza del giogo per minimizzare il flusso di dispersione.

I canali 34 della parte statorica superiore 33 a differenza degli esempi precedenti non sono chiusi fino alla cavit? cilindrica 35 ma possiedono anzi rientranze 36 a ponticello estendentisi a partire dalla cavit? centrale 325. Queste rientranze 36 a ponticello portano al fatto che in questa zona si impedisce il flusso di dispersione scavalcante i canali 34.

Conseguentemente in questa zona vengono in verit? non soppresse armoniche che producono correnti parassite e si ottengono per effetto delle cave aperte. Tuttavia nella zona vicina al centro del rotore ci? non ? cos? problematico in quanto la velocit? relativa fra rotore e statore decisamente minore rispetto alle zone esterne, provoca anche soltanto un modesto riscaldamento per effetto dell'attrito dell'aria. Le zone esterne critiche del rotore con elevato riscaldamento in seguito all'attrito dell'aria non vengono cos? fortemente riscaldate dalla soppressione delle armoniche mediante i ponticelli 33" per induzione magnetica. A seconda della grandezza del rotore, del materiale, del tipo di motore e del numero di giri del rotore ? possibile ottimizzare di volta in volta l'altezza ed anche la lunghezza radiale dei ponticelli 33". Al riguardo va sempre tenuto conto del fatto che le perdite vengono tenute modeste ed il riscaldamento non supera un valore critico.

Un quarto esempio di realizzazione secondo la Fig. 4 ? simile al secondo esempio di realizzazione in quanto l'avvolgimento viene applicato sulla parte statorica superiore 41 ed ? disposto parallelamente alla superficie di supporto 41'. Tuttavia le singole bobine 44 e 45 si estendono rispettivamente soltanto su una parete intermedia fra due canali vicini 43. In tal modo il campo rotante per effetto della disposizione di queste bobine pu? aver luogo in soltanto due piani rispetto a tre piani in Fig. Le bobine 44 e 45 sono connesse tramite una piastrina circuitale 46 collegata da parte sua tramite linee di connessione 47 con l'alimentazione energetica del motore. La connessione delle bobine 44 e 45 corrisponde alla connessione rappresentata nelle Figg. 5a fino a 5c, in merito alla quale verranno forniti maggiori dettagli in relazione al seguente esempio di realizzazione.

Lo statore 40 secondo la Fig. 4 ? realizzato in verit? in pi? parti ma non soltanto nella sua parte statorica superiore 41 ma anche nel suo giogo 48 ? fatto con un materiale magnetico polverulento e legato con materiale isolante. La sezione trasversale 50 del giogo 48 tuttavia a differenza della forma del giogo mostrata nei precedenti esempi di realizzazione presenta un deciso arrotondamento. Questo arrotondamento possibile sulla base del materiale porta alla riduzione della resistenza magnetica. Un ulteriore accorgimento per ridurre la resistenza magnetica del materiale che rispetto ad un materiale laminato presenta una minore permeanza, consiste nell'ingrandimento dell'altezza del giogo. Questa altezza del giogo pu? essere anche decisamente ingrandita rispetto alla rappresentazione in Fig. 4. Anche qui ? possibile senz'altro determinare valori ottimali relativamente alle caratteristiche di funzionamento del motore.

Oltre alla sagomatura modificata del giogo 48 in Fig. 4 ? anche riconoscibile che la parte statorica superiore 41 nella sua forma si scosti parimenti dai precedenti esempi di realizzazione. Anche questa sagomatura serve alla guida ottimale del flusso magnetico con lo scopo della riduzione della resistenza magnetica.

Per il montaggio dello statore 40, come negli esempi precedenti, si ? provveduto affinch? le cavit? centrali 42 e 49 nonch? la rientranza anulare 46' della piastrina circuitale 46 siano reciprocamente allineate per consentire il semplice inserimento di parti statoriche centrali.

In un ulteriore esempio di realizzazione rappresentato in Fig. 5 la parte statorica superiore ? formata unicamente da un disco 52 con una rientranza centrale 52". Questo disco 52 contiene anche una parte della superficie di supporto 52' lato-statore. L'avvolgimento ? qui applicato su sei segmenti 53 distribuiti sul contorno dello statore 51 durante il suo montaggio. In tal caso in Fig. 5 sono rappresentati soltanto due di questi segmenti 53 e ci? per motivi di chiarezza.

I segmenti 53 vengono formati da nuclei 54 e rispettivamente due bobine sovrapposte. I nuclei 5' fatti di un materiale composito possono essere cotti insieme alle bobine. Queste bobine prefabbricate vengono connesse con una piastrina circuitale 83. Collegando le parti dello statore 51 fra i segmenti 53 fra di loro distanziati si formano parimenti i canali prefabbricati nei precedenti esempi di realizzazione. Lo spessore del disco 52 porta direttamente all'altezza del ponticello che dovr? stare nel rapporto corrispondente rispetto all'altezza del giogo 85. La rientranza centrale 52" del disco 52, una rientranza centrale 83' della piastrina circuitale 83 ed una cavit? cilindrica 86 del giogo 85 con l'assemblaggio dovranno essere di nuovo allineate per poter introdurre le parti statoriche centrali. La piastrina circuitale 83 anche qui ? dotata di linee di connessione 84 per l'alimentazione elettrica. La disposizione delle bobine ed il loro cablaggio sono riconoscibili essenzialmente dalle figure 5a fino a 5c, laddove sono rappresentate le tre fasi possibili con salti di fase di rispettivamente 120?.

Se per la fase rappresentata in Fig. 5a si applica l'angolo ? = 0?, la fase in Fig. 5a ? ? = 120? e in Fig. 5c = 240?.

Con le frecce ? riconoscibile la rispettiva direzione del flusso di corrente. Nella zona di contatto di vicine bobine percorse da corrente ? riconoscibile che ? opposta la direzione del flusso di corrente, per cui si eliminano reciprocamente i corrispondenti campi magnetici. Ci? agisce come se vicine bobine percorse da corrente praticamente formino una direzione di flusso e conseguentemente siano equiparabili a rispettivamente un'unica bobina. Ci? riguarda le bobine 61 e 69, 55, 67, 57 e 71, 73 e 73, 75, 77 nonch? 79 e 81. Le connessioni 56, 68, 62, 70, 58, 72, 64, 7', 76, 78, 8? e 82 sono connesse rispettivamente con la piastrina circuitale 53 rappresentata in Fig. 5. Parimenti le rispettive bobine vicine sono connesse fra di loro vantaggiosamente tramite la piastrina circuitale 83, cosicch? si ottiene la direzione del flusso di corrente rappresentata mediante frecce.

Nella Fig. 6 ? rappresentato uno statore completo 87 contenente anche i componenti statorici centrali. Questi componenti centrali, soprattutto magneti per produrre campi magnetici di guida, ossia campi magnetici di sostegno e di centraggio, per tali motori a campo assiale sono impiegabili in maniera particolarmente vantaggiosa in prossimit? dell'asse di rotazione rotorico.

Una parte statorica superiore 88 ed un giogo 89 sono collegati fra di loro tramite uno strato elastico 90 per cui essi sono reciprocamente disaccoppiati meccanicamente. Ci? significa che ad esempio il giogo 89 ? montato fisso sulla cassa rotorica, mentre la parte statorica superiore 88 ? fissata unicamente tramite questo strato elastico 90 e di conseguenza pu? vibrare nell'ambito di limiti preassegnati, indipendentemente dal giogo 89, rispettivamente dalla cassa rotorica. Conseguentemente la parte statorica superiore 88, presentante una massa sostanzialmente minore rispetto ad uno statore compatto, ha la possibilit? di sostenere vibrazioni rotoriche, per cui pu? migliorare significativamente la regolarit? di funzionamento del rotore. Questo effetto viene ulteriormente esaltato in quanto la parte statorica superiore 88 per mezzo di un ulteriore strato elastico 88" ? disaccoppiata meccanicamente anche dalla parte centrale 98. Si osservi al riguardo anche che la disposizione magnetica centrale per la produzione dei campi magnetici di guida dovr? essere disaccoppiata dai campi magnetici di azionamento, per limitare decisamente soprattutto un influenzamento dei campi magnetici costanti dei magneti di guida da parte dei campi magnetici dei magneti di azionamento esterni, presentanti un componente variabile temporalmente e spazialmente. Dettagli di un disaccoppiamento meccanico nell'ambito dello statore sono gi? stati tuttavia descritti nella domanda di brevetto tedesco P 43 42 582.8, per cui ? possibile fare qui a meno di ulteriori chiarimenti.

La sezione rappresentata in Fig. 6 ? effettuata fra due canali all'interno dei quali si estendono gli avvolgimenti statorici. Gli avvolgimenti sono incorporati in una massa colata 88. La parte centrale 98 dello statore 87 nell'ambito della superficie di supporto 88' possiede un magnete centrale 93, che distanziato da una massa isolante 92 ? circondato da un magnete anulare 101. Su questa disposizione magnetica ? disposto uno strato di copertura 100 avente lo scopo di proteggere i magneti da danneggiamento. Sul lato posteriore della disposizione magnetica ? presente un giogo 91 che dovr? condurre i campi magnetici di guida. Una corrispondente disposizione magnetica pu? essere parimenti prevista sul contrapposto lato di supporto sul rotore. Poich? tuttavia tali disposizioni sono note fra l'altro dal brevetto internazionale WO 92/01096 del genere in questione si ? fatto qui a meno della rappresentazione del rotore.

Nella parte centrale 98 inoltre ? presente un recipiente 97 del gas per il gas necessario per il supporto magnete-gas. Da questo recipiente del gas 97 si diparte una conduttura di collegamento 94 che sbocca in un canale anulare 95. Da questo canale anulare di nuovo si diramano condutture del gas angolate 94, che nell'ambito della superficie di supporto 88' sboccano ad uguali distanze reciproche e concentricamente rispetto all'asse di rotazione del rotore. Questa disposizione di condutture di adduzione del gas all'esterno della parte centrale 98 dello statore 87 in primo luogo comporta il vantaggio che specialmente per grandi rotori ? possibile contrastare movimenti oscillatori. Inoltre l'apertura centrale nella parte superiore 88 del giogo pu? essere eseguita con un diametro minore in quanto attraverso questa apertura non dovranno pi? passare le condutture di adduzione del gas. Questo minore diametro interno della parte superiore 88 del giogo contribuisce alla riduzione della resistenza magnetica. Il recipiente del gas 97 tramite una conduttura di adduzione del gas 99 ed un tubo flessibile 99', raccordato ad essa, ? collegata con un sistema centrale di alimentazione del gas qui non rappresentato.

L'impiego di materiale magnetico in polvere e legato con materiale isolante oltre al vantaggio della sagomatura ottimale per la conduzione del flusso magnetico, rispettivamente per la riduzione della resistenza magnetica, presenta anche il vantaggio di montare in punti a piacere sostegni, sensori o similari, in quanto si prevedono al riguardo nicchie corrispondenti.

Claims (14)

1. Rivendicazioni l. Dispositivo di azionamento a motore singolo di un rotore di filatura senza gambo di un filatoio ad estremit? aperta, laddove il rotore di filatura ? eseguito come indotto di un motore a campo assiale e con una superficie di supporto opposta all'apertura rotorica fronteggia una superficie di supporto lato-statore distanziata mediante un traferro, e con questa superficie di supporto lato-statore forma un supporto combinato a magnete/gas, laddove sono previsti mezzi lato-statore nonch? lato-rotore per condurre il flusso magnetico per campi magnetici di azionamento e di guida e lo statore a forma di anello presenta un avvolgimento, disposto a guisa di segmento simmetricamente all'asse di rotazione del rotore, per produrre il campo di azionamento rotante, caratterizzato dal fatto che l'avvolgimento (3; 13, 18, 19, 20, 23, 25; 38; 44, 45; 55, 57, 61, 63, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81) ? guidato da canali (4; 10; 34; 43), che si estendono in sostanza radialmente nel nucleo statorico (2; 9; 33; 41; 51; 87) e almeno su una parte della loro lunghezza sono chiusi mediante materiale magnetoconduttivo.
2. 2. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i canali (34) nella parte esterna della loro lunghezza sono chiusi mediante materiale magnetoconduttivo.
3. 3. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il nucleo statorico (9, 33, 41, 51, 87) ? assemblato assialmente con pi? parti, in modo che i canali (10, 34, 43) aperti per l'introduzione dell'avvolgimento, sono chiudibili soltanto con l'assemblaggio delle parti.
4. 4. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la parte (9, 33, 41, 54, 88), formante i canali (4, 10, 34, 43) del nucleo statorico (2, 8, 32, 40, 51, 87) ? fatta di un materiale magnetico in polvere e legato con materiale isolante.
5. 5. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 3 oppure 4, caratterizzato dal fatto che la parte (30, 37, 85, 89) del nucleo statorico (8, 32, 51), che si raccorda assialmente ai canali (4, 10, 34, 43), ? opposta alla superficie di supporto e forma il giogo, ? fatta di materiale laminato a basso campo coercitivo.
6. 6. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo una delle rivendicazioni da 3 fino a 5, caratterizzato dal fatto che la parte (9, 33, 41, 54, 88) del nucleo statorico rivolta verso la superficie di supporto ? disaccoppiata meccanicamente dal rimanente nucleo statorico, in modo che si ottiene un'autonoma capacit? vibratoria.
7. 7. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le parti (88, 89) sono accoppiate tra di loro tramite uno strato elastico (90).
8. 8. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che lo strato elastico (90) ? magnetoconduttivo.
9. 9. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo una delle rivendicazioni da 3 fino a 8, caratterizzato dal fatto che una parte (9, 33, 41, 88) del nucleo statorico (8, 32, 40, 87), contenente la superficie di supporto (9', 33', 41', 88') lato-statore, sul lato opposto alla superficie di supporto possiede cave radiali aperte (10, 34, 43), che con l'assemblaggio assiale del nucleo statorico sono chiudibili mediante l'altra parte (30, 37, 85, 89) del nucleo statorico formante giogo.
10. 10. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 9, caratterizzato dal fatto che l'avvolgimento (3, 38), disposto a segmento, dello statore (1, 32) ? eseguito toroidale e le spire sono situate in piani disposti perpendicolarmente alla superficie di supporto.
11. 11. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 9, caratterizzato dal fatto che l'avvolgimento (13, 18, 19, 20, 23, 25, 44, 45, 55, 57, 61, 63, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81) disposto a segmento dello statore (8, 40, 51) ? eseguito in modo che le spire sono disposte in modo da estendersi in un piano parallelo alla superficie di supporto.
12. 12. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che gli avvolgimenti sono applicati su singoli nuclei (54) a segmento, che sono disposti ad anello e possono essere assemblati assialmente con un anello (52) lato-supporto e con la parte (85) dello statore (51) formante giogo formando i canali radiali.
13. 13. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 12, caratterizzato dal fatto che canali di adduzione del gas (6, 94), disposti concentricamente, per il trasporto del gas di sostegno del supporto di magnete/gas si estendono attraverso le parti dello statore (1, 87) situate fra i canali chiusi magneticamente .
14. 14. Dispositivo di azionamento a motore singolo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che anche la parte (2, 48) formante giogo del nucleo statorico ? fatta di materiale magnetico in polvere e legato con materiale isolante e i canali (6) di adduzione del gas si estendono come fori passanti diritti attraverso l'intero nucleo statorico (2).