ITRN20080062A1

ITRN20080062A1 - Parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave e procedimento di realizzazione di parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave.

Info

Publication number: ITRN20080062A1
Application number: IT000062A
Authority: IT
Inventors: Fabio Lucchi
Original assignee: Fabio Lucchi
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-20
Also published as: IT1392358B1; WO2010070405A3; WO2010070405A2

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

"PARTE STATORICA DI MACCHINA ELETTRICA A FLUSSO ASSIALE DOTATA DI CAVE E PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE DI PARTE STATORICA DI MACCHINA ELETTRICA A FLUSSO ASSIALE DOTATA

DI CAVE"

La presente invenzione ha per oggetto una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave.

La presente invenzione ha, inoltre, per oggetto un procedimento di realizzazione di una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave.

In generale una macchina elettrica comprende una parte fissa, detta comunemente parte statorica (o statore), e una parte mobile, entrambe recanti su di sÃ© avvolgimenti di conduttore elettrico e/o sorgenti di campo magnetico e/o elettromagnetico. Assieme alla struttura della macchina, gli avvolgimenti e le sorgenti definiscono sempre sia un circuito elettrico (inteso come quell'insieme di strutture e di materiali nei quali fluisce una corrente elettrica e/o un campo elettrico) che un circuito magnetico (inteso come quell'insieme di strutture e di materiali nei quali fluisce un campo magnetico) . Per il proprio funzionamento la macchina elettrica sfrutta fenomeni di induzione elettromagnetica (provocati dal concatenamento di flussi di campo magnetico con gli avvolgimenti elettrici) e/o forze elettromagnetiche (generate dalle sorgenti di campo magnetico/elettromagnetico sugli avvolgimenti elettrici percorsi da corrente e/o sulle altre sorgenti di campo magnetico/elettromagnetico) . Alcune macchine elettriche (per esempio i motori elettrici) possono trasformare le correnti elettriche, circolanti negli avvolgimenti elettrici, in un movimento della parte mobile rispetto alla parte statorica. Alcune macchine elettriche (per esempio i generatori) possono generare correnti elettriche e/o forze elettromotrici negli avvolgimenti elettrici mediante il moto della parte mobile rispetto alla parte statorica. Una macchina elettrica di questo tipo si puÃ² generalmente utilizzare in entrambi i modi (per esempio tanto come generatore che come motore). Gli avvolgimenti elettrici possono essere realizzati attorno ad un nucleo di materiale magnetico, al fine di ottimizzare l'effetto del concatenamento del flusso magnetico con gli avvolgimenti elettrici stessi.

In un tipo di macchina elettrica, la parte mobile Ã ̈ un elemento rotante, detto anche parte rotorica (o rotore). L'asse di rotazione della parte rotorica assume una particolare importanza, divenendo in generale un asse di riferimento e/o di simmetria per la struttura della macchina elettrica. Durante il moto della parte rotorica rispetto alla parte statorica, porzioni delle sorgenti di campo magnetico e porzioni degli avvolgimenti elettrici si contraffacciano le une alle altre ad una certa distanza reciproca, distanza reciproca che definisce un interspazio tra la parte rotorica e la parte statorica. Esiste una relazione geometrica tra l'asse di rotazione della parte rotorica e il modo in cui le linee di flusso del campo magnetico, generato dalle sorgenti, sono disposte in detto interspazio tra la parte statorica e la parte rotorica. In base a tale relazione geometrica, le macchine di questo genere si possono dividere in due tipologie: macchine elettriche a flusso radiale e macchine elettriche a flusso assiale. Le macchine elettriche a flusso radiale sono la tipologia di macchina elettrica piÃ¹ diffusa e piÃ¹ nota. Per macchina elettrica a flusso radiale si intende: una macchina elettrica in cui la disposizione delle sorgenti di campo magnetico e degli avvolgimenti elettrici, con cui il campo magnetico si concatena, Ã ̈ tale che nell'interspazio tra la parte statorica e la parte rotorica (in corrispondenza del quale porzioni di sorgente si contraffacciano a porzioni di avvolgimento durante il moto della parte rotorica) le linee di flusso di campo magnetico sono approssimabili con segmenti, le cui rette di appartenenza sono perpendicolari all'asse di rotazione della parte rotorica e disposte radialmente rispetto all'asse di rotazione stesso.

Per macchina elettrica a flusso assiale si intende: una macchina elettrica in cui la disposizione delle sorgenti di campo magnetico e degli avvolgimenti elettrici, con cui il campo magnetico si concatena, Ã ̈ tale che nell'interspazio tra la parte statorica e la parte rotorica (in corrispondenza del quale porzioni di sorgente si contraffacciano a porzioni di avvolgimento durante il moto della parte rotorica) le linee di flusso di campo magnetico sono approssimabili con segmenti, le cui rette di appartenenza sono rette parallele all'asse di rotazione.

II tipo piÃ¹ comune di macchina elettrica a flusso assiale comprende: una parte statorica di forma genericamente toroidale ed almeno una parte rotorica in forma di disco, affacciata ad una delle due basi del toroide che rappresenta la parte statorica. In alcuni casi la macchina presenta due parti rotoriche, ciascuna di fronte ad una relativa faccia della parte statorica. Alcune macchine elettriche possono comprendere due o piÃ¹ parti statoriche toroidali, alternate con relative parti rotoriche discoidali. Parte statorica e parte rotorica sono coassiali nell'asse di rotazione della parte rotorica. Nel buco centrale del toroide che rappresenta la parte statorica passa generalmente l'albero di rotazione della parte rotorica.

Generalmente, sulla parte rotorica sono collocate le sorgenti di campo magnetico, preferibilmente realizzate mediante magneti permanenti, mentre sulla parte statorica trovano posto gli avvolgimenti elettrici con cui il campo magnetico si concatena. Le sorgenti di campo magnetico vengono di solito distribuite in una corona circolare del disco rotorico che si contraffaccia ad una base del toroide che rappresenta la parte statorica.

La parte statorica di una macchina elettrica a flusso assiale generalmente comprende un nucleo di forma toroidale, sul quale vengono collocati gli avvolgimenti elettrici della parte statorica stessa. Il toroide formato dal nucleo si sviluppa anularmente attorno ad un asse centrale coincidente con l'asse di rotazione della parte rotorica. Gli avvolgimenti elettrici vengono realizzati sotto forma di una pluralitÃ di bobine (generalmente di forma toroidale anch'esse) che si susseguono, spaziate tra loro, lungo lo sviluppo anulare del nucleo e che vengono elettricamente collegate l'una all'altra in vario modo. In una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave (o "slotted"), il nucleo presenta protuberanze (dette anche "denti") che si sviluppano trasversalmente allo sviluppo anulare del nucleo. Tali protuberanze (o "denti") si alternano alle bobine lungo lo sviluppo anulare del nucleo e definiscono scanalature (o "cave") all'interno delle quali trova alloggio almeno una parte di ciascuna bobina. In questo caso si dice che il nucleo della macchina elettrica Ã ̈ "dotato di cave" (o "slotted").

Il nucleo viene cosÃ¬ ad avere una struttura nella quale si distingue un anello centrale (o "giogo") dal quale si dipartono i denti, tra i quali sono ricavate le cave in cui trovano alloggio le parti di bobina. I denti sono realizzati in corpo unico con il giogo del nucleo. Il nucleo (e quindi anche i relativi denti) Ã ̈ realizzato in materiale magnetico (preferibilmente ferromagnetico). La presenza dei denti (e delle cave) massimizza l'efficienza della macchina elettrica, poichÃ© permette di ridurre al minimo la riluttanza magnetica dello spazio tra una bobina e l'altra nella zona attiva della macchina. Per "zona attiva della macchina" si intende la zona dove sono presenti i "lati attivi" delle bobine, ossia quei lati che, nel caso di un motore, quando percorsi da corrente, sono soggetti a forze di origine magnetica che sono in grado di favorire la rotazione della parte rotorica.

Per ridurre le correnti parassite nel nucleo (correnti che tendono a generarsi nel nucleo lungo anelli che circondano le linee di campo magnetico e che determinano perdite di efficienza della macchina elettrica) , il nucleo stesso viene solitamente realizzato avvolgendo un lamierino metallico su se stesso a spirale attorno all'asse comune delle superfici laterali cilindriche del nucleo stesso. In questo modo le interfacce tra un lamierino e l'altro vengono ad essere distribuite di traverso a quello che sarebbe il percorso degli anelli di corrente parassita, tendendo a spezzarlo e a ridurne l'influenza. Per realizzare i denti in corpo unico con il nucleo, il lamierino, prima di essere avvolto su se stesso o durante l'avvolgimento stesso, viene conformato per punzonatura in modo che, una volta avvolto su se stesso, si formino automaticamente cave e denti.

La macchina elettrica possiede poi una carcassa (o involucro) a cui viene generalmente fissata la parte statorica e che circonda almeno quest'ultima attorno al suo asse.

Le macchine elettriche a flusso assiale aventi una parte statorica dotata di cave ("slotted") dell'arte nota presentano alcuni inconvenienti. In particolare la presenza dei denti rende particolarmente gravoso il compito di realizzare gli avvolgimenti elettrici. In particolare, risulta particolarmente difficoltoso inserire ciascuna bobina all'interno della relativa cava. Sul nucleo tradizionale i denti sono in corpo unico con il giogo (o anello centrale) del nucleo. Pertanto non Ã ̈ possibile montare nelle cave una bobina giÃ formata. Si puÃ² solo prendere un tratto di conduttore elettrico (generalmente sotto forma di piattina) avente sviluppo lineare di lunghezza pari a quella necessaria per comporre la bobina e avvolgerlo sul giogo in una cava tra due denti consecutivi. Il procedimento di avvolgimento delle bobine sul giogo Ã ̈ complicato e deve essere eseguito con precisione e senza rovinare il rivestimento del conduttore elettrico. Tale rivestimento Ã ̈ di solito realizzato medianto smaltatura o ricoperimento con un materiale adatto ad ottenere isolamento elettrico tra una spira e l'altra della bobina. Danni al rivestimento isolante del conduttore elettrico potrebbero pertanto compromettere l'isolamento elettrico tra le spire della bobina. Quando viene avvolta attorno al giogo del nucleo, la spira della bobina puÃ² danneggiarsi per sfregamento contro il lamierino costituente denti e giogo.

La presente invenzione si rivolge a macchine elettriche a flusso assiale la cui parte statorica Ã ̈ dotata di cave (o "slotted") e in questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione Ã ̈ proporre una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave e un procedimento di realizzazione di una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, Ã ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave e un procedimento di realizzazione di una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave in grado di rendere particolarmente semplice ed efficace l'assemblaggio della parte statorica.

II compito tecnico precisato e gli scopi specificati, assieme ad altri scopi ancora, che meglio appariranno nel corso della descrizione che segue, vengono raggiunti, in accordo con la presente invenzione, da una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave e un procedimento di realizzazione di una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave aventi caratteristiche strutturali e funzionali in accordo con le allegate rivendicazioni indipendenti, forme realizzative ulteriori della medesima essendo individuate nelle allegate e corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

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 una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave e un procedimento di realizzazione di una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave, come illustrati negli uniti disegni in cui:

figura 1 illustra, in una vista in pianta, una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale realizzata secondo l'invenzione, da cui sono state asportate alcune parti (in particolare la carcassa) per evidenziare alcuni dettagli dell'invenzione particolare il nucleo provvisto di bobine);

- figura 2 illustra, in pianta, metÃ di un anello centrale del nucleo di una parte statorica di macchina elettrica secondo l'invenzione, in particolare realizzante un segmento dell'anello centrale medesimo, sulla quale sono illustrati giÃ infilati alcuni elementi toroidali in materiale magnetico e alcune bobine di conduttore elettrico sia collocati in corretta posizione reciproca che in procinto di essere collocati in posizione;

- figura 3 Ã ̈ una vista prospettica schematica della metÃ di anello centrale di figura 2;

- figura 4 mostra, in vista prospettica, una forma di realizzazione di bobina di conduttore elettrico sagomata a forma di solido toroidale e atta ad essere infilata sull'anello centrale del nucleo della parte statorica secondo l'invenzione;

- figura 5 mostra, in vista prospettica, una forma di realizzazione di un elemento toroidale in materiale magnetico atto ad essere infilato sull'anello centrale del nucleo della parte statorica secondo 1'invenzione;

- figura 5a mostra schematicamente la relazione fra elementi toroidali e bobine in una forma di realizzazione dell'invenzione;

- figura 6 illustra un anello centrale completo di un nucleo di parte statorica secondo l'invenzione, sul quale sono illustrati giÃ infilati alcuni elementi toroidali in materiale magnetico e alcune bobine di conduttore elettrico, sia giÃ in corretta posizione reciproca che in procinto di essere collocati in posizione;

figura 7 illustra, in una vista in pianta due segmenti di anello centrale, ciascuno dei quali, in particolare, realizza una metÃ di un anello centrale allo stesso modo che il segmento di figura 1) ; i due segmenti di anello centrale sono illustrati accostati ad una certa distanza, le frecce indicando un possibile movimento di assemblaggio dei due segmenti per formare l'anello centrale completo;

- figura 8 illustra in pianta un anello centrale simile a quello di figura 6, con una variante della realizzazione della soluzione di continuitÃ ;

- figura 9 illustra, in una vista analoga a quella di figura 1, una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale realizzata secondo l'invenzione, con l'evidenza di una pluralitÃ di segmenti (nel caso illustrato sono 4) che compongono l'anello centrale, su ciascuno dei quali Ã ̈ mostrata infilata la corrispondente pluralitÃ di bobine e di elementi toroidali alternati tra loro.

Con riferimento alle figure, con il numero di riferimento 1 si indica una parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave.

La parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave, comprende un nucleo 2 di forma toroidale, che si sviluppa lungo una linea anulare centrale 200 attorno ad un asse di riferimento 20. L'asse di riferimento 20 Ã ̈ destinato a coincidere con un asse di rotazione di una parte rotorica di una macchina elettrica a flusso assiale. Quindi, quando la parte statorica 1 secondo l'invenzione viene assemblata con la relativa parte rotorica, l'asse di riferimento 20 coincide con l'asse di rotazione della parte rotorica. La parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave, comprende inoltre una pluralitÃ di bobine 3 di conduttore elettrico, disposte spaziate una successivamente all'altra lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2.

Il nucleo 2 comprende un anello centrale 21 che si sviluppa in lunghezza lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2. L'anello centrale 21 definisce un profilo 210 trasversale allo sviluppo anulare del nucleo 2. Il profilo 210 Ã ̈ trasversale alla linea anulare centrale 200 del nucleo 2. Nel punto della linea anulare 200 che si considera, il profilo trasversale 210 individua una sezione dell'anello centrale 21 del nucleo 2 che Ã ̈ trasversale alla linea anulare centrale 200 del nucleo 2.

Il nucleo 2 comprende inoltre una pluralitÃ di elementi toroidali 22 in materiale magnetico, infilati sull'anello centrale 21 tramite un rispettivo foro centrale 220 passante avente forma corrispondente al profilo 210 trasversale dell'anello centrale 21. Gli elementi toroidali 22 sono disposti spaziati l'uno sucessivamente all'altro lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2. L'anello centrale 21 e la pluralitÃ di elementi toroidali 22 definiscono in combinazione denti e cave del nucleo 2. Il nucleo 2 viene completato dalla combinazione dell'anello centrale 21 con gli elementi toroidali 22.

Ciascuna bobina 3 Ã ̈ sagomata come un solido toroidale 30 avente un rispettivo foro centrale 300 passante di forma corrispondente al profilo 210 trasversale dell'anello centrale 21. Ciascuna bobina 3, inoltre, Ã ̈ infilata sull'anello centrale 21 tramite il proprio, rispettivo foro centrale 300 passante.

L'anello centrale 21 presenta, lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2, almeno una soluzione di continuitÃ 211 per permettere di infilare elementi toroidali 22 e bobine 3.

Bobine 3 ed elementi toroidali 22 si alternano l'una all'altro e sono adiacenti l'una all'altro lungo almeno un tratto, o lungo almeno una pluralitÃ di tratti, della linea anulare centrale 200 del nucleo 2.

La parte statorica 1 di macchina elettrica secondo l'invenzione Ã ̈ facilmente assemblabile.

L'invenzione riguarda anche un procedimento di realizzazione di una parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave. Con il procedimento secondo l'invenzione, si realizza una parte statorica di macchina elettrica secondo l'invenzione. Il Procedimento comprende le seguenti fasi:

- prendere l'anello centrale 21;

- prendere la pluralitÃ di elementi toroidali 22;

- prendere la pluralitÃ di bobine 3 costituite come solidi toroidali 30;

- sfruttando la almeno una soluzione di continuitÃ 211 dell'anello centrale 21, infilare sull'anello centrale 21, alternandoli l'una all'altro, una bobina 3 e un elemento toroidale 22 utilizzando i loro rispettivi fori centrali 220, 300 passanti e ripetere l'operazione una pluralitÃ di volte fino a riempire almeno una porzione, o almeno una pluralitÃ di porzioni dell'anello 21 centrale con bobine (3) alternate a elementi toroidali 22 e a questi adiacenti.

Tutti gli elementi per realizzare la parte statorica 1 secondo l'invenzione possono essere realizzati separatamente. In particolare, le bobine 3 possono essere realizzate in modo molto semplice avvolgendo il cavo conduttore (per esempio una piattina di rame) giÃ provvisto della propria guaina isolante, fino ad ottenere il solido toroidale 30. Prima di essere infilata sull'anello centrale 21, la bobina 3 cosÃ¬ ottenuta puÃ² essere ricoperta di materiale isolante (per esempio mediante resinatura). La bobina 3 che si puÃ² ottenere Ã ̈ assai robusta e la semplicitÃ dell'operazione necessaria per inserirla sull'anello centrale 21 rende trascurabile la probabilitÃ di danneggiarla. Gli elementi toroidali 22 di materiale magnetico possono anch'essi essere inseriti sull'anello centrale 21 con facilitÃ e, alternandoli durante l'inserimento alle bobine 3, si ricostruisce (facilmente e senza rischio di danneggiamento delle guaine isolanti dei conduttori) la struttura di un nucleo 2 dotato di cave in cui sono inserite le bobine 3.

Gli elementi toroidali 22 in materiale magnetico possono essere realizzati in varie forme e/o dimensioni, in funzione delle esigenze. Anche la forma della sezione trasversale dell'anello che definisce la geometria dell'elemento toroidale 22 puÃ² essere diversa a seconda della convenienza e/o dei vincoli ed esigenze relativi alla parte statorica da realizzare. Nelle figure 3, 5, 6, sono illustrati elementi toroidali 22 di perimetro esterno sostanzialmente rettangolare. In particolare gli elementi toroidali 22 possono comprendere due denti 225, 226 longitudinali, uniti tra loro da due ponticelli 227, 228 trasversali (si veda figura 5).

Gli elementi toroidali 22 possono essere realizzati impaccando dei lamierini sottili e rendendo solidali tali lamierini mediante adesivi o opportuni mezzi di fissaggio alla portata del tecnico del ramo. Questa soluzione puÃ² essere preferibile nel caso di macchine elettriche a flusso assiale di grandi dimensioni, per le quali sia necessario realizzare una parte statorica 1 di grandi dimensioni. Il piano di giacitura dei lamierini impaccati preferibilmente devono essere orientati in modo da minimizzare le correnti parassite (o "eddy currents") nel nucleo 2 (analogamente a quanto si fa nel caso dell'anello centrale 21, qualora quest'ultimo venga realizzato avvolgendo su se stesso, attorno all'asse di riferimento 20, un lamierino metallico di opportune lunghezza, larghezza e spessore).

II materiale magnetico di cui Ã ̈ composto l'elemento toroidale 22 puÃ² essere scelto tra: ferro, leghe ferrosilicio, leghe ferro-nikel, leghe ferro-cobalto, Somalloy e loro combinazioni.

Ciascun elemento toroidale 22 puÃ² essere realizzato in materiale magnetico sinterizzato microcristallino. Preferibilmente il materiale magnetico Ã ̈ Somalloy. Il termine "Somalloy" indica un prodotto commerciale composto di microgranuli di materiale magnetico a base di ferro, ricoperti da una pellicola isolante e sinterizzati assieme. La struttura del "Somalloy" permette di realizzare elementi toroidali 22 la cui struttura minimizza le correnti parassite (o "eddy currents" ).

Grazie all'invenzione, si ottiene agevolmente una parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave ottimizzata dal punto di vista magnetico. In generale, si definiscono "testate" le porzioni di una bobina 3 che, quando la bobina Ã ̈ infilata sull'anello centrale 21, vengono a trovarsi da parti opposte dell'anello centrale 21 lungo un raggio di quest'ultimo centrato nell'asse di riferimento 20.

In generale si definiscono "lati attivi" le porzioni di una bobina 3 che, quando la bobina Ã ̈ infilata sull'anello centrale 21, vengono a trovarsi da parti opposte dell'anello centrale 21 lungo una retta parallela all'asse di riferimento 20.

Una volta installata la parte rotorica 1 in una macchina elettrica a flusso assiale, l'asse di riferimento 20 coincide con l'asse di rotazione di una parte rotorica della macchina elettrica. Richiamando quanto detto nell'introduzione sulle macchine elettriche a flusso asssiale, i lati attivi vengono quindi a trovarsi in una posizione in cui attraversano il campo magnetico (generato dalle sorgenti poste sulla parte rotorica) in una zona in cui il campo magnetico ha linee di flusso parallele all'asse di rotazione.

Una testata (testata esterna 33) Ã ̈ all'esterno dell'anello centrale 21 rispetto all'asse di riferimento 20. L'altra testata (testata interna 34) Ã ̈ all'interno dell'anello centrale 21 rispetto all'asse di riferimento 20. Come visibile nelle figure, le testate esterne 33 sporgono radialmente all'esterno dell'anello centrale 21 oltre l'ingombro radiale degli elementi toroidali 22. Tra due testate esterne 33 consecutive lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2 Ã ̈ quindi presente uno spazio vuoto che puÃ² essere sfruttato per il raffreddamento delle testate medesime e/o per l'ancoraggio della parte statorica 1 o ad una sua carcassa o a parti esterne alla parte statorica 1 medesima .

Il profilo 210 trasversale puÃ² essere di varie forme e/o dimensioni in funzione dei vincoli e/o delle esigenze. Il profilo 210 trasversale dell'anello centrale 21 illustrato nelle figure Ã ̈ rettangolare. Il foro centrale 220 passante degli elementi toroidali 22 illustrati nelle figure Ã ̈ rettangolare. Le figure illustrano esemplificativamente che il foro centrale 300 passante dei solidi toroidali 30 che definiscono la geometria delle bobine 3 Ã ̈ rettangolare. I fori centrali passanti 220, 300 degli elementi toroidali 22 e/o dei solidi toroidali 30 sono preferibilmente rettangolari quando il profilo trasversale 210 dell'anello centrale 21 Ã ̈ anch'esso rettangolare.

In generale, quando si parla di forme rettangolari o poligonali si intendono forme che possono avere gli spigoli arrotondati (come illustrato in figura 4 nel caso del foro centrale passante 300 del solido toroidale 30 che definisce la forma di una bobina 3). In particolare, nel caso dei fori centrali passanti 220, 300 degli elementi toroidali 22 e/o dei solidi toroidali 30, possono essere previsti allargamenti del foro (preferibilmente di forma arrotondata) in corrispondenza degli spigoli del rettangolo o del poligono che definisce la forma del foro (come illustrato in figura 5, nel caso del foro centrale passante 220 di un elemento toroidale 22).

Lungo la linea anulare centrale 200 del nucleo 2 si possono alternare gruppi di bobine 3 ed elementi toroidali 22 a tratti privi di bobine 3 ed elementi toroidali 22. Tale alternanza puÃ² essere regolare o irregolare. I tratti privi di bobine 3 ed elementi toroidali 22 possono essere collocati in corrispondenza di punti particolari della linea anulare centrale 200 del nucleo 2.

L'anello centrale 21 puÃ² essere un elemento in corpo unico che presenta, in un punto predeterminato della linea anulare centrale 200 del nucleo 2, un taglio trasversale alla linea anulare centrale 200 che realizza la almeno una soluzione di continuitÃ 211. Questo tipo di soluzione Ã ̈ rappresentato nella figura 6 (sul lato destro, dove la soluzione di continuitÃ 211 Ã ̈ indicata con linea continua) e nella figura 8 (sempre sul lato destro, dove la soluzione di continuitÃ 211 Ã ̈ indicata con linea continua). Il taglio trasversale alla linea anulare centrale 200 presenta, lungo la linea anulare centrale 200, una larghezza L predeterminata. La larghezza L predeterminata del taglio trasversale puÃ² essere inferiore (o uguale) al valore massimo tra lo spessore di una bobina 3 e lo spessore di un elemento toroidale 22. Questo primo caso Ã ̈ illustrato in figure 6 e 8 sul rispettivo lato destro, lÃ dove il taglio trasversale Ã ̈ indicato con linea continua. In questa configurazione, la larghezza L predeterminata del taglio trasversale permette l'inserimento delle bobine 3 e degli elementi toroidali 22 sull'anello centrale 21 mediante una deformazione elastica dell'anello centrale 21 che porta ad un allargamento del taglio trasversale. La larghezza L predeterminata del taglio trasversale puÃ² essere maggiore del valore massimo tra lo spessore di una bobina 3 e lo spessore di un elemento toroidale 22. Questo secondo caso Ã ̈ illustrato in figura 8 sul rispettivo lato destro, lÃ dove il taglio trasversale Ã ̈ indicato con linea trattegiata. In questa configurazione, la larghezza L predeterminata del taglio trasversale permette direttamente l'inserimento delle bobine 3 e degli elementi toroidali 22 sull'anello centrale 21, senza necessitÃ di ricorrere ad una deformazione elastica dell'anello centrale 21 che porta ad un allargamento del taglio trasversale. Come illustrato, sempre in tratteggio, in figura 8, una volta completato l'inserimento delle bobine 3 e degli elementi toroidali 21, l'anello centrale 21 puÃ² venire completato mediante un elemento di riempimento 216. L'elemento di riempimento 216 puÃ² venire vincolato al resto dell'anello centrale 21 mediante opportuni mezzi di fissaggio alla portata del tecnico del ramo e/o, per esempio, mediante l'applicazione al nucleo 2 di una carcassa o involucro esterno della parte rotorica 1 di macchina elettrica (non illustrato).

L'anello centrale 21 puÃ² presentare tagli trasversali alla linea anulare centrale 200 in una pluralitÃ di punti (cioÃ ̈ in due o piÃ¹ punti) predeterminati della linea anulare centrale 200 del nucleo 2, ciascun taglio trasversale realizzando una relativa soluzione di continuitÃ 211. Questa soluzione Ã ̈ rappresentata, per il caso di due soli tagli trasversali, nelle figure 6 e 8 (laddove si consideri anche la soluzione di continuitÃ 211 indicata in tratteggio sul lato sinistro delle figure) .

Per ottenere una pluralitÃ (cioÃ ̈ un numero pari a 2 o maggiore di due) di soluzioni di continuitÃ 211 , l'anello centrale 21 puÃ² essere direttamente realizzato in parti separate, come illustrato nelle figure 2, 3, 7 (esemplificativamente illustranti il caso di due parti separate), 9 (esemplificativamente illustrante il caso di quattro parti separate). In figura 1 la riga tratteggiata r indica la possibilitÃ di prevedere che l'anello centrale 21 del nucleo 2 di questa forma realizzativa sia diviso in almeno due parti, tra loro collegate. L'anello centrale 21 comprende almeno due segmenti 212, 213, 212a, 212b consecutivi l'uno all'altro e separabili l'uno dall'altro. Su ciascun segmento 212, 213, 212a, 213a sono infilate sia una rispettiva pluralitÃ di bobine 3 che una rispettiva pluralitÃ di elementi toroidali 22.

I segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello centrale 21 possono venire collegati tra loro mediante opportuni mezzi di collegamento alla portata del tecnico del ramo. I segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello centrale 21 possono venire mantenuti assieme anche tramite l'applicazione al nucleo 2 di una carcassa o involucro della parte statorica 1 (non illustrata).

Nel caso di un anello centrale 21 suddiviso in piÃ¹ parti, ossia comprendente almeno due segmenti 212, 213, 212a, 212b consecutivi l'uno all'altro e separabili l'uno dall'altro, il procedimento di realizzazione di una parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave secondo l'invenzione prevede di: - infilare su ciascuno dei segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello centrale 21, alternandoli l'una all'altro, una bobina 3 e un elemento toroidale 22 utilizzando i loro rispettivi fori centrali 220, 300 passanti e ripetere l'operazione una pluralitÃ di volte fino a riempire almeno una porzione o almeno una pluralitÃ di porzioni di ciascuno dei segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello 21 centrale con bobine 3 alternate a elementi toroidali 22 e a questi adiacenti;

unire tra loro i segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello centrale 21.

Ciascuno dei segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello 21 centrale puÃ² essere riempito con bobine 3 alternate a elementi toroidali 22 e a questi adiacenti (si vedano in particolare i segmenti indicati con 212a e con 213a in figura 9 e quelli completati con la parte in tratteggio, sempre in figura 9, e indicati con 212 e 213). In alcuni o tutti i segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello 21 centrale, in tale configurazione di riempimento totale puÃ² essere tuttavia prevista la possibilitÃ di lasciare vuote porzioni 215 di estremitÃ dei segmenti 212, 213, 212a, 213a dell'anello 21 centrale stessi (quest'ultima configurazione Ã ̈ rappresentata, in particolare, in figura 9 dagli elementi indicati con 212 e 213 se si considera solo la parte disegnata con linee continue). In una forma realizzativa della parte statorica 1 di macchina elettrica secondo l'invenzione bobine 3 ed elementi toroidali 22 si alternano l'una all'altro, essendo adiacenti l'una all'altro, lungo tutta la linea anulare centrale 200 del nucleo 2. Questa configurazione Ã ̈ illustrata in particolare in figura 1 e in figura 9 (considerando inclusa la parte del disegno eseguita a linee tratteggiate). Anche in questa configurazione si puÃ² prevedere che almeno una porzione predeterminata della linea anulare centrale 200 del nucleo 2 possa essere priva di elementi toroidali 22 e di bobine 4. In particolare questo puÃ² accadere in corrispondenza della almeno una soluzione di continuitÃ 211 (tanto nel caso in cui la, o le soluzioni di continuitÃ 211 siano realizzate mediante uno o piÃ¹ tagli trasversali dell'anello centrale 21, quanto nel caso in cui la, o le soluzioni di continuitÃ 211 siano realizzate mediante le facce di estremitÃ dei segmenti che compongono l'anello centrale 21.

Corrispondentemente, nel procedimento di realizzazione di una parte statorica 1 di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave secondo l'invenzione le bobine 3 e gli elementi toroidali 22 vengono inseriti, alternandoli l'una all'altro e ponendoli adiacenti l'una all'altro, lungo tutta la linea anulare centrale 200 del nucleo 2. Come detto, almeno una porzione predeterminata della linea anulare centrale 200 del nucleo 2 puÃ² essere lasciata priva di elementi toroidali 22 e di bobine 4. Come illustrato in dettaglio in particolare in figura 5, ciascun elemento toroidale 22 presenta su un proprio perimetro esterno 221 una prima e una seconda porzione allargata 222, 223. La prima e la seconda porzione allargata 222, 223 sono disposte da parti diametralmente opposte rispetto ad un asse 224 del foro centrale 220 passante dell'elemento toroidale 22 stesso e sono e destinate a ricoprire, ciascuna, una rispettiva porzione di perimetro esterno 31, 32 delle bobine 3 adiacenti all'elemento toroidale 22 (si veda, anche, figure 3, e 6, nelle quali Ã ̈ illustrata la relazione tra le prime porzioni allargate 222 e le relative bobine 3, la relazione tra le seconde porzioni allargate 223 e le relative bobine 3 essendo identica - e non illustrata perchÃ© nascosta nel disegno. Figure 1, 2,8, 9, comunque, possono identicamente rappresentare sia una faccia del nucleo 2 che la faccia opposta, cosÃ¬ fornendo una rappresentazione sia della relazione tra le prime porzioni allargate 222 e le relative bobine 3, che della relazione tra le seconde porzioni allargate 223 e le relative bobine 3).

Dette parti diametralmente opposte rispetto all'asse 224 del foro centrale 220 passante dell'elemento toroidale 22 corrispondono a parti 214, 217 del profilo 210 trasversale che sono tra loro opposte lungo una direzione parallela all'asse di riferimento 20.

In una forma realizzativa, la prima e la seconda porzione allargata 222, 223 di ciascun elemento toroidale 22 si protendono a sbalzo dall'elemento toroidale 22 per una larghezza minore o uguale allo spessore di una bobina 3 misurato lungo un asse di simmetria del solido toroidale 30 definente la forma della bobina 3 stessa. In questo caso, illustrato schematicamente in figura 5a, le porioni allargate 222, 223 di un elemento toroidale 22 coprono solo le porzioni di perimetro esterno 31, 32 della bobina 3 che si trova su un fianco dell'elemento toroidale 22, le porzioni di perimetro esterno 31, 32 della bobina 3 che si trova sul fianco opposto venendo coperte dalle porzioni allargate 222 e 223 di un altro elemento toroidale 22 consecutivo al precedente.

In una ulteriore forma realizzativa, illustrata nelle figure 1, 2, 3, 5, 6, 8 e 9, la prima e la seconda porzione allargata 222, 223 di ciascun elemento toroidale 22 si protendono a sbalzo dall'elemento toroidale 22, verso ciascuna delle due direzioni dell'asse 224 del foro centrale 220 passante dell'elemento toroidale 22 stesso, per una larghezza minore o uguale a metÃ dello spessore di una bobina 3 misurato lungo l'asse di simmetria del solido toroidale 30 definente la forma della bobina 3 stessa. In questo modo le porzioni di perimetro esterno 31, 32 di ciascuna bobina 3 sono ricoperte, ognuna, rispettivamente da quella parte della prima e dalla seconda porzione allargata 222, 223 di due elementi toroidali consecutivi che si trovano immediatamente ai fianchi della bobina 3 considerata. Le porzioni allargate 222, 223 permettono di ottimizzare il concatenamento del flusso magnetico nel nucleo 2.

L'invenzione consegue importanti vantaggi.

Innanzitutto la struttura della parte statorica secondo l'invenzione Ã ̈ di facile assemblaggio. Il procedimento secondo l'invenzione Ã ̈ quindi semplice e facilmente industrializzabile . Le bobine possono essere realizzate separatamente con risparmio sui costi di produzione e inferiori rischi di danneggiamento durante il loro alloggiamento nel nucleo. Gli elementi toroidali possono essere realizzati separatamente e indipendentemente. Inoltre, la struttura della parte statorica secondo l'invenzione consente una facile manutenzione e sostituzione di componenti nella parte statorica medesima lÃ dove i componenti medesimi siano amovibili. L'invenzione cosÃ¬ concepita Ã ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Parte statorica (1) di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave, comprendente: - un nucleo (2) di forma toroidale, che si sviluppa lungo una linea anulare centrale (200) attorno ad un asse di riferimento (20) destinato a coincidere con un asse di rotazione di una parte rotorica di una macchina elettrica a flusso assiale; - una pluralitÃ di bobine (3) di conduttore elettrico, disposte spaziate una successivamente all'altra lungo la linea anulare centrale (200) del nucleo (2); caratterizzata dal fatto che il nucleo (2) comprende: - un anello centrale (21) che si sviluppa in lunghezza lungo la linea anulare centrale (200) del nucleo (2) e definisce un profilo (210) trasversale allo sviluppo anulare del nucleo (2); - una pluralitÃ di elementi toroidali (22) in materiale magnetico, infilati sull'anello centrale (21) tramite un rispettivo foro centrale (220) passante avente forma corrispondente al profilo (210) trasversale dell'anello centrale (21) e disposti spaziati l'uno sucessivamente all'altro lungo la linea anulare centrale (200) del nucleo (2), l'anello centrale (21) e la pluralitÃ di elementi toroidali (22) definendo in combinazione denti e cave del nucleo (2); e caratterizzata dal fatto che: ciascuna bobina (3) Ã ̈ sagomata come un solido toroidale (30) avente un rispettivo foro centrale (300) passante di forma corrispondente al profilo (210) trasversale dell'anello centrale (21); - ciascuna bobina (3) Ã ̈ infilata sull'anello centrale (21<)>tramite il proprio, rispettivo foro centrale (300)passante ; - bobine (3<)>ed elementi toroidali (22) si alternano l'una all'altro e sono adiacenti l'una all'altro lungo almeno un tratto, o lungo almeno una pluralitÃ di tratti, della linea anulare centrale (200) del nucleo (2); l'anello centrale (21) presenta, lungo la linea anulare centrale (200) del nucleo (2), almeno una soluzione di continuitÃ (211) per permettere di infilare elementi toroidali (22) e bobine (3).
2. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che bobine (3) ed elementi toroidali (22) si alternano l'una all'altro, essendo adiacenti l'una all'altro, lungo tutta la linea anulare centrale (200) del nucleo (2).
3. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che l'anello centrale (21) comprende almeno due segmenti (212,213;212a,213a) consecutivi l'uno all'altro e separabili l'uno dall'altro, su ciascun segmento (212,213;212a,213a) essendo infilate sia una rispettiva pluralitÃ di bobine (3) che una rispettiva pluralitÃ di elementi toroidali (22).
4. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il profilo (210) trasversale dell'anello centrale (21) Ã ̈ rettangolare .
5. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascun elemento toroidale (22<)>presenta su un proprio perimetro esterno (221) una prima e una seconda porzione allargata (222,223), disposte da parti diametralmente opposte rispetto ad un asse (224) del foro centrale (220) passante dell'elemento toroidale (22) stesso e destinate a ricoprire, ciascuna, una rispettiva porzione di perimetro esterno (31,32) delle bobine (3) adiacenti all'elemento toroidale (22).
6. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che dette parti diametralmente opposte rispetto all'asse (224) del foro centrale (220) passante dell'elemento toroidale (22)corrispondono a parti (214, 217) del profilo (210) trasversale che sono tra loro opposte lungo una direzione parallela all'asse di riferimento (20).
7. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la prima e la seconda porzione allargata (222,223) di ciascun elemento toroidale (22) si protendono a sbalzo dall'elemento toroidale (22) per una larghezza minore o uguale allo spessore di una bobina (3) misurato lungo un asse di simmetria del solido toroidale (30) definente la forma della bobina (3) stessa.
8. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la prima e la seconda porzione allargata (222,223) di ciascun elemento toroidale (22) si protendono a sbalzo dall'elemento toroidale (22), verso ciascuna delle due direzioni dell'asse (224) del foro centrale (220) passante dell'elemento toroidale (22) stesso, per una larghezza minore o uguale a metÃ dello spessore di una bobina (3) misurato lungo l'asse di simmetria del solido toroidale (30) definente la forma della bobina (3) stessa .
9. Parte statorica (1) di macchina elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascun elemento toroidale (22) Ã ̈ realizzato in materiale magnetico sinterizzato microcristallino .
10. Procedimento di realizzazione di una parte statorica (1) di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave caratterizzato dal fatto che la parte statorica (1) da realizzare Ã ̈ secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9 e che il procedimento comprende le seguenti fasi: - prendere l'anello centrale (21); - prendere la pluralitÃ di elementi toroidali (22); - prendere la pluralitÃ di bobine (3) costituite come solidi toroidali (30); - sfruttando la almeno una soluzione di continuitÃ (211) dell'anello centrale (21), infilare sull'anello centrale (21), alternandoli l'una all'altro, una bobina (3) e un elemento toroidale (22) utilizzando i loro rispettivi fori centrali (220,300) passanti e ripetere l'operazione una pluralitÃ di volte fino a riempire almeno una porzione, o almeno una pluralitÃ di porzioni dell'anello (21) centrale con bobine (3) alternate a elementi toroidali (22) e a questi adiacenti.
11. Procedimento di realizzazione di una parte statorica (1) di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che le bobine (3) e gli elementi toroidali (22) vengono inseriti, alternandoli l'una all'altro e ponendoli adiacenti l'una all'altro, lungo tutta la linea anulare centrale (200) del nucleo (2).
12. Procedimento di realizzazione di una parte statorica (1) di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che la parte statorica (1) da realizzare Ã ̈ secondo la rivendicazione 3, o secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 9 quando dipende dalla 2, e che il procedimento prevede di: - infilare su ciascuno dei segmenti (212,213;212a,213a) dell'anello centrale (21), alternandoli l'una all'altro, una bobina (3) e un elemento toroidale (22) utilizzando i loro rispettivi fori centrali (220,300) passanti e ripetere l'operazione una pluralitÃ di volte fino a riempire almeno una porzione o almeno una pluralitÃ di porzioni di ciascuno dei segmenti (212,213;212a,213a) dell'anello (21) centrale con bobine (3) alternate a elementi toroidali (22) e a questi adiacenti; - unire tra loro i segmenti (212,213;212a,213a) dell'anello centrale (21).
13. Procedimento di realizzazione di una parte statorica (1) di macchina elettrica a flusso assiale dotata di cave secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei segmenti (212,213;212a,213a) dell'anello (21) centrale Ã ̈ riempito con bobine (3) alternate a elementi toroidali (22) e a questi adiacenti.