ITMO20110252A1 - Rotore a magneti permanenti per macchina elettrica rotativa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“ROTORE A MAGNETI PERMANENTI

PER MACCHINA ELETTRICA ROTATIVAâ€

La presente invenzione ha per oggetto un rotore a magneti permanenti per una macchina elettrica rotativa. In particolare, il rotore à ̈ ad alta densità di flusso e presenta i magneti permanenti disposti radialmente. La presente invenzione trova particolare applicazione nella realizzazione di macchine elettriche sincrone.

Nelle macchine sincrone, il rotore presenta una pluralità di magneti permanenti il cui campo magnetico interagisce con gli avvolgimenti del circuito di alimentazione dello statore. L’interazione magnetica tra statore e rotore sviluppa la potenza meccanica.

Il numero di magneti permanenti montati sul rotore determina il numero dei poli magnetici del rotore stesso.

Sono note diverse tipologie di realizzazione dei rotori per motori sincroni. Tra di esse si considerano due particolari tipologie di rotori per motori sincroni.

La prima tipologia à ̈ detta “a magneti superficiali†mentre la seconda à ̈ detta “a magneti radiali†.

La differenza principale tra le due tipologie consiste nella disposizione dei magneti all’interno del rotore. Considerando un rotore avente una forma sostanzialmente cilindrica, nei rotori “a magneti superficiali†i magneti sono disposti lungo la superficie cilindrica del rotore stesso. Ne consegue che le espansioni polari di tale tipologia si dispongono, appunto, lungo la superficie laterale del rotore.

I rotori del tipo “a magneti radiali†, invece, presentano i magneti disposti lungo direzioni radiali. In altre parole, la direzione prevalente di sviluppo del singolo magnete à ̈ diretta radialmente a partire dall’asse di rotazione del rotore.

La prima soluzione costruttiva (“a magneti superficiali†) viene tipicamente realizzata utilizzando magneti permanenti realizzati con leghe comprendenti terre rare (per es. NdFeB), i quali presentano un’alta induzione magnetica (per es. 1,2 T).

Infatti, per ottenere alte densità di coppia, la tipologia “a magneti superficiali†consente di ottenere maggiore compattezza del motore a patto di utilizzare magneti molto performanti, come appunto quelli con terre rare. Infatti un rotore realizzato con magneti in terre rare disposti superficialmente à ̈ la tipologia preferita per ottenere un motore ad alta densità di coppia presentante un’elevata compattezza dimensionale.

Il costo delle terre rare à ̈ però recentemente aumentato in modo notevole. Il che comporta, a parità di motore sincrono realizzato, un sensibile incremento del costo di produzione (anche di 1⁄4).

Pertanto, nell’ottica di realizzare un motore sincrono che sia compatto, prestazionale (cioà ̈ ad alta densità di coppia) e al contempo economicamente e produttivamente sostenibile, si à ̈ pensato di realizzare un motore sincrono avente un rotore “a magneti radiali†con magneti realizzati con materiali meno prestazionali delle terre rare (per es. magneti in ferrite).

Confrontando le due tipologie di magneti, si evidenzia il fatto che, come detto, i magneti in terre rare presentano un’induzione magnetica di circa 1,2 T, mentre i magneti in ferrite presentano un’induzione magnetica di circa 0,4 T.

La sfida risolta dalla presente invenzione consiste nella realizzazione di un motore sincrono “a magneti radiali†in ferrite che sia compatto e prestazionale come l’equivalente motore “a magneti superficiali†, ma la cui produzione sia economicamente vantaggiosa.

Come detto, c’à ̈ un fattore “tre†tra i valori di induzione magnetica dei magneti in terre rare e quelli in ferrite. Volendo mantenere compatte le dimensioni del motore, l’altro parametro su cui si può operare per aumentare le prestazioni del rotore à ̈ la superficie utile allo sviluppo delle linee di flusso. Quindi, la superficie utile del rotore “a magneti radiali†(Smr) deve essere almeno tre volte la superficie utile del rotore “a magneti superficiali†(Sms): Smr= 3 â‹… Sms

La superficie massima utile di un rotore “a magneti superficiali†à ̈: Sms=2â‹… piâ‹…R â‹… L, dove R à ̈ il raggio del rotore e L la lunghezza della superficie cilindrica del rotore.

La superficie utile di un rotore “a magneti radiali†segue invece la formula: Smr = Np⋅(R−Ra ) ⋅ L, con Np che rappresenta il numero delle espansioni polari (i poli), R il raggio del rotore (quindi il raggio esterno dei magneti) e Ra il raggio interno dei magneti.

Tale differenza nelle formule si basa sul fatto che, nei rotori “a magneti superficiali†, le superfici utili all’erogazione del flusso magnetico utile sono disposte lungo due circonferenze concentriche.

Nei rotori “a magneti radiali†le superfici utili all’erogazione del flusso magnetico utile sono le superfici laterali, cioà ̈ quelle disposte in direzione sostanzialmente radiale. Ne consegue che, nel calcolo della superficie utile massima per la configurazione “a magneti radiali†, vengono comprese queste superfici laterali (cioà ̈ il termine (R-Ra)) ed il loro numero (cioà ̈ il numero di poli Np)

Seguendo il vincolo di compattezza, la lunghezza del rotore L à ̈ un parametro che si vuole mantenere fisso per entrambe le tipologie costruttive. Quindi, per sopperire al fattore “tre†di induzione magnetica, si può operare solo sul numero dei poli (Np della formula) realizzabili sul rotore “a magneti radiali†.

Combinando le formule citate, si ottiene che, ipotizzando la situazione limite di raggio interno (Ra) pari a zero, il numero di poli (Np) minimo per ottenere la medesima densità di coppia tra le due tipologie à ̈ pari a 20. Essendo impossibile realizzare un rotore con Ra pari a zero, vuol dire che Np deve essere certamente maggiore di 20.

A questo punto subentrano dei limiti tecnologici per la realizzazione di un rotore che sia al contempo compatto e che presenti un alto numero di poli. Infatti, in questa configurazione non à ̈ banale riuscire a conciliare l’alto numero di poli, la resistenza meccanica strutturale del rotore, un’alta permeanza magnetica al flusso che si concatena con lo statore e una bassa permeanza magnetica al flusso non utile, cioà ̈ quello che si richiude sul rotore stesso.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre una soluzione agli inconvenienti della tecnica nota sopra lamentati.

Scopo della presente invenzione à ̈ proporre un rotore a magneti permanenti a bassa induzione residua di tipo “a magneti radiali†che presenti le medesime prestazioni di un rotore a magneti permanenti ad alta induzione residua di tipo “a magneti superficiali†, a parità di ingombri dimensionali.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ proporre un rotore a magneti permanenti di tipo “a magneti radiali†con un alto numero di poli e, al contempo, un’alta resistenza meccanica strutturale.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ proporre un rotore a magneti permanenti di tipo “a magneti radiali†che presenti elevate prestazioni, in particolare che consenta di massimizzare la permeanza magnetica al flusso che si concatena con lo statore e che minimizzi la permeanza magnetica al flusso non utile, cioà ̈ quello che si richiude sul rotore stesso.

Il compito tecnico precisato e lo scopo specificato sono sostanzialmente raggiunti da un rotore a magneti permanenti comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un rotore a magneti permanenti, come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di una macchina elettrica rotativa comprendente un rotore a magneti permanenti secondo la presente invenzione;

- la figura 2 rappresenta una vista prospettica del rotore a magneti permanenti secondo la presente invenzione;

- la figura 3 rappresenta un primo dettaglio ingrandito del rotore a magneti permanenti di figura 2;

- la figura 4 rappresenta un secondo dettaglio ingrandito del rotore a magneti permanenti di figura 2; - la figura 5 rappresenta un secondo dettaglio ingrandito del rotore a magneti permanenti in una seconda forma realizzativa;

- la figura 6 rappresenta una forma realizzativa alternativa dei magneti permanenti presenti nel rotore secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle unite figure, con 1 Ã ̈ stata indicata complessivamente una macchina elettrica rotativa comprendente un rotore 3 a magneti permanenti secondo la presente invenzione e uno statore 2.

Il motore 1 comprende inoltre una morsettiera 40 per il collegamento con la rete elettrica di alimentazione, in particolare per l’alimentazione dei circuiti statorici. Il rotore 3 comprende un albero motore 25 associabile allo statore mediante almeno due cuscinetti di tipo noto.

Il rotore 3 comprende un corpo rotorico 10 e una pluralità di magneti 4 permanenti.

Il corpo rotorico 10 presenta un asse di rotazione “A†coincidente sostanzialmente con l’asse di sviluppo dell’albero motore 25. Tale corpo rotorico 10, illustrato in figura 2, ha uno spessore (lungo l’asse “A†) volutamente ridotto per ragioni espositive. Tale spessore potrebbe essere, nella realtà, anche molto maggiore.

Il corpo rotorico 10 à ̈ definito da una pluralità di lamierini 20 tra loro impaccati lungo l’asse di rotazione “A†. Tali lamierini 20 presentano ciascuno uno spessore compreso tra 0,3mm e 5mm perché in tal modo sono molto più semplici da lavorare alle macchine utensili rispetto ad un blocco di fusione. I lamierini 20 sono realizzati in materiale ferromagnetico.

Il corpo rotorico 10 presenta una pluralità di espansioni radiali 11 ed una pluralità di sedi di alloggiamento 12, intercalate alle espansioni radiali 11, per alloggiare i magneti 4. Le espansioni radiali 11 e, conseguentemente le sedi di alloggiamento 12 sono angolarmente equidi stanziate attorno all’asse di rotazione “A†.

Tali espansioni radiali 11 vengono sagomate sui citati lamierini 20.

Il corpo rotorico 10 comprende inoltre un anello di supporto 18 che, internamente, à ̈ stabilmente collegabile all’albero motore 25, per esempio mediante una chiavetta 26, mentre sostiene meccanicamente, in corrispondenza della sua superficie esterna, le espansioni radiali 11, conferendo così solidità meccanica al corpo rotorico 10. Ciascuna coppia di espansioni radiali 11 contigue presenta rispettive porzioni periferiche 14 tra loro distanziate per definire rispettive aperture di separazione 13 atte a prevenire il passaggio diretto di flusso magnetico tra le porzioni periferiche 14. Preferibilmente l’apertura di separazione 13 si estende lungo l’intera lunghezza (in direzione assiale) del corpo rotorico 10.

Tale apertura di separazione 13 ha il particolare effetto di creare una “barriera†al flusso magnetico generato dai magneti 4 il quale, senza l’apertura di separazione 13, si richiuderebbe tra due espansioni radiali 11 successive e non si concatenerebbe con il flusso magnetico generato dallo statore 2. Infatti, l’apertura di separazione 13, essendo un vero e proprio traferro, blocca le linee di flusso magnetico che altrimenti transiterebbero da una espansione radiale 11 alla contigua senza così concatenarsi con il flusso magnetico dello statore 2 e, di conseguenza, limitando la massima coppia generabile dalla macchina 1.

Come visibile in figura 3, le porzioni periferiche 14 di ciascuna espansione radiale 11 presentano inoltre delle porzioni laterali di aggancio 15 rivolte verso le espansioni radiali 11 contigue (quindi conformate a “T†) per trattenere i magneti 4 adiacenti all’interno delle rispettive sedi di alloggiamento 12.

Come visibile in figura 3, le porzioni laterali di aggancio 15 si estendono lungo una direzione sostanzialmente tangenziale alla superficie esterna 30 del corpo rotorico 10 e agganciano i rispettivi magneti 4 adiacenti. In particolare, sono le porzioni laterali di aggancio 15 delle espansioni radiali 11 a delimitare e definire le dimensioni delle aperture di separazione 13. Tali porzioni laterali di aggancio 15 hanno l’ulteriore funzione di limitare la “cogging torque†. La “cogging torque†à ̈ una coppia generata dall’interazione dei magneti permanenti e i denti statorici altamente indesiderata perché ostacola la regolare rotazione del rotore comportando la generazione di vibrazioni e di rumore nel motore. Le porzioni laterali di aggancio 15 permettono di ridurre la variazione di riluttanza alla rotazione limitando quindi la “cogging torque†.

Osservando il dettaglio di figura 4, si osserva come ciascuna espansione radiale 11 del corpo rotorico 10 presenti, alla base, una porzione di saturazione 16. Ciascuna porzione di saturazione 16 à ̈ strutturalmente interposta tra l’anello di supporto 18 e la porzione periferica 14 di ciascuna espansione radiale 11.

Con il termine “saturazione†s’intende il raggiungimento del massimo flusso magnetico all’interno della sezione utile di ciascuna porzione di saturazione 16, la quale si trova quindi in condizione di non poter accettare ulteriore flusso magnetico.

In particolare, si farà riferimento ad un “flusso magnetico utile†e ad un “flusso magnetico parassita†. Con “flusso magnetico utile†si definisce il flusso magnetico generato dai magneti permanenti del rotore che attraversa il traferro tra rotore e statore e si concatena con il flusso magnetico generato dallo statore. Maggiore à ̈ il “flusso magnetico utile†maggiore à ̈ la coppia sviluppabile dalla macchina elettrica.

Con “flusso magnetico parassita†si definisce il flusso magnetico generato dai magneti permanenti del rotore che si richiude sul rotore stesso non concatenandosi con il flusso magnetico statorico. Il “flusso magnetico parassita†, non interagendo con il flusso statorico, non genera potenza motrice, perciò viene detto “parassita†. In particolare, le porzioni di saturazione 16 vengono sostanzialmente attraversate (e saturate), vista la loro posizione interna nel rotore 3, dalle linee di “flusso parassita†che si richiudono sull’anello di supporto 18 non concatenandosi quindi con lo statore 2. Le dimensioni e la geometria delle porzioni di saturazione 16 influenzano l’andamento di tali linee di “flusso parassita†.

Ciascun magnete 4 à ̈ disposto, nella rispettiva sede di alloggiamento 12, secondo un orientamento sostanzialmente radiale. Ciascun magnete 4 presenta, in sezione secondo un piano sostanzialmente ortogonale all’asse di rotazione “A†, una porzione di testa 5 posta in prossimità di una superficie esterna 30 del corpo rotorico 10 e una porzione di base 6 rivolta verso l’asse di rotazione “A†. Le porzioni periferiche 14 delle espansioni radiali 11 e le porzioni di testa 5 dei magneti 4 definiscono, congiuntamente, il profilo della superficie esterna 30 del corpo rotorico 10.

Vantaggiosamente, la porzione di base 6 di ciascun magnete 4 ha larghezza inferiore rispetto alla larghezza della porzione di testa 5, considerando che le citate larghezze sono viste lungo una direzione pressoché tangenziale allo sviluppo radiale del magnete 4 stesso. Tale caratteristica consente di diminuire la distanza tra magneti 4 contigui, in quanto consente un elevato avvicinamento reciproco tra i magneti 4 senza che le porzioni di base 6 interferiscano tra loro e riducano eccessivamente la sezione utile delle porzioni di saturazione 16 delle espansioni radiali 11 del corpo rotorico 10. Ciò consente così di inserire un numero maggiore di magneti 4 nel rotore 3 senza sacrificare eccessivamente la necessaria resistenza meccanica del corpo rotorico 10.

Quindi, la relazione dimensionale tra le larghezze della porzione di testa 5 e della porzione di base 6 consente di massimizzare lo sviluppo radiale dei magneti 4 stessi, a tutto vantaggio della superficie massima utile per la generazione di flusso magnetico.

In particolare, con la specifica conformazione dei magneti 4 sopra descritta, à ̈ possibile raggiungere un numero di magneti 4 pari o maggiore a venti. In altre parole, il suddetto numero pari o maggiore a venti à ̈ da intendersi relativo alla distribuzione angolare dei magneti 4 attorno all’asse di rotazione “A†. Pertanto, un tale numero pari o maggiore a venti implica che due magneti 4 contigui distino tra loro di un angolo pari o inferiore a 360°/20, cioà ̈ un angolo di 18°. Con tale densità di magneti 4, il rotore 3 secondo la presente invenzione riesce a sviluppare un’alta densità di coppia contenendo al contempo gli ingombri dimensionali.

Nelle forme realizzative delle figure 2-5, la porzione di base 6 di ciascun magnete 4 ha conformazione rastremata in avvicinamento all’asse di rotazione “A†, come ben osservabile nei dettagli di figura 4 e 5.

La forma rastremata di ciascuna porzione di base 6 consente di avvicinare radialmente i singoli magneti 4 e di definire una precisa geometria della porzione di saturazione 16 di ciascuna espansione radiale 11.

In particolare, nella forma realizzativa delle figure 4-5, ciascuna porzione di saturazione 16 presenta uno sviluppo, in direzione radiale, avente sezione costante. In altre parole, osservando il rotore 3 secondo una vista frontale come in figura 4, ciascuna porzione di saturazione 16 presenta una larghezza (tangenziale al suo sviluppo radiale) pressoché costante. Ciò consente di ottimizzare lo stato di sforzo meccanico agente sulla porzione di saturazione 16 stessa e quindi di minimizzare il rischio di rotture improvvise di un’espansione radiale 11 durante la messa in esercizio del rotore 3.

Sorprendentemente à ̈ stato riscontrato che le porzioni di saturazione 16 così realizzate si saturano, appunto, di “flusso magnetico parassita†. Tale saturazione di flusso magnetico crea una “barriera magnetica†che impedisce ad altre linee di flusso generate da ciascun magnete 4 di richiudersi verso il rotore, ma anzi, favorisce la fuoriuscita di tali linee di flusso in direzione del flusso statorico, trasformando così tali linee di flusso in “flusso magnetico utile†.

In accordo con una forma realizzativa alternativa (ma comunque beneficiante del summenzionato effetto di saturazione) non illustrata nelle figure annesse, ciascuna porzione di saturazione 16 ha una sezione trasversale non costante ma avente comunque un tratto a sezione ridotta in cui lo spessore ha valore sufficientemente basso da realizzare la saturazione del flusso magnetico. Preferibilmente, tale tratto a sezione R −Ra ridotta ha uno spessore minimo che à ̈ inferiore a

15 dove R à ̈ il raggio esterno dei magneti e Ra à ̈ il raggio interno dei magneti, con riferimento all’asse di rotazione. Preferibilmente tale spessore minimo à ̈ R −Ra R −Ra

compreso tra e .

50 25

In una seconda forma realizzativa, visibile in figura 5, tra la porzione di base 6 di ciascun magnete 4 e l’anello di supporto 18 à ̈ presente un traferro di base 21. In altre parole, ciascun magnete 4 occupa parzialmente la rispettiva sede di alloggiamento 12 la quale, tra la porzione di base 6 e l’anello di supporto 18, presenta un vuoto di materiale, cioà ̈ il traferro di base 21.

Tale forma realizzativa presentante il traferro di base 21 facilita l’assemblaggio dei magneti 4 all’interno del corpo rotorico 10 in quanto in questa zona di traferro di base 21 non vi à ̈ attrito durante l’inserimento del magnete 4 e consente, inoltre, di semplificare la realizzazione del magnete 4 stesso che non necessità così di particolare precisione dimensionale sulla propria superficie affacciata al traferro di base 21. Preferibilmente, il traferro di base 21 può essere riempito con un materiale di riempimento amagnetico per conferire ulteriore solidità strutturale al rotore 3 e per minimizzare i movimenti relativi tra le espansioni radiali 11 del corpo rotorico 10 e i magneti 4.

In una forma realizzativa alternativa, illustrata in figura 6, ciascun magnete 4 à ̈ costituito da una pluralità di sotto-magneti 40 tra di loro sovrapposti in direzione radiale ed aventi, in successione, sezione trasversale decrescente verso l’asse “A†in modo tale che, in corrispondenza della propria porzione di base 6, il magnete 4 presenti almeno una riduzione di larghezza a gradino. In altre parole, in questa configurazione il magnete 4 à ̈ un magnete assemblato. In particolare, con sezione trasversale s’intende la larghezza di ciascun sotto-magnete 40 lungo una direzione ortogonale alla direzione di sviluppo radiale sui cui giace la successione di sotto-magneti 40.

Anche in questa forma realizzativa à ̈ riscontrabile l’effetto sorprendente di saturazione magnetica delle porzioni di saturazione 16 delle espansioni radiali 11. Infatti anche in questo caso il “flusso parassita†generato dai magneti 4 si incanala nella porzione di saturazione 16 “riempiendola†magneticamente. In questa forma realizzativa risulta evidente come ciascuna porzione di saturazione 16, lungo il suo sviluppo in direzione radiale, presenti una sezione decrescente in avvicinamento all’albero motore 25. Proprio il fatto che la sezione di ciascuna porzione di saturazione 16 decresca fino a una predeterminata larghezza minima permette la “saturazione magnetica†di ciascuna porzione di saturazione 16, e quindi la creazione della “barriera magnetica†che impedisce ad ulteriori linee di flusso generate da ciascun magnete 4 di richiudersi verso il rotore.

Tale riduzione di larghezza a gradino di figura 6 potrebbe essere anche realizzata mediante un unico magnete 4 monoblocco presentante almeno una riduzione di larghezza a gradino.

Tale forma realizzativa alternativa risulta essere inoltre costruttivamente vantaggiosa per il fatto che la geometria dei magneti 4 e del relativo corpo rotorico 10 sono facilmente progettabili e tecnologicamente realizzabili.

Il corpo rotorico 10 e la pluralità di magneti 4 vengono mantenuti nella loro posizione assiale attraverso dei mezzi di impaccamento (non illustrati) che li bloccano in posizione.

Tra le diverse soluzioni costruttive per la realizzazione di tali mezzi di impaccamento, una forma realizzativa preferita presenta almeno due elementi di tenuta (per esempio flange) posizionate su lati opposti, lungo la direzione assiale, del corpo statorico 10 e operativamente collegati da elementi di tiranteria che impaccano l’intero corpo rotorico 10. In particolare, almeno un’espansione radiale 11 (preferibilmente almeno due o quattro) presenta almeno un foro passante 19 realizzato nella rispettiva porzione periferica 14 per consentire il posizionamento di un elemento di tiranteria collegante gli elementi di tenuta (tipo flangia).

Un aspetto non secondario della presente invenzione consiste anche nella progettazione e nella realizzazione produttiva del rotore 3.

Come precedentemente accennato, un serio limite dei rotori a “magneti radiali†risiede nella difficoltà di poter introdurre un elevato numero di poli magnetici nel rotore. Pertanto à ̈ stato delineato un metodo di produzione che permettesse di realizzare il rotore 3 a magneti permanenti secondo la presente invenzione.

Il metodo comprende le fasi di predisporre una pluralità di lamierini 20 sagomati in modo tale da presentare, ciascuno, la pluralità di espansioni radiali 11 e di sedi di alloggiamento 12, essendo le sedi di alloggiamento 12 intercalate alle espansioni radiali 11; impaccare tra di loro i lamierini 20 lungo l’asse di rotazione “A†del rotore 3 per ottenere il corpo rotorico 10; inserire un magnete 4 permanente in ciascuna sede di alloggiamento 12.

I lamierini 20 vengono precedentemente sagomati secondo la geometria che si vuole dare alle espansioni radiali 11 e, quindi, alle sedi di alloggiamento 12 per i magneti 4. La fase di sagomatura può essere realizzata mediante tecniche, per esempio, di taglio a freddo (es. pressa), taglio a caldo (es. laser) o stampaggio.

In particolare, la fase di predisporre la pluralità di lamierini 20 comprende una successione di fasi di stampaggio di lamierini rotorici.

In una forma realizzativa del metodo, mediante le fasi di stampaggio si realizzano i soli lamierini rotorici che, in questo caso, possono presentare uno spessore nominale compreso tra 1 mm e 5 mm.

In altre parole à ̈ possibile utilizzare lamierini di elevato spessore (tra 1 mm e 5 mm appunto) per ottenere un lamierino rotorico che sia già intrinsecamente robusto ed adatto per successive fasi di impaccamento.

Infatti, maggiore à ̈ lo spessore nominale del lamierino, maggiore sarà la robustezza del lamierino e maggiore sarà la velocità di assemblaggio nelle fasi successive. In una forma realizzativa particolare del metodo, i lamierini rotorici e quelli statorici vengono realizzati mediante un’unica fase di taglio. In questo modo vengono minimizzati gli scarti di lavorazione.

Una volta sagomati i lamierini 20, la fase di impaccare tra loro i lamierini 20 può essere realizzata preimpaccando i singoli lamierini in gruppi e successivamente impaccando tra loro due o più di detti gruppi per ottenere il corpo rotorico 10.

Una volta formato il corpo rotorico 10 mediante l’impaccamento dei lamierini 20, à ̈ possibile inserire i magneti 4 all’interno delle sedi di alloggiamento 12. Per garantire ulteriore compattezza strutturale al corpo rotorico 10, tra i magneti 4 e le espansioni radiali 11 viene iniettato il summenzionato prodotto riempitivo amagnetico.

In particolare, nella fase di impaccamento dei lamierini 20, vengono predisposti gli elementi di tenuta (flange) posizionati su lati opposti, lungo la direzione assiale, del corpo statorico 10.

Per bloccare in posizione gli elementi di tenuta si possono utilizzare elementi di bloccaggio (non illustrati) come, ad esempio, anelli seeger.

Alternativamente o in cooperazione con gli elementi di bloccaggio vengono predisposti gli elementi di tiranteria, operativamente collegati agli elementi di tenuta per impaccare l’intero corpo rotorico 10 e per bloccare gli elementi di tenuta.

L’invenzione raggiunge gli scopi proposti. Il rotore presentante il corpo rotorico atto ad accogliere una pluralità di magneti che presentano la propria porzione di base avente una larghezza inferiore rispetto alla larghezza della propria porzione di testa, consente di ottenere un alto numero di poli magnetici nel rotore e di garantire la necessaria resistenza meccanica al corpo rotorico stesso. La particolare forma e disposizione dei magneti nel rotore, consente di minimizzare il “flusso parassita†e sorprendentemente di massimizzare il “flusso utile†ottenendo così densità di coppia elevate anche in rotori di dimensioni relativamente ridotte. Parimenti, le aperture di separazione in prossimità della superficie esterna del corpo rotorico consentono di convogliare e direzionare in maniera maggiormente deterministica le linee di flusso dei magneti verso il flusso statorico, massimizzando ulteriormente il “flusso utile†e quindi la potenza sprigionabile dalla macchina elettrica.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Rotore (3) a magneti permanenti per macchina elettrica rotativa (1), comprendente: - un corpo rotorico (10) avente un asse di rotazione (A); - una pluralità di magneti (4) disposti ciascuno lungo una direzione sostanzialmente radiale di detto corpo rotorico (10), detti magneti (4) presentando, in sezione secondo un piano sostanzialmente ortogonale a detto asse di rotazione (A), una porzione di testa (5) posta in prossimità di una superficie esterna (30) di detto corpo rotorico (10) e una porzione di base (6) rivolta verso detto asse di rotazione (A); caratterizzato dal fatto che la porzione di base (6) di ciascun magnete (4) ha larghezza inferiore rispetto alla larghezza della porzione di testa (5).
2. 2. Rotore (3) secondo la rivendicazione 1, in cui detti magneti (4) sono in numero pari o maggiore a venti.
3. 3. Rotore (3) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la porzione di base (6) di ciascun magnete (4) ha conformazione rastremata in avvicinamento a detto asse di rotazione (A).
4. 4. Rotore (3) secondo la rivendicazione 1 o 2 precedenti, in cui ciascun magnete (4) presenta una pluralità di sotto-magneti 40 tra di loro sovrapposti in direzione radiale ed aventi, in successione, sezione trasversale decrescente in avvicinamento a detto asse di rotazione (A) in modo tale che, in corrispondenza della propria porzione di base 6, il magnete 4 presenti almeno una riduzione di larghezza a gradino.
5. 5. Rotore (3) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo rotorico (10) presenta una pluralità di espansioni radiali (11) ed una pluralità di sedi di alloggiamento (12) intercalate a dette espansioni radiali (11) per alloggiare detti magneti (4), in cui espansioni radiali (11) contigue presentano rispettive porzioni periferiche (14) tra loro distanziate per definire rispettive aperture di separazione (13) atte a prevenire il passaggio diretto di flusso magnetico tra dette porzioni periferiche (14), dette aperture di separazione (13) estendendosi preferibilmente lungo un’intera lunghezza assiale di detto corpo rotorico (10).
6. 6. Rotore (3) secondo la rivendicazione 5, in cui le porzioni periferiche (14) di ciascuna espansione radiale (11) presentano porzioni laterali di aggancio (15) rivolte verso le espansioni radiali (11) contigue per trattenere i magneti (4) adiacenti all’interno delle rispettive sedi di alloggiamento (12).
7. 7. Rotore (3) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui ciascuna espansione radiale (11) presenta una porzione di saturazione (16) interposta tra le porzioni di base (6) di due magneti (4) adiacenti per realizzare una saturazione del campo magnetico presente all’interno di detta espansione radiale (11), preferibilmente detta porzione di saturazione (16) presentando un tratto a R −Ra sezione ridotta avente spessore inferiore a e 15 R −Ra R −Ra preferibilmente compreso tra e dove R à ̈ il 50 25 raggio esterno dei magneti e Ra il raggio interno dei magneti.
8. 8. Rotore (3) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo rotorico (10) à ̈ definito da una pluralità di lamierini (20) tra loro impaccati lungo l’asse di rotazione (A).
9. 9. Rotore (3) secondo la rivendicazione 8, in cui almeno una espansione radiale (11) presenta un foro (19), preferibilmente in corrispondenza di detta porzione periferica (14) per l’alloggiamento di un tirante di impaccamento di detti lamierini (20).
10. 10. Motore sincrono (1) comprendente: - uno statore (2); - un rotore (3) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
11. 11. Metodo per realizzare un rotore (3) a magneti permanenti, comprendente le fasi di: - predisporre una pluralità di lamierini (20) sagomati in modo tale da presentare, ciascuno, una pluralità di espansioni radiali (11) e una pluralità di sedi di alloggiamento (12) intercalate a dette espansioni radiali (11); - impaccare tra di loro i lamierini (20) lungo un asse di rotazione (A) del rotore (3) per ottenere un corpo rotorico (10); - inserire un magnete (4) permanente in ciascuna di dette sedi di alloggiamento (12), disponendo detto magnete (4) secondo un’orientazione radiale in modo tale che detto magnete (4) presenti una porzione di base (6) posizionata in prossimità di detto asse di rotazione (A) e una porzione di testa (5) posta in prossimità di una superficie esterna (30) di detto corpo rotorico (10); caratterizzato dal fatto che la porzione di base (6) di ciascun magnete (4) ha larghezza inferiore rispetto ad una larghezza della porzione di testa (5).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detta fase di impaccare tra loro i lamierini (20) à ̈ realizzata pre-impaccando i singoli lamierini in gruppi e successivamente impaccando tra loro due o più di detti gruppi per ottenere detto corpo rotorico (10).