ITPD970124A1

ITPD970124A1 - ELECTRIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNET ROTOR COUPLED TO THE AXIS IN A VISCOUS MODE

Info

Publication number: ITPD970124A1
Application number: IT97PD000124A
Authority: IT
Inventors: Elio Marioni
Original assignee: Askoll Spa
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1998-12-12
Also published as: ITPD970124A0; IT1293709B1

Description

"MOTORE ELETTRICO CON ROTORE A MAGNETI PERMANENTI ACCOPPIATO ALL'ASSE IN MODO VISCOSO" "ELECTRIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNET ROTOR COUPLED TO THE AXIS IN A VISCOUS WAY"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato ha per oggetto un motore elettrico con rotore a magneti permanenti accoppiato all'asse in modo viscoso. The present invention relates to an electric motor with a permanent magnet rotor coupled to the shaft in a viscous manner.

E' noto che i motori elettrici con rotore a magneti permanenti comprendono uno statore, con elettromagnete a pacco di lamierini e relativi avvolgimenti e un rotore disposto fra due espansioni polari definite dallo statore ed assialmente attraversato da un asse girevolmente connesso ad una struttura di supporto. It is known that electric motors with a permanent magnet rotor comprise a stator, with a lamination pack electromagnet and relative windings and a rotor arranged between two pole pieces defined by the stator and axially traversed by an axis rotatably connected to a support structure.

E’ ancora ben nota la difficoltà di poter avviare un motore sincrono, tanto più elevata è l'inerzia del carico ad esso applicato. The difficulty of being able to start a synchronous motor is still well known, the higher the inertia of the load applied to it.

L'avviamento infatti, avviene in forma di processo transitorio nel quale direzione di rotazione, velocità e corrente cambiano fino al raggiungimento del sincronismo. In fact, starting occurs in the form of a transient process in which the direction of rotation, speed and current change until synchronism is reached.

In questo processo transitorio si determina un oscillazione del rotore per effetto del campo magnetico alternato prodotto dallo statore che, inducendo sul rotore a magnete permanente una coppia, tende a portarlo in una posizione in cui il campo magnetico del rotore risulta essere allineato con il campo di statore. In this transient process an oscillation of the rotor is determined due to the effect of the alternating magnetic field produced by the stator which, by inducing a torque on the permanent magnet rotor, tends to bring it into a position in which the magnetic field of the rotor is aligned with the magnetic field. stator.

Se in questo "pendolamento" il rotore acquisisce l’energia cinetica sufficiente per riuscire a spostarsi di un'inezia fuori dalla posizione di allineamento, esso subisce un’ulteriore accelerazione che lo porta a compiere un’altra porzione di giro e così via fino a raggiungere lo stato di sincronismo. If in this "oscillation" the rotor acquires the kinetic energy sufficient to be able to move a trifle out of the alignment position, it undergoes a further acceleration that leads it to complete another portion of a revolution and so on up to reach the state of synchronism.

A parità di potenza, l'ampiezza delle oscillazioni che si producono sul rotore è tanto più elevata tanto minore è l'inerzia del carico applicato cosicché il rotore riesce ad accelerare acquisendo una velocità tale da riuscire a sincronizzarsi con il campo alternato dello statore. With the same power, the amplitude of the oscillations that are produced on the rotor is the higher the lower the inertia of the applied load so that the rotor is able to accelerate acquiring a speed such as to be able to synchronize with the alternating field of the stator.

Viceversa, se l'inerzia del carico risulta essere consistente, l'ampiezza di oscillazione del rotore è limitata e non consegue il raggiungimento del sincronismo. Conversely, if the inertia of the load is consistent, the rotor oscillation amplitude is limited and synchronism is not achieved.

Per inerzia del carico ancor più elevata si arriva al caso limite in cui una volta fornita l’alimentazione allo statore, il rotore non riesce nemmeno ad iniziare l'oscillazione, ovvero rimane fermo nella sua posizione di equilibrio. Due to the even higher inertia of the load, we arrive at the extreme case in which once power is supplied to the stator, the rotor is not even able to start oscillation, that is, it remains stationary in its equilibrium position.

Per valori di inerzia del carico non troppo elevati i rapporto alla potenza del motore, sono oggi largament impiegati giunti del tipo ad accoppiamento meccanico inseriti fra il carico e il rotore che rendono quest'ultimo, nella fase di avviamento, libero di oscillare per un certo angolo di rotazione (usualmente 180° sessagesimali). For inertia values of the load that are not too high and the ratio to the power of the motor, couplings of the type with mechanical coupling inserted between the load and the rotor are widely used which make the latter, in the starting phase, free to oscillate for a certain rotation angle (usually 180 ° sexagesimal).

In tal modo nel transitorio di avviamento il rotore risulta disimpegnato dall'inerzia del carico e ciò a vantaggio del raggiungimento dello stato di sincronismo. In this way, during the starting transient, the rotor is disengaged from the inertia of the load and this to the advantage of reaching the state of synchronism.

Si ha quindi una rotazione libera per un certo angolo, poi un brusco impatto quando il carico viene agganciato. There is therefore a free rotation for a certain angle, then a sudden impact when the load is hooked.

A questo punto si realizza un collegamento diretto fra carico e rotore; in pratica nel funzionamento i due risultano essere solidamente vincolati. At this point a direct connection is made between load and rotor; in practice, in operation the two are solidly linked.

Detti giunti meccanici sono ben descritti nel brevetto EP 723329 dove, fra l'altro, si fa riferimento all'applicazione del motore per una pompa di scarico per lavabiancheria o lavastoviglie. Said mechanical joints are well described in patent EP 723329 where, among other things, reference is made to the application of the motor for a drain pump for washing machines or dishwashers.

Normalmente l'inerzia rappresentata dalla girante di una pompa per detta applicazione è relativamente bassa in rapporto alla potenza fornibile dal motore per cui questi tipi di giunti assolvono completamente la loro funzione che è quella appunto di ridurre la coppia necessaria per 1'avviamento dando la giusta proporzione al motore rispetto al carico che deve portare in trascinamento, con conseguente beneficio sul rendimento complessivo della macchina e quindi sul costo Normally the inertia represented by the impeller of a pump for said application is relatively low in relation to the power that can be supplied by the motor, so these types of joints fully perform their function which is precisely to reduce the torque necessary for starting, giving the right proportion to the motor with respect to the load it has to carry in dragging, with a consequent benefit on the overall performance of the machine and therefore on the cost

Tuttavia esistono applicazioni dove il carico (ad esempio la ventola di un ventilatore) possiede un'inerzia così grande che neppure il giunto di accoppiamento meccanico appena citato è in grado di avviarlo, a meno che non si sovradimensioni il motore così tanto da risultare eccessivamente costoso alla produzione e all'impiego, rendendolo quindi privo di interesse da parte dell 'utilizzatore. However, there are applications where the load (for example the fan of a fan) has such a great inertia that not even the mechanical coupling just mentioned is able to start it, unless the motor is oversized so much that it is excessively expensive. production and use, thus rendering it devoid of interest on the part of the user.

Per queste applicazioni la soluzione è quella di realizzare un sistema che nella fase di avviamento sia in grado di trasmettere la coppia del motore in modo graduale al carico. For these applications, the solution is to create a system that in the starting phase is able to gradually transmit the motor torque to the load.

Il compito principale del presente trovato è perciò quello di mettere a punto un un motore elettrico con rotore a magneti permanenti, in cui si abbia un trascinamento graduale all'avviamento e la possibilità di svincolare la velocità di rotazione del carico rispetto alla velocità di rotazione del rotore. The main task of the present invention is therefore to provide an electric motor with a permanent magnet rotor, in which there is a gradual dragging at start-up and the possibility of releasing the rotation speed of the load with respect to the rotation speed of the rotor.

Nell'ambito del compito sopra esposto, conseguente primario scopo è quello di avere una bassa coppia di spunto necessaria per avviare il motore sincrono a magneti permanenti . Within the scope of the above aim, a consequent primary object is to have a low starting torque necessary to start the permanent magnet synchronous motor.

Ancora un importante scopo è quello di mettere a punto un motore costruttivamente semplice e di dimensioni ridotte. Another important object is to provide a motor which is constructively simple and of reduced dimensions.

Ancora un importante scopo è quello di mettere a punto un motore che presenti silenziosità alla partenza ed anche durante il funzionamento Another important object is to provide a motor which is silent at start-up and also during operation

E'ancora uno scopo quello di mettere a punto un motore a basso consumo e di costo contenuto. Another aim is to develop a low-consumption and low-cost engine.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un motore elettrico con rotore a magneti permanenti del tipo comprendente uno statore con elettromagnete a pacco di lamierini e relativi avvolgimenti, un rotore disposto fra due espansioni polari definite dallo statore ed assialmente attraversato da un asse girevolmente connesso ad una struttura di supporto, detto motore caratterizzandosi per il fatto che detto rotore è montato folle sull'asse di rotazione a cui è applicato il carico ed è contenuto in un involucro stagno solidale all’asse stesso e contenente un fluido operativo, detto rotore e detto involucro esterno essendo conformati in modo da interagire mutuamente solo tramite il fluido operativo, consentendo così uno scorrimento tra la velocità del rotore e la velocità dell'involucro e di conseguenza tra il rotore ed il carico applicato. Vantaggiosamente lo spazio fra la superficie esterna del rotore e quella interna dell'involucro contiene un liquido viscoso, cosicché il rotore trascinando detto liquido porta in rotazio l'involucro, e quindi l'asse con ivi applicato il carico. These and still other objects, which will appear more clearly below, are achieved by an electric motor with a permanent magnet rotor of the type comprising a stator with a lamination pack electromagnet and relative windings, a rotor arranged between two pole pieces defined by the stator and axially crossed by an axis rotatably connected to a support structure, said motor is characterized by the fact that said rotor is idle mounted on the rotation axis to which the load is applied and is contained in a watertight casing integral with the axis itself and containing an operating fluid, said rotor and said outer casing being shaped so as to mutually interact only through the operating fluid, thus allowing a sliding between the rotor speed and the casing speed and consequently between the rotor and the applied load. Advantageously, the space between the external surface of the rotor and the internal surface of the casing contains a viscous liquid, so that the rotor, by dragging said liquid, rotates the casing, and therefore the axis with which the load is applied therein.

Opportunamente, in una versione variante, concettualmente equivalente, ad almeno una delle estremità del rotore, è solidale una girante palettata che interagisce con una corrispondente girante palettata solidale al detto involucro e disposta frontalmente ad essa a realizzare un giunto viscoso di trascinamento fra rotore ed involucro. Conveniently, in a variant version, conceptually equivalent, to at least one of the ends of the rotor, a bladed impeller is integral which interacts with a corresponding bladed impeller integral with said casing and arranged in front of it to form a viscous drag joint between rotor and casing .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune sue forme realizzative illustrate a titolo indicativo, ma non limitativo della sua portata, nelle allegate tavole di disegni in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description of some of its embodiments illustrated by way of indication, but not limitation of its scope, in the attached drawings in which:

la fig. 1 è una vista in sezione longitudinale di un motore secondo il trovato in una prima forma realizzativa; fig. 1 is a longitudinal section view of an engine according to the invention in a first embodiment;

la fig. 2 è una vista in sezione secondo la traccia II-II di fig. 1; fig. 2 is a sectional view along the line II-II of fig. 1;

la fig. 3 è una vista in esploso dei componenti del motore di fig. 1; fig. 3 is an exploded view of the components of the engine of fig. 1;

la fig. 4 è una vista in sezione longitudinale di un motore in una seconda forma realizzativa del motore; fig. 4 is a longitudinal sectional view of an engine in a second embodiment of the engine;

la fig. 5 è una vista in sezione longitudinale di un motore in una terza forma realizzativa del motore; fig. 5 is a longitudinal sectional view of an engine in a third embodiment of the engine;

la fig. 6 è una vista in sezione longitudinale di un motore in una quarta forma realizzativa del motore; fig. 6 is a longitudinal sectional view of an engine in a fourth embodiment of the engine;

le figg. 7 e 8 sono viste prospettiche in esploso componenti del motore di fig. 6; figs. 7 and 8 are exploded perspective views of components of the engine of fig. 6;

la fig. 9 è una vista in sezione longitudinale di motore in una quinta forma realizzativa; fig. 9 is a longitudinal sectional view of an engine in a fifth embodiment;

la fig. 10 è una vista in esploso sezionata di una parte dei componenti del motore di fig. 9; fig. 10 is a sectional exploded view of a part of the components of the engine of fig. 9;

la fig. 11 è una vista in sezione secondo la traccia Xi-XI di fig. 9; fig. 11 is a section view along the line Xi-XI of fig. 9;

la fig. 12 è una vista prospettica del rotore di fig. fig. 12 is a perspective view of the rotor of fig.

9; 9;

la fig. 13 è una vista in sezione longitudinale di un motore in una sesta forma realizzativa; fig. 13 is a longitudinal sectional view of an engine in a sixth embodiment;

la fig. 14 è una vista in esploso sezionata dei componenti della motore di fig. 13. fig. 14 is a sectional exploded view of the components of the engine of fig. 13.

Con riferimento alle figure da 1 a 3 precedentemente citate, in una prima forma realizzativa un motore sincrono a magneti permanenti comprende uno statore 10 a pacco di lamierini 11 ed avvolgimenti 12 ed un rotore 13 disposto fra due espansioni polari 14 definite dal pacco di lamierini 11 dello stesso statore 10. With reference to the aforementioned figures 1 to 3, in a first embodiment a permanent magnet synchronous motor comprises a stator 10 with a pack of laminations 11 and windings 12 and a rotor 13 arranged between two pole pieces 14 defined by the pack of laminations 11 of the same stator 10.

Il rotore 13 è in particolare costituito da un magnete permanente 15 anulare cilindrico sul quale è sovrastampato un elemento 16 in materia plastica definente un codolo interno 16a e flangiature di estremità 16b. The rotor 13 is in particular constituted by a cylindrical annular permanent magnet 15 on which a plastic material element 16 defining an internal tang 16a and end flanges 16b is molded.

Il rotore 13 si presenta quindi nel complesso di forma cilindrica con foro assiale 17 in cui è inserito un asse su cui il rotore stesso 13 è libero di girare. The rotor 13 is therefore generally cylindrical in shape with an axial hole 17 in which an axis is inserted on which the rotor 13 itself is free to rotate.

L'asse 18 è a sua volta connesso ad una struttura di supporto convenientemente indicata complessivamente con il numero 19 e costituita in questo caso in pratica da due gusci 20 e 21 complementari che racchiudono l’insieme costituito da statore 10, rotore 13 e asse 18 lasciando comunque quest'ultimo fuoriuscire con un'estremità 18a a cui è solidale un carico da porre in rotazione indicato tratteggiato e col numero 22. The axis 18 is in turn connected to a support structure conveniently indicated as a whole with the number 19 and constituted in this case in practice by two complementary shells 20 and 21 which enclose the assembly consisting of stator 10, rotor 13 and axis 18 in any case, leaving the latter to come out with an end 18a to which a load to be rotated is integral, indicated by the dashed line and with the number 22.

Ciascuno dei due gusci 20 e 21 presenta all'interno, in corrispondenza della zona dell'asse 18, un corrispondente codolo, rispettivamente 23 e 24, con all'interno una boccola, rispettivamente 25 e 26, che supporta girevolmente una corrispondente porzione dell'asse 18. Each of the two shells 20 and 21 has inside, in correspondence with the area of the axis 18, a corresponding tang, respectively 23 and 24, with inside a bush, respectively 25 and 26, which rotatably supports a corresponding portion of the axis 18.

Come detto, uno dei due gusci, in particolare il 21, ha un foro passante 27 che permette la fuoriuscita dell'estremità 18a dell'asse 18. As mentioned, one of the two shells, in particular 21, has a through hole 27 which allows the end 18a of axis 18 to come out.

Secondo il trovato, il rotore 13 è posto in un involucro stagno complessivamente indicato con 28 che è solidale all'asse 18 e contiene un liquido. According to the invention, the rotor 13 is placed in a watertight casing indicated as a whole with 28 which is integral with the axis 18 and contains a liquid.

In particolare, l'involucro stagno 28 comprende un elemento a bicchiere 29 solidale all'asse 18 ed un tappo 30 discoidale innestato fra l'elemento a bicchiere 29 e l'asse 18 con i quali è in tenuta per mezzo di rispettivi anelli tipo o-ring 31 e 32 (anelli che esplicano una tenuta statica in quanto le zone su cui agiscono non hanno moto relativo le une rispetto alle altre). In particular, the watertight casing 28 comprises a cup element 29 integral with the axis 18 and a disc-shaped plug 30 engaged between the cup element 29 and the axis 18 with which it is sealed by means of respective rings of the type or -ring 31 and 32 (rings that perform a static seal as the areas on which they act have no relative motion with respect to each other).

E' previsto che il tappo 30 abbia almeno un foro passante 33 per il dosaggio del liquido all'interno dell'involucro 28, foro che deve essere convenientemente chiuso dopo l'inserimento del liquido stesso. It is envisaged that the cap 30 has at least one through hole 33 for dosing the liquid inside the casing 28, a hole which must be conveniently closed after the liquid itself has been inserted.

In alternativa la tenuta fra il tappo 30 e l'elemento a bicchiere 29 può essere realizzata in altri modi quali saldatura a caldo, saldatura ad ultrasuoni, ecc. Alternatively, the seal between the cap 30 and the cup element 29 can be achieved in other ways such as heat sealing, ultrasonic welding, etc.

L'elemento a bicchiere 29 e il tappo 30 in sostanza costituiscono un corpo unico e l'insieme è solidale all'asse 18 The cup element 29 and the cap 30 essentially constitute a single body and the whole is integral with axis 18

La connessione con quest'ultimo può avvenire indistintamente in vari modi, ad esempio per interferenza (elemento a bicchiere 29 e/o tappo 30), sovrastampaggio diretto sull'asse 18 dell'elemento a bicchiere 29 oppure del tappo 30, montaggio a caldo, ecc. The connection with the latter can take place indiscriminately in various ways, for example by interference (cup element 29 and / or plug 30), direct overmoulding on axis 18 of cup element 29 or plug 30, hot mounting, etc.

Per quanto riguarda il liquido, esso è convenientemente un fluido viscoso e la trasmissione del moto fra rotore 13 ed involucro stagno 28 avviene per trascinamento viscoso dovuto agli sforzi interni del fluido operativo. As far as the liquid is concerned, it is conveniently a viscous fluid and the transmission of motion between rotor 13 and watertight casing 28 occurs by viscous dragging due to the internal stresses of the operating fluid.

Si è quindi realizzato un motore a giunto viscoso fra il rotore 13 ed il corrispondente carico 22 che garantisce l'avviamento di quest'ultimo in condizioni del tutto similari a quelle di un motore asincrono. A viscous joint motor has therefore been provided between the rotor 13 and the corresponding load 22 which guarantees the starting of the latter in conditions quite similar to those of an asynchronous motor.

Infatti 1’intoduzione di uno scorrimento fra il numero di giri del rotore 13 (che risulta fisso nel motore sincrono) e quello del carico 22 (che risulta variabile nel transitorio di avviamento) permette di avviare quest’ultimo fino a portarlo alla velocità di regime. In fact, the introduction of a slip between the number of revolutions of the rotor 13 (which is fixed in the synchronous motor) and that of the load 22 (which is variable in the starting transient) allows the latter to be started up to the steady speed .

L'efficienza di trasmissione, a parità di condizioni geometriche, risulta funzione della viscosità del fluido operativo impiegato. The transmission efficiency, under the same geometric conditions, is a function of the viscosity of the operating fluid used.

Secondo la teoria di Reynolds e Petroff vi è una relazione di proporzionalità inversa fra lo spazio libero esistente (gap) fra rotore 13 e la parete interna dell'involucro 28, in modo particolare radiale, ma anche assiale, cosicché questo spazio viene convenientemente dimensionato per ottenere la massima resa. According to the theory of Reynolds and Petroff there is an inverse proportionality relationship between the free space existing (gap) between the rotor 13 and the inner wall of the casing 28, particularly radially, but also axial, so that this space is conveniently sized to obtain the maximum yield.

Questa prima forma realizzativa si caratterizza per dimensioni ridotte dell'insieme, semplicità costruttiva, silenziosità alla partenza, silenziosità di funzionamento, basso consumo, costo contenuto. This first embodiment is characterized by reduced overall dimensions, constructive simplicity, silent start-up, silent operation, low consumption, low cost.

Inoltre il rotore 13 è in un involucro 28 completamente stagno ed è quindi insensibile ad agenti aggressivi esterni. Furthermore, the rotor 13 is in a completely watertight casing 28 and is therefore insensitive to external aggressive agents.

Per quanto riguarda ancora la silenziosità di funzionamento, il fatto che il rotore 13 risulti essere accoppiato viscosamente al carico 22 comporta che vi sia lo smorzamento delle oscillazioni di coppia non lineari caratteristiche del moto del motore sincrono. As regards still the silent operation, the fact that the rotor 13 is viscously coupled to the load 22 means that there is a damping of the non-linear torque oscillations characteristic of the motion of the synchronous motor.

Ciò significa minori vibrazioni e quindi maggior silenziosità. This means less vibrations and therefore greater silence.

Facendo ora riferimento alla figura 4 precedentemente citata, in una seconda forma realizzativa vi è ancora uno statore 110, un rotore 113 ed un asse 118, con quest’ultimo connesso ad una struttura di supporto 119 a due gusci 120 e 121 Referring now to figure 4 previously mentioned, in a second embodiment there is still a stator 110, a rotor 113 and an axis 118, with the latter connected to a support structure 119 with two shells 120 and 121

L'asse 118 è anche in questo caso accoppiato ad una estremità 118a con il carico 122 ed è girevolmente connesso, mediante boccole 125 e 126 a codoli 123 e 124 definiti all'interno dei gusci 120 e 121. The axis 118 is also in this case coupled at one end 118a with the load 122 and is rotatably connected, by means of bushings 125 and 126, to tangs 123 and 124 defined inside the shells 120 and 121.

Il rotore 113 è ancora a sviluppo cilindrico e composto da un magnete permanente 115 ed un elemento in materia plastica 116 sovrastampato a definire un codolo interno 116a e due flangiature di estremità 116b, ma dalla flangiatura posta dalla parte del carico 122 si sviluppa una girante palettata 135 che ha funzione di pompa per il liquido contenuto nell'involucro stagno 128 in cui il rotore 113 è posto. The rotor 113 is still cylindrical and composed of a permanent magnet 115 and an element in plastic material 116 overmolded to define an internal tang 116a and two end flanges 116b, but a bladed impeller develops from the flanging placed on the load side 122 135 which acts as a pump for the liquid contained in the watertight casing 128 in which the rotor 113 is placed.

Naturalmente la girante può essere sviluppata da una delle due flangiature di estremità 116b a seconda della convenienza. Of course, the impeller can be developed from one of the two end flanges 116b according to convenience.

L’involucro stagno 128 anche in questo caso comprende un elemento a bicchiere 129 ed un tappo 130 a tenuta mediante guarnizioni ad anello o-ring 131 e 132 e dotato di un foro chiudibile 133 per l'immissione del liquido. The watertight casing 128 also in this case includes a cup element 129 and a cap 130 sealed by o-ring seals 131 and 132 and equipped with a closable hole 133 for the introduction of the liquid.

Ancora secondo il trovato dalla parte del tappo 130 interna all'elemento a bicchiere 129 si sviluppa una girante palettata 136 coassiale e affacciata alla precedente. Still according to the invention, from the part of the cap 130 inside the cup-shaped element 129 develops a bladed impeller 136 coaxial and facing the previous one.

La girante 136 costituisce una turbina solidale al carico 122 essendo essa integrata nell'involucro stagno 128 a sua volta solidale all'asse 118. The impeller 136 constitutes a turbine integral with the load 122 as it is integrated in the watertight casing 128 which in turn is integral with the axis 118.

L'involucro 128 come nel caso precedente può essere montato a caldo sull'asse, direttamente sovrastampato, oppure l'elemento a bicchiere 129 e/o il tappo 130 possono essere montati sull'asse 118 ad interferenza. The casing 128 as in the previous case can be hot mounted on the axis, directly overmoulded, or the cup element 129 and / or the cap 130 can be mounted on the interference axis 118.

Anche in questo caso la tenuta fra elemento a bicchiere 129 e tappo 130 può essere realizzata in alternativa mediante saldatura a caldo, ultrasuoni, ecc. Also in this case the seal between the cup element 129 and the plug 130 can alternatively be achieved by means of heat welding, ultrasound, etc.

Viene perciò definito un giunto viscoso in cui la girante 135 (pompa), posta in rotazione dal rotore 113, fornisce al fluido operativo contenuto all'interno dell'involucro 128 energia cinetica. A viscous joint is therefore defined in which the impeller 135 (pump), set in rotation by the rotor 113, supplies kinetic energy to the operating fluid contained inside the casing 128.

Tale energia cinetica viene convertita in energia di pressione (prevalenza) dalla forma delle pale dei condotti meridiani della girante 135. This kinetic energy is converted into pressure energy (head) by the shape of the blades of the meridian ducts of the impeller 135.

Il fluido operativo posto in movimento dai condotti palari della girante 135 inizia a circolare nei condotti palari della girante 136 (turbina) che per questa causa si pone in rotazione. The operating fluid set in motion by the bladed ducts of the impeller 135 begins to circulate in the bladed ducts of the impeller 136 (turbine) which for this reason is set in rotation.

Vi è perciò un trascinamento fra rotore 113 e l’insieme costituito dall'involucro 128 e dall'asse 118. There is therefore a drag between the rotor 113 and the assembly consisting of the casing 128 and the axis 118.

Conseguentemente viene posto in rotazione il carico 122 Consequently, the load 122 is rotated

La rotazione di quest'ultimo avviene nello stesso senso di rotazione del rotore 113. The rotation of the latter takes place in the same direction of rotation as the rotor 113.

Si è quindi realizzato un motore a giunto viscoso fra il rotore 113 ed il corrispondente carico 122 che garantisce l’avviamento di quest'ultimo in condizioni del tutto similari a quelle di un motore asincrono. A viscous joint motor has therefore been created between the rotor 113 and the corresponding load 122 which guarantees the starting of the latter in conditions very similar to those of an asynchronous motor.

Infatti l'introduzione di uno scorrimento tra il numero di giri del rotore 113 (che risulta fisso nel motore sincrono) e quello del carico 122 (che risulta variabile nel transitorio di avviamento) permette di avviare quest’ultimo fino a portarlo alla velocità di regime. In fact, the introduction of a slip between the number of revolutions of the rotor 113 (which is fixed in the synchronous motor) and that of the load 122 (which is variable in the starting transient) allows the latter to be started up to bring it to the steady state speed. .

Rispetto alla precedente forma realizzativa del motore questa si differenzia per rendimento più elevato. Compared to the previous embodiment of the motor, this differs in terms of higher efficiency.

Può essere conveniente usare per pompa e turbina due diversi numeri di pale, primi fra loro, per evitare che i condotti meridiani della pompa siano contemporaneamente affacciati a quelli della turbina durante il funzionamento. It may be convenient to use for pump and turbine two different numbers of blades, first of each other, to prevent the meridian ducts of the pump from facing those of the turbine at the same time during operation.

Il motore a giunto viscoso si caratterizza, come detto, per elevati rendimenti dimensioni contenute, semplicità costruttiva, silenziosità di funzionamento in particolare alla partenza, basso consumo, costo contenuto, rotore separato dall'aggressione eventuale di agenti inquinanti The viscous joint motor is characterized, as mentioned, for high efficiency, small dimensions, construction simplicity, silent operation in particular at the start, low consumption, low cost, rotor separated from the possible aggression of pollutants

Ε' da mettere anche in evidenza come l'elevato rendimento di questo motore a giunto viscoso rende possibile applicazioni anche per trasmissione di carichi con bassa inerzia allorquando si desideri disaccoppiare il carico dal motore per qualsiasi ragione (per esempio migliorare la coppia di spunto, la rumorosità, ecc.). It should also be highlighted how the high efficiency of this viscous coupling motor makes it possible to apply even for the transmission of loads with low inertia when it is desired to decouple the load from the motor for any reason (for example to improve the starting torque, the noise, etc.).

Con particolare riferimento ora alla figura 5 precedentemente citata, una terza forma realizzativa del motore sincrono è analoga alla precedente, differenziandosi da questa, per il fatto che il rotore, ora 213, è ancora composto da un magnete permanente 215 e da un elemento sovrastampato 216 definente un codolo interno 216a e flangiature di estremità 216b, ma presenta, sviluppate da entrambe le flangiature di estremità 216b, due giranti palettate contrapposte 235a e 235b con funzioni di pompe. With particular reference now to figure 5 previously cited, a third embodiment of the synchronous motor is similar to the previous one, differing from this, in that the rotor, now 213, is still composed of a permanent magnet 215 and an overmolded element 216 defining an internal tang 216a and end flanges 216b, but has, developed from both end flanges 216b, two opposing bladed impellers 235a and 235b with pump functions.

Analogamente l'involucro stagno, ora 228, è ancora composto da un elemento a bicchiere 229 e da un tappo di tenuta 230, ma ora esso è internamente dotato di due giranti palettate con funzioni di turbine, rispettivamente 236a e 236b, una in corrispondenza del fondo dell'elemento a bicchiere 129 ed una in corrispondenza del tappo 230 a definire con le giranti 235a e 235b due giunti viscosi. Similarly, the watertight casing, now 228, is still composed of a cup-shaped element 229 and a sealing plug 230, but now it is internally equipped with two bladed impellers with turbine functions, 236a and 236b respectively, one in correspondence with the bottom of the cup element 129 and one in correspondence with the plug 230 to define with the impellers 235a and 235b two viscous joints.

Tale forma realizzativa può essere prevista per coppie da trasmettere più elevate della precedente mantenendo la struttura dell'involucro 228 cilindrica. This embodiment can be provided for higher torques to be transmitted than the previous one while maintaining the structure of the cylindrical casing 228.

Con riferimento ora alle figure da 6 a 8 precedentemente citate, una quarta forma realizzativa prevede che il rotore, ora 313, sia ancora composto da un magnete permanente 315 e da un elemento sovrastampato in materia plastica 316, a sua volta definente un codolo interno 316a e flangiature di estremità 316b; in questo caso però lo sviluppo del rotore 313 non è cilindrico, ma la flangiatura di estremità 316b posta dalla parte del carico 322 è sagomata ad allargarsi in una porzione di estremità di diametro maggiore in cui è ricavata una palettatura 335b analoga alle precedenti, ma dimensionalmente maggiorata. With reference now to the previously cited figures 6 to 8, a fourth embodiment provides that the rotor, now 313, is again composed of a permanent magnet 315 and an overmolded element in plastic material 316, in turn defining an internal tang 316a and end flanges 316b; in this case, however, the development of the rotor 313 is not cylindrical, but the end flanging 316b placed on the part of the load 322 is shaped to widen in an end portion of greater diameter in which a blading 335b similar to the previous ones is obtained, but dimensionally increased.

Anche in questo caso l'allargamento può essere indifferentemente previsto, a seconda della convenienza, su ciascuna delle flangiature di estremità. Also in this case the widening can be indifferently provided, depending on the convenience, on each of the end flanges.

L'altra flangiatura di estremità 316a è uguale alle precedenti e presenta quindi una palettatura 335a ricavata entro l'ingombro cilindrico di questa parte del rotore 113. The other end flanging 316a is the same as the previous ones and therefore has a blading 335a formed within the cylindrical dimensions of this part of the rotor 113.

Analogamente l'involucro stagno 328, ancora composto da un elemento a bicchiere 329 e da un tappo 330 a tenuta, è adeguato dimensionalmente a seguire l'andamento del rotore 313 e quindi presenta nella zona di unione fra l'elemento a bicchiere 329 e tappo 330 una zona allargata. Similarly, the watertight casing 328, still composed of a cup-shaped element 329 and a sealed cap 330, is dimensionally adequate to follow the course of the rotor 313 and therefore has in the area where the cup-shaped element 329 and the cap are joined 330 an enlarged area.

Il tappo 330 è dotato di una palettatura 336b adeguata alla palettatura 335b del rotore 313, mentre dalla parte opposta il fondo dell'elemento a bicchiere 329 è dotato di una palettatura 336a adeguata alla palettatura della corrispondente testa del rotore 313. The cap 330 is equipped with a blade 336b suitable for the blade 335b of the rotor 313, while on the opposite side the bottom of the cup element 329 is equipped with a blade 336a suitable for the blades of the corresponding head of the rotor 313.

Tale configurazione è adatta al trascinamento di carichi 322 particolarmente elevati perciò viene aumentato dimensionalmente uno dei due giunti viscosi, in particolare quello tecnicamente suscettibile di possibilità di ingrandimento, cioè quello dell'estremità dell'involucro 328 attraverso cui avviene l'inserimento del rotore 313. This configuration is suitable for dragging particularly high loads 322 therefore one of the two viscous couplings is dimensionally increased, in particular the one technically susceptible to the possibility of enlargement, i.e. that of the end of the casing 328 through which the rotor 313 is inserted.

Facendo ora riferimento alle figure da 9 a 12 precedente citate, in una quinta forma realizzativa la configura del rotore, ora 413, e dell'involucro, ora 428, è analoga alla quarta forma realizzativa con la differenza che la girante palettata 435b posta, nel caso dei disegni, dalla parte del carico 422 non è più solidale al rotore 413, ma accoppiata ad esso mediante un giunto di trascinamento a denti complessivamente indicato con 437. Referring now to the above mentioned figures 9 to 12, in a fifth embodiment the configuration of the rotor, now 413, and of the casing, now 428, is similar to the fourth embodiment with the difference that the bladed impeller 435b placed, in the case of the drawings, on the side of the load 422 it is no longer integral with the rotor 413, but coupled to it by means of a toothed drive joint indicated as a whole with 437.

Quest'ultimo comprende un dente eccentrico assiale 438 che si sviluppa dalla flangiatura di estremità 416b dell'elemento 416 sovrastampato sul magnete permanente 415 e da un analogo dente eccentrico assiale 439 che si sviluppa dalla corrispondente zona affacciata della girante 435b. The latter comprises an axial eccentric tooth 438 which develops from the end flanging 416b of the element 416 overmoulded on the permanent magnet 415 and from a similar axial eccentric tooth 439 which develops from the corresponding facing area of the impeller 435b.

Quindi per un certo tratto di angolo giro (vantaggiosamente 180° sessagesimali) il rotore 413 è svincolato dal carico costituito dalla girante palettata 435b che può avviarsi liberamente prima di trascinare questa in rotazione Therefore, for a certain part of the round angle (advantageously 180 ° sexagesimal) the rotor 413 is released from the load constituted by the bladed impeller 435b which can start freely before dragging it into rotation.

Il vantaggio è quello di ridurre la coppia allo spunto, facilitare l'avviamento del motore anche con carichi elevati e quindi migliorare il rendimento. The advantage is that of reducing the starting torque, making starting the engine easier even with high loads and therefore improving efficiency.

Analogamente alla quarta forma realizzativa l'involucro 428 è dotato di una girante palettata 436b affacciata alla girante 435b e, dalla parte opposta del rotore, una girante 435a ed una corrispondente girante 436a sul fondo dell'involucro 428. Similarly to the fourth embodiment, the casing 428 is equipped with a bladed impeller 436b facing the impeller 435b and, on the opposite side of the rotor, an impeller 435a and a corresponding impeller 436a on the bottom of the casing 428.

E' in questo caso prevista anche la presenza di un elemento in elastomero ammortizzante 440 {montato su un codolo 441 sporgente e ricavato sulla flangiatura di estremità 416b) disposto fra i denti 438 e 439 appunto per ammortizzare i colpi dell'uno sull'altro all'avviamento. In this case there is also the presence of a shock-absorbing elastomer element 440 (mounted on a protruding tang 441 and obtained on the end flanging 416b) arranged between the teeth 438 and 439 precisely to cushion the blows of one on the other. goodwill.

Facendo riferimento ora alle figure 13 e 14 precedentemente citate, una sesta forma realizzativa prevede un rotore, ora 513, ed un involucro, ora 528 (con elemento a bicchiere 529 e tappo 530), uguali a quelli della precedente quinta forma realizzativa e quindi dotati anche di un giunto di trascinamento, ora 537, a denti. With reference now to figures 13 and 14 cited above, a sixth embodiment provides a rotor, now 513, and a casing, now 528 (with cup element 529 and cap 530), equal to those of the previous fifth embodiment and therefore equipped also of a drag joint, now 537, with teeth.

Le giranti 535a e 535b, nonché le 536a e 536b sono ancora di dimensioni differenziate in modo equivalente alle precedenti. The impellers 535a and 535b, as well as the 536a and 536b are still of different sizes in an equivalent way to the previous ones.

In questa forma realizzativa la struttura di supporto dell'asse 518 è costituita da un contenitore 519 che copia sostanzialmente l'andamento dell'involucro 528 che in esso è contenuto ed è quindi costituito da un elemento a bicchiere 520 e da un tappo di chiusura 521. In this embodiment, the support structure of the axis 518 is constituted by a container 519 which substantially copies the shape of the envelope 528 which is contained therein and is therefore constituted by a cup-shaped element 520 and a closure cap 521 .

Sul fondo dell'elemento a bicchiere 520 è ricavato un codolo 523 per una boccola 525 di supporto di un'estremità dell'asse 518, mentre sul tappo 521 è definito un codolo 524 per una boccola 526 di supporto della parte dell'asse adiacente all'estremità portante il carico 522. On the bottom of the cup element 520 there is a shank 523 for a bushing 525 supporting one end of the axis 518, while on the cap 521 a shank 524 is defined for a bushing 526 supporting the part of the axis adjacent to the 'load-carrying end 522.

In questo caso la struttura di supporto dell'asse 518 permette di assemblare separatamente la parte rotorica rispetto alla parte statorica e crea un'isolamento ulteriore tra lo statore e il rotore che in talune applicazioni potrebbe essere necessario. In this case, the support structure of the axis 518 allows the rotor part to be assembled separately with respect to the stator part and creates an additional insulation between the stator and the rotor which may be necessary in some applications.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.

Inoltre tutti i particolari sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso contingente, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze. In practice, the materials employed, so long as they are compatible with the contingent use, as well as the dimensions, may be any according to requirements.

Claims

CLAIMS 1) Electric motor with permanent magnet rotor of the type comprising a stator with lamination pack electromagnet and relative windings, a rotor arranged between two pole pieces defined by the stator and axially traversed by an axis rotatably connected to a support structure, said motor characterized by the fact that said rotor is mounted idle on the rotation axis to which the load is applied and is contained in a watertight casing integral with the same shaft and containing an operating fluid, said rotor and said external casing being shaped so as to mutually interacting only through the operating fluid, thus allowing a sliding between the speed of the rotor and the speed of the casing and consequently between the rotor and the applied load.

2) Electric motor with permanent magnet rotor claim 1, characterized in that a gap is formed between the external surface of the said rotor and the internal surface of the said casing which contains it.

3) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 1, characterized in that a bladed impeller is integral with at least one of the ends of said rotor, interacting with a corresponding bladed impeller integral with said casing and arranged in front of it.

4) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 1, characterized by the fact that a bladed impeller is coupled to one of the ends of the rotor, by means of a toothed drive joint, which interacts with a corresponding bladed impeller integral with said casing and placed in front of it.

5) Electric motor with permanent magnet rotor as per one or more of claims 1 to 4, characterized by the fact that said rotor comprises a cylindrical annular permanent magnet on which a plastic element defining an internal tang and end flanges is overmolded , said rotor therefore having overall cylindrical shape with an axial hole in which said axis on which the rotor itself is free to rotate is inserted.

6) Electric motor with permanent magnet rotor as in one or more of claims 1 to 4, characterized by the fact that said watertight casing comprises a cup element integral with said axis and a plug inserted between said cup element and said axis with all of which is in seal.

7) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 6, characterized in that said casing is equipped with at least one closable through hole for dosing the liquid inside it.

8) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 6, characterized in that said seal between cap and cup element can be made by means of o-rings or the like, heat welding, ultrasonic welding, or equivalent.

9) Electric motor with permanent magnet rotor as per claim 6, characterized by the fact that the connection between said casing and said axis can take place by interference, direct overmoulding on the axis of the cup element or of the cap, hot mounting, or equivalents.

10) Electric motor with permanent magnet rotor as in one of claims 3 and 4, characterized by the fact that said blades connected to said rotor and the one connected to said casing have two different numbers of first blades.

11) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 4, characterized by the fact that said drive joint comprises an axial eccentric tooth which develops from said end flanging of the overmoulded element on said permanent magnet and from a similar axial eccentric tooth which develops from the corresponding facing area of said impeller which is thus connected to said rotor.

12) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 11, characterized in that the presence of a shock-absorbing elastomer element is provided between the teeth to cushion the blows of one another upon starting.

13) Electric motor with permanent magnet rotor as in one of claims 3, 4, 11 and 12, characterized by the fact that said rotor has, developed by both heads, two first opposite bladed impellers and said watertight casing is internally equipped with two second bladed impellers, one in correspondence with the bottom of said cup-shaped element and one in correspondence with said plug.

14) Electric motor with permanent magnet rotor as in claim 13, characterized by the fact that said rotor indifferently has a dimensionally increased blade on one of the two ends and at the other end a blade formed within the cylindrical dimensions of this part of the rotor.

15) Electric motor with permanent magnet rotor as in claims 13 and 14, characterized by the fact that said watertight casing is dimensionally adequate to follow the course of said rotor and therefore has a widened area, said cap being equipped with a blading suitable for the blading of the said rotor and on the opposite side the bottom of the cup element being equipped with a blading suitable for the blading of the corresponding end flanging of said rotor.

16) Electric motor with permanent magnet rotor as in one or more of claims 1 to 4, characterized in that said support structure for said axis consists of two complementary shells which enclose the assembly consisting of stator, rotor and axis however, leaving the latter to come out with one end to which the load is connected.

17) Electric motor with permanent magnet rotor as per one or more of claims 1 to 5, characterized by the fact that said support structure comprises a container which substantially copies the shape of the casing contained therein and is therefore constituted by a further cup-shaped element and by a further closure cap through which said axis passes.

18) Electric motor with permanent magnet rotor as in one of claims 16 and 17, characterized by the fact that each of said two elements of said container has inside, in correspondence with the area of said axis, a corresponding tang with inside a bushing which rotatably supports a corresponding portion of said axis.

19) Electric motor with permanent magnet rotor as in one or more of the preceding claims, which is characterized by what is described and illustrated in the attached drawings.