ITMI962270A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE WITH A DEVICE FOR THE REDUCTION OF THE NOISE GENERATED - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Macchina elettrica rotante con un dispositivo per la riduzione del rumore generato" Description of the industrial invention entitled: "Rotating electric machine with a device for the reduction of the generated noise"
Riassunto del trovato Summary of the finding
Macchina elettrica rotante (1), con un dispositivo per la riduzione del rumore comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico (6) ed una carcassa (3) statorica, prevedendo che elementi elastici (7) sono interposti tra il nucleo magnetico (6) e la carcassa statorica (3). Rotating electric machine (1), with a device for noise reduction comprising a stator composed of a magnetic core (6) and a stator casing (3), providing that elastic elements (7) are interposed between the magnetic core (6) and the stator housing (3).
(Figura 1). (Figure 1).
Descrizione del trovato Description of the finding
L'invenzione concerne una macchina elettrica rotante con un dispositivo per la riduzione del rumore generato, comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico ed una carcassa statorica. The invention relates to a rotating electric machine with a device for reducing the generated noise, comprising a stator composed of a magnetic core and a stator casing.
E' noto che una macchina elettrica rotante prevede un rotore supportato da cuscinetti collegati ad uno statore, poggiante mediante una carcassa ad un basamento e può essere attrezzata con un convertitore elettronico a frequenza variabile per l'alimentazione elettrica. It is known that a rotating electric machine has a rotor supported by bearings connected to a stator, resting by means of a casing on a base and can be equipped with an electronic converter with variable frequency for the electrical supply.
E' anche noto che le macchine elettriche rotanti comandate da convertitori elettronici a frequenza variabile sono più adattabili alle diverse condizioni di esercizio delle macchine elettriche alimentate alla frequenza fissa di rete. It is also known that rotating electrical machines controlled by variable frequency electronic converters are more adaptable to the different operating conditions of electrical machines fed at the fixed network frequency.
Queste macchine elettriche hanno però lo svantaggio di essere più rumorose. However, these electric machines have the disadvantage of being noisier.
Infatti le grandezze elettriche di alimentazione delle macchine elettriche, da cui discendono le forze elettromagnetiche che movimentano le parti rotanti, hanno uno spettro armonico molto denso ed esteso a frequenze interessanti un ampio campo sonoro. Le forze elettromagnetiche derivanti, di tipo alternato influenzano gli inserti strutturali meccanici della macchina elettrica rotante dando origine all'emissione di indesiderato rumore. Questo rumore si divide in un rumore del tipo strutturale, cioè una vibrazione delle superfici della macchina e del basamento, ed un rumore del tipo aereo, cioè onde sonore generate dalle superfici vibranti. In fact, the electrical power supply quantities of the electric machines, from which the electromagnetic forces that move the rotating parts descend, have a very dense harmonic spectrum and extended to frequencies involving a wide sound field. The resulting electromagnetic forces, of the alternating type, affect the mechanical structural inserts of the rotating electric machine, giving rise to the emission of unwanted noise. This noise is divided into a noise of the structural type, that is a vibration of the surfaces of the machine and of the base, and a noise of the aerial type, that is, sound waves generated by the vibrating surfaces.
Essendo sempre più sentita la necessità di ridurre il rumore negli ambienti di lavoro e nei mezzi di trasporto, soprattutto se destinati al trasporto di passeggeri, ed essendo per ovvie ragioni, vitale la riduzione del rumore aereo e del rumore strutturale in veicoli militari, il rumore- generato dalle note macchine elettriche rotanti costituisce una limitazione al loro utilizzo. As the need to reduce noise in workplaces and means of transport is increasingly felt, especially if intended for the transport of passengers, and the reduction of airborne noise and structural noise in military vehicles being vital for obvious reasons, noise - generated by the known rotating electrical machines constitutes a limitation to their use.
Attualmente vengono ridotte le vibrazioni, trasmesse dai macchinari rotanti alle strutture portanti, mediante l'interposizione tra i piedi della macchina elettrica ed il basamento di inserti elastici antivibranti. Vibrations are currently reduced, transmitted by the rotating machinery to the load-bearing structures, by interposing elastic anti-vibration inserts between the feet of the electric machine and the base.
Questa soluzione non impedisce alle forze generate all'interno della macchina elettrica rotante di mettere in vibrazione le superiici esterne della macchina, producendo indesiderate onde sonore. This solution does not prevent the forces generated inside the rotating electric machine from vibrating the external surfaces of the machine, producing unwanted sound waves.
Scopo della presente invenzione è di ovviare agli inconvenienti dello stato della tecnica ed in particolare di ridurre le vibrazioni che si trasmettono all'esterno del macchinario rotante, sia come onde sonore che come vibrazioni al basamento ed alla struttura portante. The object of the present invention is to obviate the drawbacks of the state of the art and in particular to reduce the vibrations that are transmitted to the outside of the rotating machinery, both as sound waves and as vibrations to the base and to the supporting structure.
Gli scopi del trovato vengono raggiunti mediante una macchina elettrica rotante, con un dispositivo per la riduzione del rumore generato, comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico ed una carcassa statorica, caratterizzata dal fatto che tra il nucleo magnetico e la carcassa statorica sono interposti inserti elastici. The purposes of the invention are achieved by means of a rotating electric machine, with a device for reducing the generated noise, comprising a stator composed of a magnetic core and a stator casing, characterized in that inserts are interposed between the magnetic core and the stator casing. rubber bands.
Al fine di distribuire in modo uniforme sugli inserti elastici il peso del nucleo magnetico di statore e le forze elettrodinamiche alternate generate nello statore, gli inserti elastici sono disposti, nella carcassa statorica, lungo tutta la circonferenza. In order to distribute the weight of the stator magnetic core and the alternating electrodynamic forces generated in the stator uniformly on the elastic inserts, the elastic inserts are arranged along the entire circumference in the stator casing.
Si realizza così vantaggiosamente un letto di supporto elastico sul quale appoggia il nucleo magnetico di statore. In una forma realizzativa vantaggiosa gli inserti elastici sono supportati circonferenzialmente lungo anelli di supporto del nucleo magnetico. An elastic support bed is thus advantageously provided on which the stator magnetic core rests. In an advantageous embodiment, the elastic inserts are circumferentially supported along support rings of the magnetic core.
Vantaggiosamente gli inserti elastici appoggiano in sedi realizzate sulla carcassa statorica. Advantageously, the elastic inserts rest in seats made on the stator casing.
Con ulteriore vantaggio gli inserti elastici hanno forma ad arco. With an added advantage, the elastic inserts have an arch shape.
E' un ulteriore vantaggio il fatto che gli inserti elastici sono uniti con la sede presente nella carcassa statorica con accoppiamento geometrico. A further advantage is the fact that the elastic inserts are joined with the seat present in the stator casing with positive coupling.
Dovendo sorreggere dei carichi anche elevati diretti sia radialmente che tangenzialmente che assialmente alla macchina elettrica rotante, gli inserti elastici sono realizzati come corpi compositi. Having to support even high loads directed both radially and tangentially and axially to the rotating electric machine, the elastic inserts are made as composite bodies.
Vantaggiosamente gli inserti elastici sono realizzati con strati di materiale elastico, come il materiale sintetico o la gomma naturale, interposti a strati di materiale solido e rigido. Advantageously, the elastic inserts are made with layers of elastic material, such as synthetic material or natural rubber, interposed with layers of solid and rigid material.
Vantaggiosamente gli inserti elastici presentano sezione a V. Advantageously, the elastic inserts have a V-shaped section.
Per permettere la facile sostituzione degli inserti elastici, ad esempio a causa di deterioramenti termici dei materiali elastici, e per ridurre i tempi di fermomacchina, gli inserti elastici sono collegati agli anelli di supporto del nucleo magnetico in modo amovibile. To allow easy replacement of the elastic inserts, for example due to thermal deterioration of the elastic materials, and to reduce machine downtime, the elastic inserts are connected to the support rings of the magnetic core in a removable way.
Vantaggiosamente la sede realizzata sulla carcassa statorica presenta aperture laterali con forme ad arco di grandezza corrispondente agli inserti elastici. Advantageously, the seat made on the stator casing has lateral openings with arched shapes of a size corresponding to the elastic inserts.
Vantaggiosamente le sedi in cui sono appoggiati gli inserti elastici sono delimitate da due pezzi che dividono la sede lontigudinalmente in due metà e che i pezzi posti sui lati della macchina elettrica rotante sono a forma di arco e sono amovibili. Advantageously, the seats in which the elastic inserts are supported are delimited by two pieces which divide the seat in two halves distantly and that the pieces placed on the sides of the rotating electric machine are arc-shaped and are removable.
Nel caso la macchina elettrica rotante non sia lateralmente completamente accessibile, quando è istallata per l'esercizio, vantaggiosamente le sedi presenti sulla carcassa statorica formano una guida e nella guida sono appoggiati in modo scorrevole gli inserti elastici permettendo al nucleo magnetico di statore di ruotare portando nella zona accessibile della macchina elettrica rotante la parte dello statore su cui si deve operare. In case the rotating electric machine is not completely accessible laterally, when it is installed for operation, advantageously the seats present on the stator casing form a guide and the elastic inserts are supported in a sliding manner in the guide, allowing the magnetic stator core to rotate carrying in the accessible area of the rotating electric machine the part of the stator on which to operate.
I vantaggi del presente trovato sono da ravvisare principalmente nella riduzione del rumore strutturale tramite l'assorbimento della vibrazione trasmessa alla carcassa statorica e quindi al basamento della macchina elettrica rotante e una riduzione del rumore aereo generato dalla carcassa statorica. The advantages of the present invention are mainly to be seen in the reduction of the structural noise through the absorption of the vibration transmitted to the stator casing and therefore to the base of the rotating electric machine and a reduction in the airborne noise generated by the stator casing.
L'oggetto, concepito secondo la presente invenzione, sarà in seguito descritto più dettagliatamente ed illustrato in una forma di esecuzione data, solo a titolo di esempio nei disegni allegati, nei quali: The object, conceived according to the present invention, will be hereinafter described in more detail and illustrated in a given embodiment, only by way of example in the attached drawings, in which:
la figura 1 illustra schematicamente in sezione trasversale la macchina elettrica rotante; Figure 1 schematically illustrates in cross section the rotating electric machine;
la figura 2 illustra, in vista frontale, un inserto elastico; Figure 2 is a front view of an elastic insert;
la figura 3 illustra, in vista laterale, un inserto elastico; Figure 3 is a side view of an elastic insert;
la figura 4 illustra, in una sezione laterale, un inserto elastico montato su una macchina elettrica; Figure 4 shows, in a lateral section, an elastic insert mounted on an electric machine;
la figura 5 illustra in sezione, un montaggio alternativo degli inserti elastici; Figure 5 is a sectional view of an alternative assembly of the elastic inserts;
la figura 6 illustra, in vista laterale, un settore di macchina elettrica. Figure 6 is a side view of a sector of an electric machine.
Dalla figura 1 si possono rilevare i principali componenti della macchina elettrica rotante come ad esempio un motore elettrico o un generatore di elevata potenza, macchina che è complessivamente indicata con 1. I percorsi di propagazione delle vibrazioni prodotte dalle forze elettromagnetiche generate al traferro 2, sono indicate schematicamente con (V). Figure 1 shows the main components of the rotating electric machine such as, for example, an electric motor or a high-power generator, a machine which is indicated as a whole with 1. The propagation paths of the vibrations produced by the electromagnetic forces generated at the air gap 2 are schematically indicated with (V).
Una carcassa di statore 3 appoggia mediante piedi 4 e con noti inserti antivibranti su un basamento 5. A stator casing 3 rests by means of feet 4 and with known anti-vibration inserts on a base 5.
Tra il nucleo magnetico 6 di statore e la carcassa 3 sono previsti degli inserti elastici 7. Elastic inserts 7 are provided between the stator magnetic core 6 and the casing 3.
Gli inserti elastici 7 sono presenti su più sezioni trasversali del nucleo magnetico 6 di statore, ad esempio su due anelli di supporto 8 posti alle estremità dello statore 6. The elastic inserts 7 are present on several transverse sections of the stator magnetic core 6, for example on two support rings 8 placed at the ends of the stator 6.
Gli inserti elastici 7 hanno forma ad arco e sono distribuiti lungo tutta la circonferenza dell'anello di supporto 8 con simmetria circolare formando un letto elastico per il suppporto del nucleo magnetico 6 di statore. The elastic inserts 7 have an arc shape and are distributed along the entire circumference of the support ring 8 with circular symmetry, forming an elastic bed for supporting the magnetic core 6 of the stator.
All'interno del nucleo magnetico 6 di statore è inserito il rotore 9 poggiante su noti cuscinetti, non illustrati, supportati dalla carcassa 3. Inside the stator magnetic core 6 is inserted the rotor 9 resting on known bearings, not shown, supported by the casing 3.
Dalle figure 2, 3 e 4 si può rilevare una possibile forma d'esecuzione dell'inserto elastico 7. L'inserto elastico 7 presenta vantaggiosamene un fusto 20 avente sezione a V. Sulla sommità dei lati del fusto è posto, ad esempio mediante incollaggio, un tassello 21 in materiale elastico, come un materiale sintetico o la gomma naturale. Superiormente al tassello 21 è applicata una lamella 22 metallica. Nel corpo del fusto 20 è realizzata una sede 23 (figura 3) a sezione rettangolare. Con l'ausilio della sede 23 l'inserto elastico 7 è assemblato all'anello di supporto 8 del nucleo magnetico di statore 6. Sul fusto 20 dell'inserto elastico 7, lateralmente alla sede 23 per l'anello di supporto 8, sono previsti dei fori 30, 31, 32 per spine 33 di centraggio e viti 34 di collegamento. Figures 2, 3 and 4 show a possible embodiment of the elastic insert 7. The elastic insert 7 advantageously has a stem 20 having a V-section. On the top of the sides of the stem it is placed, for example by gluing , a gusset 21 made of elastic material, such as a synthetic material or natural rubber. A metal lamella 22 is applied above the block 21. A seat 23 (Figure 3) with a rectangular section is formed in the body of the barrel 20. With the aid of the seat 23, the elastic insert 7 is assembled to the support ring 8 of the magnetic core of the stator 6. On the shaft 20 of the elastic insert 7, lateral to the seat 23 for the support ring 8, are provided holes 30, 31, 32 for centering pins 33 and connecting screws 34.
La forma a V della sezione del fusto 20 dell'inserto elastico 7 permettere di sopportare e smorzare le sollecitazioni sia di tipo radiale che assiale provenienti dal nucleo magnetico 6 di statore. The V-shape of the section of the shaft 20 of the elastic insert 7 allows to withstand and dampen both radial and axial stresses coming from the magnetic core 6 of the stator.
La sede 40 per l'inserto elastico presente sulla carcassa 3 è delimitata da due pezzi che chiudono la sede longitudinalmente in due metà. La metà della sede 40 rivolta verso il lato esterno della macchina elettrica 1 rotante può essere rimossa in corrispondenza dell'inserto elastico 7 realizzando un'apertura ad arco sufficiente per estrarre l'inserto elastico 7 guando è scollegato dall'anello di supporto 8. The seat 40 for the elastic insert present on the casing 3 is delimited by two pieces which close the seat longitudinally in two halves. The half of the seat 40 facing the external side of the rotating electric machine 1 can be removed in correspondence with the elastic insert 7, creating an arched opening sufficient to extract the elastic insert 7 when it is disconnected from the support ring 8.
Gli inserti elastici 7, vantaggiosamente, realizzano dei pattini che scorrono sulle sedi formanti guide permettendo al nucleo magnetico di statore 6 di ruotare attorno al suo asse trattenuto e guidato da mezzi di vincolo e rotazione, come ad esempio una vite senza fine e una cremagliera, non illustrati. The elastic inserts 7 advantageously provide shoes which slide on the seats forming guides allowing the magnetic stator core 6 to rotate around its axis held and guided by constraint and rotation means, such as for example a worm screw and a rack, not illustrated.
Le figure 5 e 6 rappresentano una realizzazione alternativa della sede 40 presente sulla carcassa 3 per gli inserti elastici 7 realizzati a guisa di pattini. Figures 5 and 6 show an alternative embodiment of the seat 40 present on the casing 3 for the elastic inserts 7 made in the form of shoes.
La sede 40 è realizzata in un unico pezzo. Lungo la circonferenza presenta, superiormente e sul lato rivolto verso .l'esterno della macchina 1, un'apertura 60 sufficientemente ampia da permettere di estrarre dal fronte della macchina l'inserto elastico 7 che si desidera sostituire. The seat 40 is made in a single piece. Along the circumference it has, at the top and on the side facing the outside of the machine 1, an opening 60 sufficiently large to allow the elastic insert 7 to be replaced from the front of the machine to be extracted.
L'inserto elastico 7 rappresenta l'unico mezzo di collegamento tra la parte attiva dello statore, ovvero il nucleo .magnetico di statore 6, e la struttura di supporto dell'intera macchina, ovvero la carcassa 3 di statore. The elastic insert 7 represents the only means of connection between the active part of the stator, that is the magnetic core of the stator 6, and the support structure of the whole machine, that is the stator housing 3.
Il tassello 21 in materiale elastico degli inserti elastici 7 viene dimensionato in modo tale da permettere di fissare lo statore 6 alla carcassa 3 e nel medesimo tempo di attenuare il livello vibratorio generato delle forze elettromagnetiche al traferro. The block 21 made of elastic material of the elastic inserts 7 is sized in such a way as to allow the stator 6 to be fixed to the casing 3 and at the same time to attenuate the vibratory level generated by the electromagnetic forces in the air gap.
Per questo l'inserto elastico 7 viene progettato staticamente per sostenere il peso del nucleo magnetico di statore 6, dinamicamente per smorzare ed attenuare le vibrazioni (V) generate dalle forze (F) elettromagnetiche al traferro (2) e termicamente per sopportare i regimi termici presenti nella macchina 1 elettrica rotante. For this reason, the elastic insert 7 is statically designed to support the weight of the stator magnetic core 6, dynamically to dampen and attenuate the vibrations (V) generated by the electromagnetic forces (F) in the air gap (2) and thermally to withstand the thermal regimes. present in the rotating electric machine 1.
Proprio a causa della sollecitazione termica il tassello 21 in materiale, ad esempio sintetico o in gomma naturale dell'inserto elastico 7 si deteriora col tempo. E' prevista, quindi, la possibilità di sostituire gli inserti elastici 7. Precisely due to thermal stress, the block 21 made of material, for example synthetic or natural rubber of the elastic insert 7 deteriorates over time. It is therefore possible to replace the elastic inserts 7.
Rimossa la metà esterna 41 dal settore circolare della sede 40, corrispondente all'inserto elastico 7 da sostituire, è possibile scollegare l'inserto elastico 7 dagli anelli di supporto 8 del nucleo magnetico di statore 6 ed estrarre l'inserto elastico 7 dalla sede 40 presente sulla carcassa 3 di statore. Once the outer half 41 has been removed from the circular sector of the seat 40, corresponding to the elastic insert 7 to be replaced, it is possible to disconnect the elastic insert 7 from the support rings 8 of the stator magnetic core 6 and extract the elastic insert 7 from the seat 40 present on the stator casing 3.
Nel caso gli inserti elastici 7 realizzino dei pattini per la rotazione del nucleo magnetico di statore 6, gli inserti elastici 7 da sostituire vengono portati, con la rotazione del nucleo magnetico di statore 6, in corrispondenza dell'apertura 60 presente sul fronte della sede 40 della carcassa 3 di statore e guindi scollegati dagli anelli di supporto 8 ed estratti. If the elastic inserts 7 produce shoes for the rotation of the stator magnetic core 6, the elastic inserts 7 to be replaced are brought, with the rotation of the stator magnetic core 6, to the opening 60 on the front of the seat 40 of the stator casing 3 and then disconnected from the support rings 8 and extracted.
Il funzionamento sarà di seguito descritto con la figura 1. Nel traferro 2, presente tra il rotore 9 e lo statore 6, vengono generate dal campo elettromagnetico le forze che determinano un'indesiderata vibrazione (V) dello statore 6. La vibrazione (V) si trasmette, fortemente filtrata ed attenuata, dagli inserti elastici 7, alla carcassa 3 e tramite i piedi 4 della carcassa 3, ulteriormente filtrata ed attenuata, viene trasmessa al basamento 5. The operation will be described below with figure 1. In the air gap 2, present between the rotor 9 and the stator 6, the forces that determine an undesired vibration (V) of the stator 6 are generated by the electromagnetic field. it is transmitted, strongly filtered and attenuated, by the elastic inserts 7, to the casing 3 and through the feet 4 of the casing 3, further filtered and attenuated, it is transmitted to the base 5.
In quésto modo la superficie esterna della carcassa 3, sollecitata da una ridotta vibrazione (V), genera delle onde sonore (S) attenuate ed in una banda di frequenza più limitata che si propagano nell'aria circostante la macchina In this way, the external surface of the casing 3, stressed by a reduced vibration (V), generates attenuated sound waves (S) and in a more limited frequency band that propagate in the air surrounding the machine.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted |