ITMI990153A1 - Motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamjento sotto carico - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato si riferisce ad un motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico.

Come è noto, i motori sincroni presentano del le ottime caratteristiche nelle prestazioni elettriche e costruttive, ma la loro appl icazione viene frequentemente limitata da alcuni aspetti che sono tipicamente legati alle caratteristiche fisiche dei motori sincroni , soprattutto di ridotta potenza.

I motori sincroni , come è noto, ruotano esclusivamente alla velocità di sincronismo, determinata dalla frequenza del la tensione alternata di alimentazione, presentano problemi di spunto sotto un carico iniziale, sono soggetti a vibrazione, si possono fermare a causa del la perdita di sincronismo, non sono autoregolanti ed inoltre non presentano intrinsecamente la capacità di avviarsi in modo monodirezionale.

Per superare le limitazioni sopra accennate sono già stati introdotti degli elementi correttivi che sono finalizzati ad un utilizzo di tali motori in applicazioni di piccole pompe per fontane ed acquari ologi a e nel settore degli elettrodomestici .

Le soluzioni che vengono normalmente applicate prevedono l 'utilizzo di camme meccaniche di diversa tipologia per l 'avviamento monodirezionale, o eventualmente l 'avviamento ed il controllo elettronico per ottenere la monodi rezi onal ità di avviamento e la correzione delle altre cause che l imitano le prestazioni di tali motori.

I correttivi meccanici utilizzati causano azioni meccaniche d'urto o frizionamento che producono nel tempo rottura od usura delle parti interessate alle relative azioni di modificazione del senso di rotazione o della sua correzione, che limitano grandemente la durata utile del motore.

I correttivi di tipo elettronico, che in pratica prevedono la modulazione di parametri elettrici, in modo da realizzare un controllo del tipo inverter o l'utilizzo di componenti elettronici ed elettrici correttivi derivati da segnali trasmessi da sensori che ne consentono la regolazione radialmente o secondo un verso preferenziale, risultano in genere molto complessi da un punto di vista realizzativo ed inoltre richiedono l'impiego di schede elettroniche che, oltre ad essere costose, debbono essere necessariamente poste all'interno del motore con un adeguato isolamento sia nei confronti dei disturbi elettrici, sia di tenuta idraulica soprattutto nel caso di pompe sommerse.

II compito che si propone il trovato è appunto quello di eliminare gli inconvenienti precedentemente lamentati, realizzando un motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi avviamento sotto carico, che dia la possibilità di superare le limitazioni tipiche del motore sincrono a magneti permanenti, introducendo elementi correttivi che sono strutturalmente semplici e che non modificano le prestazioni e l'affidabilità del prodotto.

Nell'ambito del compito sopra esposto uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un motore elettrico in cui il collegamento col carico sia in un certo senso variabile, in modo tale da avere un avviamento senza carico o con pochissimo carico, consentendo così un agevole spunto.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un motore elettrico in cui venga totalmente eliminata la trasmissione di vibrazioni torsionali, riducendo conseguentemente la rumorosità.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un motore elettrico che, oltre a potersi avviare sotto carico, abbia la possibilità di agganciarsi successivamente alla velocità di sincronismo,eliminando inoltre l'inconveniente di arresto del motore a causa di applicazioni di sovraccarico, con una generale ridotta usura di tutte le parti in movimento.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico comprendente uno statore operativamente connesso ad un rotore a magneti permanenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un giunto fluidodinamico presentante il corpo pompa solidalmente associato a detto rotore ed il corpo turbina operativamente accoppiabile ad un carico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita,ma non esclusiva, di un motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico illustrato a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente un motore elettrico sincrono, secondo il trovato, di tipo bidirezionale;

la figura 2 rappresenta, in vista prospettica, aperto a libro il giunto fluidodinamico;

la figura 3 evidenzia, dalla faccia esterna, la girante che costituisce il carico connesso al corpo turbina,

la figura 4 rappresenta schematicamente un motore elettrico sincrono monodirezionale;

la figura 5 rappresenta, in vista prospettica esplosa il giunto fluidodinamico monodirezionale;

la figura 6 rappresenta una girante monodirezionale vista dalla faccia esterna;

la figura 7 rappresenta schematicamente un motore sincrono con un giunto idraulico a tenuta stagna.

Con riferimento alle citate figure, il motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico, che viene indicato globalmente con il numero di riferimento 1, nella sua versione bidirezionale, comprende, all'interno di un involucro di contenimento 2 uno statore 3 che è operativamente connesso ad un rotore 4 a magneti permanenti.

Nel caso in cui il motore elettrico sincrono venga utilizzato per la realizzazione di una pompa che lavora ad immersione l'interno dell'involucro 2 viene tipicamente annegato in resina epossidica per la impermeabilizzazione di tenuta.

La peculiarità del trovato è costituita dal fatto che viene previsto un giunto fluidodinamico, indicato globalmente con il numero di riferimento 10, il quale presenta il corpo pompa 11 che è solidalmente connesso all'albero 12 associato al rotore 4.

Il corpo pompa 11 è affacciato ad un corpo turbina 13 che risulta accoppiabile ad un carico.

Vantaggiosamente nella realizzazione di pompe per acquariologia, fontane o elettrodomestici il carico è direttamente realizzato dalla girante 15 che risulta definita sulla superficie esterna del corpo turbina.

Si ha quindi che il giunto idraulico, che è dotato sulle superfici affacciate del corpo pompa e della turbina, delle tradizionali palette radiali, viene anche a realizzare la girante della pompa ed il fluido operativo, che risulta posto all'interno del giunto idraulico tra il corpo pompa ed il corpo turbina, può essere direttamente costituito dal fluido di lavoro, cioè dal fluido su cui opera la girante 15.

Nel caso in cui il motore elettrico abbia un avviamento bidirezionale le pale della girante 15 sono di tipo radiale, in modo tale da consentire la rotazione in entrambi i sensi.

Nel caso in cui si voglia realizzare un motore elettrico sincrono di tipo monodirezionale viene previsto uno statore deviatore, indicato globalmente con il numero di riferimento 20 che viene in pratica interposto tra il corpo pompa ancora indicato con 11, ed il corpo turbina, ancora indicato con 12; il deviatore 20 è accoppiato all'involucro 2, in modo tale da risultare fisso.

Il deviatore statico 20 presenta una corona di alette 21 che hanno una inclinazione tale da orientare il passaggio del fluido operativo in una direzione ben precisa, per cui il corpo turbina pompa viene posto in rotazione in un senso di rotazione predeterminato.

Nel caso in cui si voglia realizzare una pompa, sulla faccia esterna del corpo turbina 12 può essere prevista una girante 30 ad alette incurvate, in modo tale da ottimizzare l ' azione pompante in funzione della direzione prestabilita di rotazione.

Va rilevato che l ' interposizione di un giunto idraulico consente di modificare il rapporto di trasmissione modificando i parametri di coppia e numeri di giri , avendo la capacità di accoppiare la parte operatrice al motore con adeguamento automatico e con possibilità di avere all 'avviamento un carico o nullo o estremamente ridotto, consentendo quindi il normale avviamento del motore sincrono.

Grazie alla integrazione di un giunto idraulico direttamente nel motore, si ha la possibilità di avviare il motore anche sotto carico con successivo aggancio al la velocità di sincronismo e con totale eliminazione delle vibrazioni torsionali e riduzione della rumorosità.

La struttura adottata consente una notevole semplicità costruttiva che dà la possibilità di svincolare il motore sincrono a magneti permanenti a due poli , che di per sè è di semplicissima costruzione, dal le limitazioni attualmente presenti , senza dover far ricorso a soluzioni già proposte in passato, come le soluzioni meccaniche e le soluzioni elettronica in precedenza accennate.

Inoltre nella applicazione specifica si ha la possibilità di realizzare un giunto idraulico in cui il fluido operativo può essere costituito dal lo stesso fluido di lavoro, avendo inoltre la possibilità, nel caso in cui si voglia realizzare una pompa, di integrare direttamente la girante del la pompa nel corpo turbina del giunto idraulico, integrando in un unico particolare le due funzioni di elementi di trasmissione e di carico o elemento utilizzatore.

Inoltre l'albero del motore elettrico viene a costituire esso stesso il perno di rotazione dei diversi elementi che su di essi sono montanti, con opportuni cuscinetti e fissaggi.

Si ha anche la possibilità di avere applicazioni diverse, come schematicamente illustrato in figura 7, adottando un giunto idraulico a tenuta stagna, in particolare viene eseguita una camera a tenuta stagna tra il corpo pompa ed il corpo turbina, applicando un fondello 40 che si connette all'albero 16 mediante una tenuta rotante 17. Il fondello esegue una tenuta nei confronti del corpo turbina 13 che si connette all'albero 12 mediante un cuscinetto 42 ed un tappo di tenuta 43 che delimitano la zona di contenimento del fluido operativo per il trascinamento del giunto.

Anche in questo caso è possibile, prevedere direttamente alette di girante, indicate con 50, integrate sulla superficie esterna del corpo turbina, realizzando ad esempio un corpo ventilatore.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come il trovato raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che l'aver integrato il giunto idraulico o un convertitore di corpi a fluidodinamico con il motore sincrono a magneti permanenti consente di avere una notevole semplicità costruttiva unitamente ad una grande funzionalità, in quanto il carico che normalmente è costituito dalla girante della pompa non è rigidamente connesso al rotore del motore, ma ha la possibilità di adeguare la sua velocità grazie alla trasmissione del moto che avviene utilizzando il fluido operativo che è interposto tra il corpo pompa e il corpo turbina del giunto idraulico.

Inoltre la soluzione adottata, nel caso di pompe sommerse o a rotore bagnato, ha la possibilità di utilizzare come fluido operativo tra corpo pompa e corpo turbina direttamente il fluido di lavoro, sul quale agisce la girante della pompa che è vantaggiosamente direttamente integrata nel giunto idraulico, ottenendo cosi un sensibile risparmio costruttivo derivante dalla riduzione degli elementi componenti, unitamente ad un sensibile incremento delle prestazioni funzionali.

Il trovato cosi concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1.Motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico, comprendente uno statore operativamente connesso ad un rotore a magneti permanenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un giunto fluidodinamico presentante il corpo pompa solidalmente associato a detto rotore ed il corpo turbina operativamente accoppiabile ad un carico.
2. 2. Motore elettrico, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto carico comprende una girante di una pompa.
3. 3. Motore elettrico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta girante è definita sulla superficie esterna di detto corpo turbina.
4. 4. Motore elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il fluido operativo interagente in detto giunto fluidodinamico tra detto corpo pompa e detto corpo turbina è costituito dal fluido di lavoro su cui agisce detta girante.
5. 5. Motore elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di azionamento monodirezionale definiti su detto giunto fluidodinamico.
6. 6. Motore elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di avviamento monodirezionale comprendono uno statore deviatore interposto tra detto corpo pompa e detto corpo turbina, detto statore deviatore essendo solidalmente associato airi nvolucro di detto motore.
7. 7. Motore elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto giunto fluidodinamico presenta mezzi di tenuta stagna del fluido operativo interagente tra detto corpo pompa e detto corpo turbina, detti mezzi di tenuta stagna comprendendo un fondello accoppiabile a tenuta all 'albero di rotazione e un cuscinetto con tappo di tenuta agente sull 'albero del rotore ed accoppiato a detto corpo turbi na.
8. 8. Motore elettrico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato dal fatto che l 'albero di rotazione di detto giunto fluidodinamico è costituito dall 'albero del rotore.
9. 9. Pompa, particolarmente per acquariol ogia, fontane ed elettrodomestici , caratterizzata dal fatto di comprendere un motore elettrico sincrono con uno statore al quale è connesso un rotore a magneti permanenti, a detto rotore essendo associato un giunto fluidodinamico con la parte pompa solidalmente accoppiata a detto rotore e la parte turbina associata alla girante pompa.
10. 10. Motore elettrico sincrono a magneti permanenti con mezzi di avviamento sotto carico e pompa particolarmente per acquariol ogia, fontane ed elettrodomestici, secondo quanto descritto ed illustrato per gli scopi specificati .