ITMI990173U1 - PART OF AN ELECTRIC MOTOR NOTCHES AND MANUFACTURING PROCEDURE OF THIS PART - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per MODELLO DI UTILITÀ' dal titolo : attached to a patent application for UTILITY MODEL entitled:
"PARTE A TACCHE DI UN MOTORE ELETTRICO E PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE DI QUESTA PARTE" "NOTCHED PART OF AN ELECTRIC MOTOR AND MANUFACTURING PROCEDURE FOR THIS PART"
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
L'invenzione si riferisce a una parte a tacche di un motore elettrico a magneti permanenti che costituisce il rotore o lo statore del motore, come pure a un procedimento di fabbricazione di questa parte. The invention relates to a notched part of a permanent magnet electric motor which constitutes the rotor or stator of the motor, as well as to a manufacturing process for this part.
I motori elettrici a magneti permanenti ai quali si riferisce l'invenzione sono soprattutto motori senza spazzola, la parte a tacche costituendo lo statore. Nei motori elettrici, il vantaggio delle tacche, sul piano magnetico, consiste nel fatto che le linee del campo magnetico attraverso l'aria sono ridotte in quanto possono entrare a partire dai pezzi polari attraverso un intraferro relativamente piccolo direttamente nei denti dello statore e sul piano meccanico, nel fatto che viene impedito agli avvolgimenti situati nelle tacche di spostarsi lateralmente grazie ai fianchi dei denti che limitano le tacche. The permanent magnet electric motors to which the invention refers are mainly brushless motors, the notched part constituting the stator. In electric motors, the advantage of the notches, on the magnetic plane, is that the magnetic field lines through the air are reduced as they can enter from the pole pieces through a relatively small air gap directly in the stator teeth and on the plane mechanical, in that the windings located in the notches are prevented from moving laterally thanks to the flanks of the teeth which limit the notches.
Tuttavia, gli statori a tacche presentano, contrariamente agli statori lisci, un inconveniente provocato dall’interazione dei magneti permanenti con i denti dello statore. Infatti, quando i poli dei magneti permanenti passano davanti alle tacche, si produce una rapida fluttuazione del flusso magnetico, il che genera una fluttuazione della coppia, vibrazioni, rumori, e un riscaldamento dei magneti per la creazione delle correnti di Foucault. However, the notched stators have, unlike the smooth stators, a drawback caused by the interaction of the permanent magnets with the stator teeth. In fact, when the poles of the permanent magnets pass in front of the notches, a rapid fluctuation of the magnetic flux is produced, which generates a fluctuation of the torque, vibrations, noises, and a heating of the magnets for the creation of eddy currents.
L'invenzione ha lo scopo di proporre una misura per evitare la variazione del flusso in funzione dell’angolo di rotazione del rotore, tale da diminuire le fluttuazioni causate dalla presenza delle tacche. A questo scopo, l’invenzione è caratterizzata dal fatto che le tacche sono ricoperte, almeno su una parte della loro lunghezza, da pezzi a forma di ponte in materiale magnetico, questi pezzi a forma di ponte essendo fissati ai denti che limitano ogni tacca e servendo da chiusura magnetica parziale tra due denti. Preferibilmente, detti pezzi a forma di ponte ricoprono almeno approssimativamente, preferibilmente completamente, tutta la lunghezza delle tacche. The invention has the purpose of proposing a measure to avoid the variation of the flow as a function of the rotation angle of the rotor, such as to reduce the fluctuations caused by the presence of the notches. For this purpose, the invention is characterized in that the notches are covered, at least over a part of their length, by bridge-shaped pieces of magnetic material, these bridge-shaped pieces being fixed to the teeth which limit each notch and serving as a partial magnetic closure between two teeth. Preferably, said bridge-shaped pieces cover at least approximately, preferably completely, the entire length of the notches.
Il procedimento di fabbricazione di questa parte a tacche è caratterizzato dal fatto che si confeziona una parte munita di tacche, che si dispone l'avvolgimento nelle tacche e che lo si fissa per finire i pezzi a forma di ponte su detta parte in modo da ricoprire le tacche almeno su una parte della loro lunghezza. The manufacturing process of this notched part is characterized by the fact that a part equipped with notches is manufactured, the winding is arranged in the notches and fixed to finish the bridge-shaped pieces on said part so as to cover the notches on at least part of their length.
La parte a tacche può essere lo statore o il rotore di un motore a rotore lungo circondato dallo statore con un intraferro radiale. Questa parte può anche essere lo statore di un motore a rotore piatto, quindi con il rotore a forma di disco disposto a lato dello statore e con un intraferro assiale, o in particolare con uno statore a due pezzi disposti da una parte e dall’altra del rotore, formando cosi due intraferri assiali. The notched part can be the stator or rotor of a long rotor motor surrounded by the stator with a radial air gap. This part can also be the stator of a flat rotor motor, therefore with the disc-shaped rotor arranged at the side of the stator and with an axial air gap, or in particular with a two-piece stator arranged on both sides. of the rotor, thus forming two axial air gaps.
Forme di realizzazione preferite dell'invenzione risultano dalle rivendicazioni dipendenti. Preferred embodiments of the invention result from the dependent claims.
I disegni allegati rappresentano, a titolo d’esempio, forme di realizzazione dell’invenzione. The attached drawings represent, by way of example, embodiments of the invention.
- La figura 1 rappresenta una porzione sviluppata di una parte a tacche, nel caso considerato, di uno statore a tacche, una tacca essendo ricoperta con un pezzo a forma di ponte, le bobine essendo tagliate per mostrare i denti dello statore. Figure 1 represents a developed portion of a notched portion, in the case considered, of a notched stator, one notch being covered with a bridge-shaped piece, the coils being cut to show the stator teeth.
- La figura 2 è una vista ingrandita del pezzo a forma di ponte separato dallo statore. Figure 2 is an enlarged view of the bridge-shaped part separated from the stator.
- La figura 3 mostra, in scala ingrandita, il dettaglio della zona di fissaggio di un'estremità del pezzo a forma di ponte sull'estremità di un dente dello statore. - Figure 3 shows, on an enlarged scale, the detail of the fixing area of one end of the piece in the form of a bridge on the end of a tooth of the stator.
- La figura 4 è una sezione ingrandita, secondo IV -IV della figura 2, che illustra il pezzo a forma di ponte realizzato tramite l'assemblaggio di lamiere tagliate che costituiscono così un pacchetto di lamiere . - Figure 4 is an enlarged section, according to IV -IV of Figure 2, which illustrates the bridge-shaped piece made by assembling cut sheets which thus constitute a package of sheets.
- La figura 5 è una vista parziale sviluppata della periferia dello statore secondo la freccia F della figura 1, i pezzi a forma di ponte ricoprendo completamente le tacche. Figure 5 is a partial developed view of the periphery of the stator according to the arrow F of Figure 1, the bridge-shaped pieces completely covering the notches.
- La figura 6 è una vista simile alla figura 5, ma con i pezzi a forma di ponte che ricoprono parzialmente le tacche. Figure 6 is a view similar to Figure 5, but with the bridge-shaped pieces partially covering the notches.
- La figura 7 mostra lo statore di un motore piatto con un intraferro assiale e con i pezzi a forma di ponte che ricoprono completamente le tacche. - Figure 7 shows the stator of a flat motor with an axial air gap and with the bridge-shaped pieces completely covering the notches.
- La figura 8 è una vista simile alla figura 7, ma con ì pezzi a forma di ponte che ricoprono parzialmente le tacche. Figure 8 is a view similar to Figure 7, but with the bridge-shaped pieces partially covering the notches.
La figura 1 è una vista parziale, sviluppata, di uno statore 1 che circonda un rotore a magneti permanenti, non illustrato nel disegno, l'esempio considerato si riferisce quindi allo statore di un motore a intraferro radiale. In questa figura 1 sono illustrati tre denti 2 dello statore che limitano tacche 3. Nelle tacche 3 sono inseriti, in modo abituale, avvolgimenti 10 che circondano ogni dente 2. Ogni apertura delle tacche 3 è ricoperta, su tutta la sua lunghezza nel senso assiale dello statore, da un pezzo 4 a forma di ponte (figura 5). Le facce frontali dei denti e le superfici dei pezzi a forma di ponte 4 limitano quindi l 'intraferro. Figure 1 is a partial developed view of a stator 1 surrounding a permanent magnet rotor, not shown in the drawing, the example considered therefore refers to the stator of a radial air gap motor. In this figure 1 three teeth 2 of the stator are shown which limit notches 3. In the notches 3 are usually inserted windings 10 that surround each tooth 2. Each opening of the notches 3 is covered, along its entire length in the axial direction of the stator, from a bridge-shaped piece 4 (Figure 5). The front faces of the teeth and the surfaces of the bridge-shaped pieces 4 therefore limit the air gap.
Con questa misura, si crea un certo cortocircuito magnetico parziale tra due denti adiacenti, il che riduce fortemente la fluttuazione del flusso magnetico nei magneti permanenti al passaggio dei .magneti permanenti del rotore davanti alle tacche. A causa del circuito magnetico creato tra due denti consecutivi dello statore, si produce sicuramente una certa riduzione del rapporto coppia/corrente. Tuttavia, poiché vengono diminuite le perdite per corrente di Foucault, si può aumentare la corrente e di conseguenza si può aumentare la coppia utile totale del motore. With this measure, a certain partial magnetic short circuit is created between two adjacent teeth, which greatly reduces the fluctuation of the magnetic flux in the permanent magnets as the permanent rotor magnets pass in front of the notches. Due to the magnetic circuit created between two consecutive stator teeth, a certain reduction in the torque / current ratio is certainly produced. However, since the eddy current losses are decreased, the current can be increased and consequently the total useful torque of the motor can be increased.
Lo statore 1 è costituito da un pacchetto di lamiere tagliate e gli stessi pezzi a forma di ponte 4 sono costituiti da un pacchetto di lamiere 5 in materiale magnetico (figura 2). I piani di ogni lamiera 5, che formano i pezzi a forma di ponte 4, sono paralleli ai piani delle lamiere dello statore 1, essi sono quindi orientati perpendicolarmente all'asse dello statore. L’altezza H delle lamiere 5, considerata nel senso longitudinale dei denti, è compresa tra il doppio e il quintuplo dello spessore di dette lamiere 5, il che permette loro di avere una certa elasticità che serve al loro montaggio, come verrà spiegato in seguito. The stator 1 is constituted by a packet of cut sheets and the same bridge-shaped pieces 4 are constituted by a packet of sheets 5 made of magnetic material (Figure 2). The planes of each sheet 5, which form the bridge-shaped pieces 4, are parallel to the planes of the stator sheets 1, they are therefore oriented perpendicularly to the stator axis. The height H of the sheets 5, considered in the longitudinal direction of the teeth, is between double and five times the thickness of said sheets 5, which allows them to have a certain elasticity that is needed for their assembly, as will be explained later. .
Come si può vedere nelle figure 2 e 3, i pezzi a forma di ponte 4 sono leggermente arcuati nella direzione radiale verso l’esterno. In ogni estremità, essi sono muniti di sporgenze profilate 6 previste per incastrarsi in incavi 8 di forma coniugata realizzati nelle estremità dei lati dei denti 2 delle lamiere dello statore che limitano le tacche 3. As can be seen in figures 2 and 3, the bridge-shaped pieces 4 are slightly arched in the radial direction towards the outside. At each end, they are provided with profiled projections 6 designed to fit into recesses 8 of a conjugate shape made in the ends of the sides of the teeth 2 of the stator plates which limit the notches 3.
Le lamiere 5 dei pezzi a forma di ponte 4 presentano fori stampati 7 vicino alle loro estremità, lo stampàggio avendo formato su un lato delle lamiere bavature 7a, come illustrato in figura 4, e l'assemblaggio delle lamiere 5 tra di loro essendo effettuato forzando le bavature di stampaggio 7a nel foro 7 della lamiera 5 adiacente, in modo che il pacchetto di lamiere che costituisce i pezzi a forma di ponte sia un insieme compatto. The sheets 5 of the bridge-shaped pieces 4 have molded holes 7 near their ends, the stamping having formed burrs 7a on one side of the sheets, as illustrated in Figure 4, and the assembly of the sheets 5 between them being carried out by forcing the stamping burrs 7a in the hole 7 of the adjacent sheet 5, so that the packet of sheets constituting the bridge-shaped pieces is a compact whole.
Il procedimento di fabbricazione di una parte a tacche di motore secondo l’invenzione consiste nel confezionare questa parte, considerando che detta parte è lo statore 1 di un motore, per mezzo di un pacchetto di lamiere tagliate, in modo che i bordi delle estremità dei denti 2 che delimitano le tacche 3 presentino incavi profilati 8. Si confezionano in seguito, tramite taglio e stampaggio, i pezzi a forma di ponte 4 con lamiere dello stesso materiale magnetico di detta parte, in particolare ferro dolce, in modo che queste lamiere 5 presentino alle loro estremità, da una parte, sporgenze 6 di forma coniugata a quella degli incavi 8 alle estremità dei denti 2 dello statore, dall'altra, fori 7 presentanti bavature 7a che assicurano l'assemblaggio delle lamiere 5 tra di loro. Si dispongono gli avvolgimenti 10 dello statore nelle tacche 3, quindi si introducono lateralmente i pezzi a forma di ponte 4 nelle tacche 3 dello statore 1, infilando le loro estremità 6 negli incavi 8 delle estremità dei denti. La disposizione degli incavi 8 e dei pezzi a forma di ponte 4 con le loro sporgenze 6 è tale che, al montaggio dei pezzi a forma di ponte 4, bisogna leggermente curvarli a forza per poter fare scorrere le loro estremità negli incavi 8 in modo che sia la forza elastica a fissarli per serraggio negli incavi 8. The manufacturing process of a notched part of an engine according to the invention consists in manufacturing this part, considering that said part is the stator 1 of a motor, by means of a package of cut sheets, so that the edges of the ends of the teeth 2 that delimit the notches 3 have profiled recesses 8. The bridge-shaped pieces 4 are then packaged, by cutting and molding, with sheets of the same magnetic material as said part, in particular soft iron, so that these sheets 5 have at their ends, on the one hand, protrusions 6 of a shape mating with that of the recesses 8 at the ends of the teeth 2 of the stator, on the other hand, holes 7 having burrs 7a which ensure the assembly of the sheets 5 to each other. The windings 10 of the stator are arranged in the notches 3, then the bridge-shaped pieces 4 are inserted laterally into the notches 3 of the stator 1, inserting their ends 6 into the notches 8 of the ends of the teeth. The arrangement of the recesses 8 and of the bridge-shaped pieces 4 with their protrusions 6 is such that, when assembling the bridge-shaped pieces 4, it is necessary to bend them slightly by force in order to slide their ends into the recesses 8 so that is the elastic force to fix them by tightening in the recesses 8.
I pezzi a forma di ponte 4 possono ricoprire le tacche 3 su tutta la loro lunghezza (figura 5) o soltanto su una parte della loro lunghezza (figura 6) disponendo più pezzi 4 più corti; nell'esempio rappresentato vi sono per esempio tre pezzi 4 lontani l'uno dall'altro. D'altra parte, in questa figura 6, non sono state disegnate le bobine disposte nelle tacche 3 per lasciare apparire dette tacche. The bridge-shaped pieces 4 can cover the notches 3 over their entire length (Figure 5) or only over a part of their length (Figure 6) by arranging several shorter pieces 4; in the example shown there are for example three pieces 4 distant from each other. On the other hand, in this figure 6, the coils arranged in the notches 3 have not been drawn to allow said notches to appear.
La parte a tacche secondo l'invenzione può essere, nel caso di rotore lungo, sia lo statore che il rotore, delimitando un ìntraferro radiale. Le figure 1, 5, 6 possono anche essere considerate come una rappresentazione sviluppata di un rotore. The notched part according to the invention can be, in the case of a long rotor, both the stator and the rotor, delimiting a radial air gap. Figures 1, 5, 6 can also be considered as a developed representation of a rotor.
La parte a tacche secondo l’invenzione può essere anche lo statore di un motore a rotore piatto a forma di disco (figure 7 e 8), il rotore e lo statore essendo disposti affiancati, delimitando cosi un intraferro assiale. In quest'ultimo caso di un motore a intraferro assiale, la lunghezza delle tacche ricoperte dai pezzi a forma di ponte è sicuramente orientata nel senso radiale. Nella forma di realizzazione rappresentata in figura 7, i pezzi a forma di ponte 4 ricoprono completamente le tacche tra i denti 2 dello statore, mentre nella forma di realizzazione rappresentata in figura 8, i pezzi a forma di ponte 4 ricoprono parzialmente le tacche, la bobina essendo volontariamente non rappresentata per lasciare vedere dette tacche, come nella forma di realizzazione secondo la figura 6. The notched part according to the invention can also be the stator of a disc-shaped flat rotor motor (Figures 7 and 8), the rotor and the stator being arranged side by side, thus delimiting an axial air gap. In the latter case of an axial air gap motor, the length of the notches covered by the bridge-shaped pieces is definitely oriented in the radial direction. In the embodiment represented in Figure 7, the bridge-shaped pieces 4 completely cover the notches between the stator teeth 2, while in the embodiment represented in Figure 8, the bridge-shaped pieces 4 partially cover the notches, the coil being voluntarily not shown to allow said notches to be seen, as in the embodiment according to Figure 6.
L'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte, ma può presentare diverse varianti. The invention is not limited to the embodiments described, but can have various variants.
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