ITTO20010312A1 - Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: “Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti comprendente un rotore esterno approssimativamente cilindrico in cui una molteplicità di fori per l'inserimento di magneti sono disposti nella direzione circonferenziale e magneti permanenti sono inseriti nei fori per l'inserimento dei magneti, ed in particolare alla macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti in grado di fissare in modo semplice e sicuro ì magneti permanenti nei fori per l'inserimento dei magneti.

Una macchina elettrica rotante del tipo a magne-ti permanenti comprendente un rotore esterno avente un giogo del rotore cilindrico supportato in modo girevole intorno alla periferia esterna di uno statore mediante un volano, è nota quale motorino di avviamento o generatore per un motore a combustione interna. Il giogo del rotore presenta una molteplicità di fori per l'inserimento di magneti disposti nella direzione circonferenziale del giogo del rotore, e magneti permanenti a polo S ed a polo N sono inseriti in posizioni alternate nei fori per l'inserimento dei magneti.

Quale procedimento per il fissaggio di magneti permanenti in fori per l'inserimento dei magneti di un giogo del rotore, è stato adottato un procedimento di pressatura dei magneti permanenti nei fori per l'inserimento dei magneti, e collegamento dei magneti permanenti a tali fori mediante un adesivo.Tuttavia, in questo procedimento di fissaggio, poiché la dimensione interna di ciascun foro per l'inserimento di un magnete e la dimensione esterna di ciascun magnete permanente devono essere specificate in modo preciso, è richiesta l'impostazione di una tecnica di produzione migliore ed anche il costo di produzione aumenta.

Un altro problema del procedimento di fissaggio precedentemente descritto consiste nel fatto che un giogo di rotore si può deformare quando i magneti permanenti sono inseriti nei fori per l'inserimento dei magneti nel giogo del rotore. Come risultato, il giogo del rotore può entrare in contatto con uno statore, o nel caso peggiore non è possibile assicurare forze magnetiche di progetto a causa della deformazione del giogo del rotore.

Un ulteriore problema del procedimento di fissaggio precedentemente descritto consiste nel fatto che, poiché uno spazio tra ciascun foro per l'inserimento di un magnete ed il magnete permanente corrispondente non può essere riempito in misura sufficiente con un adesivo, l'adesivo non può svolgere in misura sufficiente la sua funzione di collegamento per adesione.

Uno scopo della presente invenzione consiste nel risolvere i problemi tecnici tradizionali precedentemente descritti e realizzare una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti in grado di fissare in modo semplice, sicuro e forzato magneti permanenti in fori per l'inserimento dei magneti in un rotore esterno.

Per raggiungere lo scopo precedente, secondo la presente invenzione, si realizza una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti comprendente un rotore esterno in cui una molteplicità di fori per l'inserimento di magneti sono disposti nella direzione circonferenziale del rotore esterno e magneti permanenti sono inseriti nei fori per l'inserimento dei magneti, caratterizzata dal fatto che ciascuno dei magneti permanenti è supportato su una superficie di parete interna del foro corrispondente tra i fori per l'inserimento dei magneti in una molteplicità di punti in modo da assicurare una molteplicità di intercapedini tra il magnete permanente e la superficie di parete interna del foro per l'inserimento del magnete in un piano perpendicolare alla direzione di inserimento del magnete permanente.

Con questa caratteristica, poiché ciascuno dei magneti permanenti è trattenuto meccanicamente nel foro corrispondente per l'inserimento del magnete in corrispondenza della molteplicità di punti di supporto, è possibile trattenere in modo semplice i magneti permanenti nei fori per l'inserimento dei magneti nella fase di produzione. Inoltre, poiché è possibile assicurare uno spazio per l'introduzione di adesivo nelle intercapedini con l'esclusione dei punti di supporto, è possibile riempire in misura sufficiente lo spazio con un adesivo, e di conseguenza fissare in modo forzato i magneti permanenti nei fori per l'inserimento dei magneti con l'adesivo.

Nel seguito, alcune forme di attuazione della presente invenzione saranno descritte in dettaglio con riferimento ai disegni.

La figura 1 rappresenta una vista laterale che mostra la configurazione complessiva di un motociclo tipo scooter in cui una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la presente invenzione è utilizzata quale motorino d'avviamento/generatore .

La figura 2 rappresenta una vista in sezione, lungo una linea assiale di un albero a gomiti, di un gruppo oscillante rappresentato nella figura 1.

La figura 3 rappresenta una vista in pianta, guardando nella direzione perpendicolare all'albero rotativo, del motorino d'avviamento/generatore (macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti), con componenti parzialmente interrotti.

La figura 4 rappresenta una vista laterale in sezione della figura 3.

La figura 5 rappresenta una vista in pianta di un giogo del rotore.

La figura 6 rappresenta una vista laterale del giogo del rotore.

La figura 7 rappresenta una vista ingrandita di una porzione essenziale del giogo del rotore.

La figura 8 rappresenta uno schema a blocchi di un sistema di controllo del motorino d'avviamento/generatore .

La figura 9 rappresenta una vista che illustra la funzione di intercapedini previste nel giogo del rotore nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore quale motorino d'avviamento.

La figura 10 rappresenta una vista che illustra la funzione delle intercapedini previste nel giogo del rotore nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore quale generatore.

La figura 11 rappresenta una vista ingrandita di una porzione essenziale rappresentata nella figura 9.

La figura 12 rappresenta una vista ingrandita di una porzione essenziale rappresentata nella figura 10 .

La figura 13 rappresenta una vista ingrandita che mostra una porzione essenziale di una seconda forma di attuazione della presente invenzione.

La figura 14 rappresenta una vista in sezione di un rotore esterno utilizzato per una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti che costituisce una terza forma di attuazione della presen-te invenzione.

Le figure da 15(a) a 15(c) rappresentano viste che mostrano un esempio di un anello superiore. Le figure da 16(a) a 16(c) rappresentano viste che mostrano un esempio di un anello di base.

La figura 17 rappresenta una vista in sezione che mostra una fase di assemblaggio della terza forma di attuazione della presente invenzione.

La figura 18 rappresenta una vista in sezione che mostra un'altra fase di assemblaggio della terza forma di attuazione della presente invenzione.

La figura 19 rappresenta una vista in pianta che mostra una porzione essenziale della terza forma di attuazione .

La figura 1 rappresenta una vista laterale che mostra la configurazione complessiva di un motociclo tipo scooter comprendente un motorino d'avviamento/generatore a cui è applicata una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la presente invenzione.

Una porzione anteriore 3a di un corpo del veicolo è collegata ad una porzione posteriore 3b del corpo del veicolo attraverso una porzione di pedana ribassata 4. Un telaio del corpo, che costituisce un'ossatura del corpo del veicolo, è composto principalmente da un tubo discendente 6 e da un tubo principale 7. Un serbatoio di combustibile ed un contenitore portaoggetti (non rappresentati) sono supportati dal tubo principale 7. Una sella 8 è disposta sopra il serbatoio di combustibile ed il contenitore portaoggetti .

La porzione anteriore 3a comprende una testa di sterzo 5. Un manubrio 11 è disposto in modo girevole su una porzione superiore della testa di sterzo 5. Una forcella anteriore 12 si estende verso il basso dalla testa di sterzo 5. Una ruota anteriore FW è supportata in modo girevole da estremità inferiori della forcella anteriore 12. Una porzione superiore del manubrio 11 è ricoperta da un rivestimento del manubrio 13 che funge da pannello portastrumenti.Una staffa 15 è prevista ad una estremità inferiore di una porzione ascendente del tubo principale 7, ed una staffa di sospensione 18 di un gruppo oscillante 2 è collegata in modo oscillante alla e supportata dalla staffa 15 attraverso un elemento di collegamento 16.

Un motore a combustione interna monocilindro/a quattro tempi E è montato su una porzione anteriore del gruppo oscillante 2. Un cambio di velocità a variazione continua del tipo a cinghia 26 si estende all'indietro dal motore E. Un riduttore di velocità 27 è disposto su una porzione posteriore del cambio di velocità 26 con l'interposizione di un innesto centrifugo. Una ruota posteriore RW è supportata in modo girevole dal riduttore di velocità 27.Un ammortizzatore posteriore 22 è inserito tra una estremità superiore del riduttore di velocità 27 ed una porzione superiore piegata del tubo principale 7. Un tubo di aspirazione 23 si estende dal motore E. Un carburatore 24 collegato al tubo di aspirazione 23 ed un filtro dell'aria 25 collegato al carburatore 24 sono disposti su una porzione anteriore del gruppo oscillante 2.

La figura 2 rappresenta una vista in sezione, lungo un albero a gomiti 201, del gruppo oscillante 2. In questa figura, componenti corrispondenti a quelli rappresentati nella figura 1 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Il gruppo oscillante 2 è ricoperto da un basamento 202 formato mediante integrazione di un basamento di sinistra 202L con un basamento di destra 202R. L'albero a gomiti 201 è supportato in modo girevole da cuscinetti 208 e 209 fissati al basamento di destra 202R. Una biella (non rappresentata) è collegata all'albero a gomiti 201 attraverso un bottone di manovella 213.

Il basamento di sinistra 202L funge da involucro di una camera del cambio di velocità a variazione continua del tipo a cinghia. Una puleggia conduttrice 210 è disposta in modo girevole su una porzione dell'albero a gomiti 201 che si estende entro il basamento di sinistra 202L. La puleggia conduttrice 210 é composta da una semi-puleggia fissa 210L e da una semi-puleggia mobile 210R. La semi-puleggia fissa 21OL è fissata ad una porzione di estremità sinistra dell'albero a gomiti 201 attraverso un mozzo 211, e la semi-puleggia mobile 210R disposta sul lato destro della semi-puleggia fissa 210L è accoppiata mediante profili scanalati sull'albero a gomiti 201. La semipuleggia mobile 210R accoppiata mediante profili scanalati sull'albero a gomiti 201 è mobile avvicinandosi o allontanandosi rispetto alla semi-puleggia fissa 210L. Una cinghia a V 212 è avvolta tra le due semi-pulegge 210L e 21QR.

Una piastra di camma 215 è fissata all'albero a gomiti 201 in una posizione sul lato destro della semi -puleggia mobile 210R. Un elemento scorrevole 2l5a è disposto su un bordo periferico esterno della piastra di camma 215 in modo da impegnarsi a scorrimento con una porzione di risalto 210Ra di scorrimento della piastra di camma formata assialmente su un bordo periferico esterno della semi-puleggia mobile 210R . La piastra di camma 215 della semi-puleggia mobile 210R presenta, sul lato periferico esterno, una superficie convergente inclinata verso il lato della semi-puleggia mobile 210. Una sfera pesante a secco 216 è contenuta in uno spazio tra la superficie convergente della piastra di camma 215 e la semi-puleggia mobile 210R.

Con l'aumento della velocità di rotazione dell'albero a gomiti 201, la sfera pesante a secco 216, che è disposta tra la semi-puleggia mobile 210R e la piastra di camma 215 e che è fatta ruotare insieme con esse, si muove in una direzione centrifuga a causa di una forza centrifuga applicata ad essa, per cui la semi-puleggia mobile 210R è spinta verso sinistra dalla sfera pesante a secco 216 avvicinandosi così alla semi-puleggia fissa 210L. Come risultato, la cinghia a V 212 avvolta tra le due semi-pulegge 210L e 210R è fatta muovere nella direzione centrifuga, in modo che il raggio di avvolgimento della cinghia a V 212 diventi grande.

Una puleggia condotta (non rappresentata), che e destinata ad essere condotta dalla puleggia conduttrice 210, è disposta su una porzione posteriore del veicolo. La cinghia a V 212 è avvolta intorno sia alla puleggia conduttrice 210 sia alla puleggia condotta. La potenza del motore E è trasmessa in modo automaticamente regolabile all'innesto centrifugo da tale meccanismo di trasmissione del tipo a cinghia, azionando la ruota posteriore RW attraverso il riduttore di velocità 27 e simili.

Un motorino d'avviamento/generatore 1, che è configurato come combinazione di un motorino di avviamento e di un alternatore, è disposto nel basamento di destra 202R. Il motorino d'avviamento/generatore l comprende un rotore esterno 60 fissato ad una porzione convergente all'estremità anteriore dell'albero a gomiti 201, ed uno statore interno 50 disposto all'interno del rotore esterno 60 e fissato al basamento 202 mediante un bullone 279. La configurazione del motorino d'avviamento/generatore 1 sarà descritta in dettaglio con riferimento alle figure da 3 a 7.

Una ventola 280 è montata sul rotore esterno 60 in modo che la porzione a mantello di una porzione conica centrale 280a della ventola 280 sia fissata al rotore esterno 60 mediante un bullone 286. La ventola 280 è ricoperta da un coperchio della ventola 281 con l'interposizione di un radiatore 282.

Una ruota a denti 231 è fissata sull'albero a gomiti 201 in una posizione tra il motorino d'avviamento/generatore 1 ed il cuscinetto 209. Una catena per trasmettere potenza dall'albero a gomiti 201 ad un albero a camme (non rappresentato) è avvolta intorno alla ruota a denti 231. La ruota a denti 231 è realizzata integralmente con un ingranaggio 232 per trasmettere potenza ad un pompa per la circolazione dell'olio di lubrificazione.

La figura 3 rappresenta una vista in pianta, guardando nella direzione perpendicolare all'albero rotativo (albero a gomiti 201), del motorino d'avviamento/generatore 1 (macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti), con componenti parzialmente interrotti, e la figura 4 rappresenta una vista laterale in sezione del motorino d'avviamento/generatore l. La figura 5 rappresenta una vista in pianta di un giogo di un rotore, e la figura 6 rappresenta una vista parzialmente ingrandita del giogo del rotore. In queste figure, componenti corrispondenti a quelli rappresentati nelle figure precedenti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Il motorino d'avviamento/generatore 1 secondo questa forma di attuazione comprende, come rappresentato nelle figure 3 e 4, lo statore 50 ed il rotore esterno 60 che ruota intorno alla periferia esterna dello statore 50. Il rotore esterno 60 comprende un giogo del rotore 61 realizzato mediante sovrapposizione di lamine di acciaio al silicio di forma anulare (lamine sottili) in una forma approssimativamente cilindrica (vedere figure 4 e 5); magneti permanenti a polo N 62N e magneti permanenti a polo S 62S inseriti in posizioni alternate in una molteplicità di fori per l'inserimento dei magneti 611 disposti nella direzione circonferenziale del giogo del rotore 61 (vedere figura 3); ed un volano a forma di tazza 63 per collegare il giogo del rotore 61 all'albero a gomiti 201 (vedere figure 3 e 4).

Il volano 63 presenta in corrispondenza di una sua estremità circonferenziale una porzione a dente 63a che è piegata verso l'interno per trattenere il giogo del rotore 61 avente la struttura impilata nella direzione assiale e trattenere anche i magneti permanenti 62 (62N e 62S) inseriti nei fori di inserimento 611 del giogo del rotore 61 in posizioni specifiche nel giogo del rotore 61.

Lo statore 50 è realizzato mediante sovrapposizione di lamine di acciaio al silicio (lamine sottili) e comprende, come rappresentato nella figura 3, un nucleo di statore 51 e poli di statore sporgenti 52 . Ciascun polo di statore sporgente 52 è realizzato mediante avvolgimento di una bobina di avvolgimento di statore 53 in un modo di avvolgimento a concentrazione a polo singolo, ed il piano principale dello statore 50 è ricoperto da una copertura protettiva 71 .

Come rappresentato nelle figure 5 e 6, dodici esemplari dei fori di inserimento 611 in cui i magneti permanenti 62 sono destinati ad essere inseriti assialmente, sono formati nel giogo del rotore 61 in modo da essere distanziati l'uno dall'altro ad intervalli di 30° nella direzione circonferenziale. Una porzione tra due fori di inserimento 611 adiacenti funge da porzione di commutazione dei poli 613.

Con riferimento alla figura 7, il magnete permanente 62 realizzato in una forma approssimativamente a botte in sezione trasversale è inserito in ciascuno dei fori di inserimento 611. Secondo questa forma di attuazione, la forma della sezione trasversale del foro di inserimento 611 non è identica a quella del magnete permanente 62. Il magnete permanente 62 è supportato su una superficie di parete interna del foro di inserimento 611 in tre punti, come si vede in una vista in pianta del magnete permanente 62, ossia due punti PI e P2 in corrispondenza delle due porzioni di estremità sul lato periferico interno (lato statore) ed un punto P3 in corrispondenza di una porzione centrale sul lato periferico esterno (opposto al lato statore).

Tra una superficie di parete esterna del magnete permanente 62 e la superficie di parete interna del foro di inserimento 611, con l'esclusione dei tre punti di supporto PI, P2 e P3, sono formate tre intercapedini, ossia una intercapedine Gl tra i punti di supporto PI e P2, una intercapedine G2 tra i punti di supporto PI e P3, ed una intercapedine G3 tra i punti di supporto P2 e P3. L'intercapedine G2 comprende una intercapedine ad intaglio G21 che si estende verso lo statore, e l'intercapedine G3 comprende una intercapedine ad intaglio G31 che si estende verso lo statore.Queste intercapedini Gl, G2, G3, G21 e G31 sono riempite con un adesivo 80.

In questo modo, secondo questa forma di attuazione, il magnete permanente 62 è supportato meccanicamente nel foro per l'inserimento del magnete 611 nei tre punti. Come risultato, il magnete permanente 62 può essere facilmente trattenuto nel foro di inserimento 611, con il risultato che l'efficienza dell'operazione di assemblaggio può essere migliorata. Inoltre, poiché le intercapedini Gl, G2 e G3 (e G21 e G31) con l'esclusione dei punti di supporto possono essere utilizzate come spazio sufficiente per l'introduzione di adesivo, il magnete permanente 62 può essere fissato in modo forzato nel foro per l'inserimento del magnete 611 mediante l'adesivo.

Nel caso di inserimento del magnete permanente 62 nel foro di inserimento 611, se una dimensione interna del foro di inserimento 611 corrisponde ad un diametro piccolo vicino al valore limite inferiore in un campo ammissibile ed una dimensione esterna del magnete permanente 62 corrispondente ad un diametro grande vicino ad un valore limite superiore in un campo ammissibile,viene applicata una sollecitazione ai punti di supporto PI e P2 nella direzione verso lo statore, e viene applicata una sollecitazione al punto di supporto P3 nella direzione opposta allo statore .

Per porre,rimedio a tale inconveniente, secondo questa forma di attuazione, una intercapedine GO è formata tra una superficie di parete esterna 618 del foro di inserimento 611 ed il volano 63, ossia tra il punto di supporto P3 ed il volano 63.Di conseguenza, se la sollecitazione precedentemente descritta è applicata ai punti di supporto, la parete laterale 618 del foro di inserimento 611 è deformata nell'intercapedine G0, per cui la sollecitazione applicata ai punti di supporto PI e P2 nella direzione verso lo statore è ridotta.Come risultato, è possibile evitare la deformazione del giogo del rotore 61 verso lo statore, e di conseguenza evitare il contatto tra il giogo del rotore 61 ed i poli di statore sporgenti 52 e la riduzione della forza magnetomotrice .

In questo modo, secondo questa forma di attuazione, il magnete permanente 62 è supportato nei tre punti, ossia i due punti sul lato statore ed il punto sul lato opposto allo statore, in modo che la sollecitazione applicata al lato statore sia assorbita. Come risultato, la deformazione sul lato statore può essere evitata deviando la direzione di deformazione dovuta alla sollecitazione nella direzione verso il lato opposto allo statore.

Inoltre, secondo questa forma di attuazione, poiché l'intercapedine GO è formata tra il giogo del rotore 61 ed il volano 63, la deformazione del giogo del rotore 61 prodotta dall'inserimento del magnete permanente 62 avente un diametro relativamente grande nel foro di inserimento 611 del giogo del rotore 61 può essere assorbita dall'intercapedine G0, con il risultato che la deformazione del giogo del rotore 61 sul lato statore può essere evitata.

La figura 8 rappresenta uno schema a blocchi di un circuito di controllo del motorino d' avviamento/generatore 1. In questa figura, parti corrispondenti a quelle descritte con riferimento alle figure precedenti sono indicate con gli stessi numeri di riferimento .

Una unità di controllo 40 comprende un convertitore CC-CC 102 per convertire una tensione di uscita VBATT da una batteria 42 in una tensione logica VDD ed alimentare la tensione logica VDD ad una CPU 101, una unità di controllo di accensione 103 per controllare l'alimentazione di potenza ad una bobina di accensione 41 in modo da accendere una candela di accensione 43 con una fase specifica, ed un alimentatore trifase 104 per convertire la tensione della batteria VBATT in una tensione alternata trifase ed alimentare la tensione alternata trifase alle bobine di avvolgimento di statore 53 del motorino d'avviamento/generatore 1.

Un sensore della valvola del gas 54 rileva un angolo di apertura della valvola del gas θth ed alimenta il risultato della rilevazione alla CPU 101.Un sensore del rotore 46 rileva la posizione angolare del rotore esterno 60 ed alimenta il risultato della rilevazione alla CPU 101. Un regolatore 44 controlla la forza elettromotrice indotta dalle bobine di avvolgimento di statore 53 in funzione della rotazione del rotore esterno 60 ad una tensione di batteria specifica VBATT ed alimenta il risultato del control10 ad una linea di alimentazione L.

Con questa configurazione, all'avviamento del motore, la CPU 101 determina una temporizzazione di eccitazione di ciascuna bobina di avvolgimento di statore 53 sulla base della posizione angolare del rotore esterno 60 rilevata dal sensore del rotore 46, ed alimenta una tensione alternata alla bobina di avvolgimento di statore 53 per ogni fase controllando una temporizzazione di commutazione di ciascuno dei FET di potenza dell'alimentatore trifase 104.

Ciascuno dei FET di potenza (da Tri a Tr6) dell'alimentatore trifase 104 è sottoposto ad un controllo PWM ("Pulse Width Modulation" - a modulazione di larghezza di impulso) dalla CPU 101. Il rapporto di lavoro, ossia la coppia di comando di ciascun FET di potenza, è controllato sulla base dell'angolo di apertura della valvola del gas Oth rilevato dal sensore della valvola del gas 45.

D'altra parte, dopo l'avviamento del motore E, l'alimentazione dall'alimentatore trifase 204 alle bobine di avvolgimento di statore 53 è interrotta, ed 11 motorino d'avviamento/generatore 1 è condotto dal motore E. A questo punto, le bobine di avvolgimento di statore 53 generano una forza elettromotrice in funzione della velocità di rotazione dell'albero a gomiti 201. La forza elettromotrice è controllata alla tensione della batteria VBATT dal regolatore 44. Parte della potenza controllata alla tensione della batteria VBATT è alimentata a carichi elettrici, e la potenza risultante carica la batteria 42.

Nel seguito sarà descritta, con riferimento alle figure 9 e 10, la funzione delle cavità G2, G21, G3 e G31 previste nel giogo del rotore 61.

La figura 9 rappresenta una vista che mostra la distribuzione della densità del flusso magnetico nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore 1 quale motorino d'avviamento, e la figura 10 rappresenta una vista che mostra la distribuzione della densità del flusso magnetico nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore 1 quale generatore.

Nel caso di impiego del motorino d' avviamento/generatore 1 quale motorino d'avviamento, quando viene alimentata una corrente di eccitazione dalla batteria 42 a ciascuna bobina di avvolgimento di statore 53 attraverso l'unità di controllo 40, come rappresentato nella figura 9, linee di forza magnetica generate nella direzione radiale dal polo di statore sporgente 52N eccitato come polo N vanno da una superficie frontale, sul lato statore, del magne-te permanente a polo S 62S ad una sua superficie posteriore; e la maggior parte delle linee di forza magnetica passa attraverso la porzione di nucleo 615 del giogo del rotore 61 e la porzione di commutazione dei poli 613, e ritorna sul polo di statore sporgente 52N eccitato come polo N attraverso il polo di statore sporgente 52S eccitato come polo S adiacente alla porzione di commutazione dei poli 613, ed il nucleo di statore 51.

In questo caso, poiché la dispersione dei flussi magnetici dalle due porzioni laterali nella direzione circonferenziale di ciascun magnete permanente 62 verso la porzione di commutazione dei poli 613 è ridotta dalle prime intercapedini G2 e G3 formate sulle due porzioni laterali del magnete permanente 62, la maggior parte delle linee di forza magnetica va da ciascun magnete permanente 62 alla porzione di nucleo 615 del giogo del rotore 61, e raggiunge il lato dello statore 50 attraverso la porzione di commutazione dei poli 613.Come risultato, poiché componenti verticali dei flussi magnetici che passano attraverso un traferro tra il rotore esterno 60 e lo statore 50 aumentano, la coppia motrice diventa grande rispetto al caso di impiego di un giogo di rotore privo delle intercapedini G2 e G3.

Inoltre, il flusso di forze magnetiche in corrispondenza di una porzione 613a in cui i flussi magnetici escono dalla superficie posteriore di ciascun magnete permanente 62 ed in corrispondenza di porzioni 613b e 613c vicino alle intercapedini G21 e G31 diventa molto importante per aumentare la coppia nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore quale motorino d'avviamento e ridurre l'attrito nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore quale generatore. A questo riguardo, secondo questa forma di attuazione, poiché il magnete permanente 62 è portato in contatto con il giogo del rotore 61 in corrispondenza delle tre porzioni 613a, 613b e 613c con elevata precisione, è possibile assicurare le forze magnetiche di progetto.

Inoltre, secondo questa forma di attuazione, poiché le intercapedini ad intaglio G21 e G31 per limitare i percorsi magnetici nella direzione circonferenziale sono anche formate in corrispondenza delle due porzioni di estremità del magnete permanente 62 sul lato statore, la dispersione di flussi magnetici passanti attraverso il lato interno del giogo del rotore 61 è anche ridotta.

La figura 11 rappresenta una vista ingrandita della parte racchiusa da una circonferenza disegnata con linee tratteggiate nella figura 9. Come rappresentato in questa figura, l'intercapedine ad intaglio G31 che si estende dall'intercapedine G3 nella direzione verso lo statore opera in modo da introdurre efficacemente un flusso magnetico B1 dalla porzione di commutazione dei poli 613 del giogo del rotore 61 nel polo di statore sporgente 52S, e l'intercapedine ad intaglio G21 che si estende dall'intercapedine G2 nella direzione verso lo statore opera in modo da introdurre efficacemente un flusso magnetico B2 dal magnete permanente 62N nel polo di statore sporgente 52S attraverso una porzione circonferenziale interna 616 del giogo del rotore 61. Come risultato, componenti verticali dei flussi magnetici che passano attraverso il traferro tra il rotore esterno 60 e lo statore 50 sono ulteriormente aumentate, in modo da poter aumentare ulteriormente una coppia motrice del motorino d'avviamento.

D'altra parte, nel caso di impiego del motorino d'avviamento/generatore 1 quale generatore, come rappresentato nella figura 10, flussi magnetici generati da ciascun magnete permanente 62 passano attraverso il polo di statore sporgente corrispondente ed il nucleo di statore 51, formando un percorso magnetico chiuso.Come risultato, le bobine di avvolgimento di statore possono generare una corrente generatrice di potenza corrispondente alla velocità di rotazione del rotore.

Inoltre, secondo questa forma di attuazione,una tensione regolare impostata dal regolatore 44 è fissata a 14,5 V, e quando la tensione di uscita del motorino d'avviamento/ogeneratore 1 funzionante come generatore raggiunge la tensione regolare, i transistori Tr2, Tr4 e Tr6, sul lato massa, dei TFT di potenza sono cortocircuitati, per cui una corrente di cortocircuito passa in ciascuna bobina di avvolgimento di statore 53 con un ritardo di fase. Come risultato, linee di forza magnetica passanti attraverso lo statore 50 sono ridotte e flussi magnetici dispersi tra i magneti permanenti adiacenti 62 aumentano, per cui la coppia resistente del motorino d'avviamento/generatore 1 si riduce, riducendo così il carico del motore E.

Più in particolare, come rappresentato nella figura 12 che rappresenta una vista ingrandita della parte racchiusa da una circonferenza disegnata con linee tratteggiate nella figura 10, tra i magneti permanenti adiacenti 62S e 62N, si generano quattro flussi magnetici, ossia un flusso magnetico B3 che passa attraverso una porzione circonferenziale esterna 617 del giogo del rotore 61, un flusso magnetico B4 che passa attraverso la porzione di commutazione dei poli 613 del giogo del rotore 61, un flusso magnetico B5 che passa attraverso la porzione circonferenziale interna 616 del giogo del rotore 61, ed un flusso magnetico B6 che passa attraverso la porzione ci rconferenziale interna 616 del giogo del rotore 61, il traferro, ed il polo di statore sporgente 52N.

Come precedentemente descritto, nella macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo questa forma di attuazione in cui la porzione di commutazione dei poli 613 è disposta tra due magneti permanenti 62 adiacenti del giogo del rotore 61 del rotore esterno 60, poiché le intercapedini G2, G21, G3 e G31 sono disposte tra ciascun magnete permanente 62 ed il foro di inserimento corrispondente nel giogo del rotore 61, è possibile ridurre la dispersione dei flussi magnetici tra i due magneti permanenti adiacenti ed aumentare i flussi magnetici nella direzione perpendicolare al traferro tra il rotore esterno 60 e lo statore 50, e di conseguenza aumentare la coppia motrice nel caso di impiego della macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti quale motorino d'avviamento senza aumentare la coppia resistente nel caso di impiego della macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti quale generatore .

La figura 13 rappresenta una vista ingrandita di una porzione essenziale di una seconda forma di attuazione della presente invenzione. In questa figura, componenti corrispondenti a quelli rappresentati nelle figure precedenti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Anche in questa forma di attuazione, la forma della sezione trasversale di un foro di inserimento falla non è identica a quella di un magnete permanente 62a. Il magnete permanente 62a è supportato su una superficie di parete interna del foro di inserimento falla in corrispondenza di un punto di supporto P4 sul lato opposto allo statore ed in corrispondenza di un numero infinito di punti P5 sul lato statore. In altre parole, il magnete permanente 62a, come si vede in una vista in pianta di tale magnete, è portato in contatto lineare (in realtà in contatto frontale) con la superficie di parete interna del foro di inserimento 611a sul lato statore. Due intercapedini G4 e G5 sono assicurate tra i punti di supporto P4 e P5. Le intercapedini G4 e G5 comprendono intercapedini ad intaglio G41 e G51 che si estendono nella direzione verso lo statore, rispettivamente. In modo simile alla prima forma di attuazione, queste intercapedini sono riempite con un adesivo 80.

Anche in questa forma di attuazione, poiché il magnete permanente 62a è supportato meccanicamente nel foro per l'inserimento del magnete 611a, il magnete permanente 62a può essere facilmente trattenuto nel foro di inserimento 611a, in modo che l'efficienza dell'operazione di assemblaggio possa essere migliorata. Inoltre, poiché le intercapedini G4 e G5 con l'esclusione dei punti di supporto possono essere utilizzate come spazio sufficiente per l'introduzione di adesivo, il magnete permanente 62a può essere fissato in modo forzato nel foro per l'inserimento del magnete 611a mediante l'adesivo 80.

Inoltre, anche in questa forma di attuazione, poiché si forma una intercapedine G0 tra un giogo di rotore 61a ed un volano 63a, la deformazione del giogo del rotore 61a prodotta dall'inserimento del magnete permanente 62a avente un diametro relativamente grande nel foro di inserimento 611a nel giogo del rotore 61a può essere assorbita dall'intercapedine GO, con il risultato che è possibile evitare la deformazione del giogo del rotore 61a sul lato statore.

Inoltre, anche in questa forma di attuazione, le intercapedini G4 e G5 per impedire la dispersione di flussi magnetici tra due magneti permanenti 62a adiacenti sono formate sui due lati del magnete permanente 62a nella direzione circonferenziale. Inoltre, le intercapedini ad intaglio G41 e G51 per limitare i percorsi magnetici nella direzione circonferenziale sono formate sui due lati di estremità del magnete permanente 62a sul lato statore. Come risultato, è possibile ottenere lo stesso effetto ottenuto nella prima forma di attuazione.

Nella prima e nella seconda forma di attuazione, ciascun magnete permanente 62 è fissato nel foro di inserimento corrispondente utilizzando un adesivo,· tuttavia il fissaggio utilizzando un adesivo richiede varie fasi, come una fase di pulitura dei componenti, una fase di applicazione dell'adesivo, una fase di riscaldamento/presa, ed una fase di asciugatura. l' uso di un adesivo è anche svantaggioso per il fatto che il ritiro dell'adesivo può compromettere il bilanciamento del peso del rotore, aumentando le vibrazioni e l'usura. Da questo punto di vista, secondo la forma di attuazione seguente, si intende fissare ciascun magnete permanente 62 nel foro di inserimento corrispondente .

La figura 14 rappresenta una vista in sezione di un rotore esterno 60A utilizzato per una macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo una terza forma di attuazione della presente invenzione. In questa figura, componenti corrispondenti a quelli rappresentati nelle figure precedenti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

In questa forma di attuazione, i magneti permanenti 62 inseriti nei fori per l'inserimento dei magneti 611 del rotore esterno 60A sono supportati, in corrispondenza delle due porzioni di estremità lungo la direzione di rotazione del rotore esterno 60A (sul lato di estremità aperto e sul lato di estremità chiuso del rotore esterno 60A), da un anello di base a forma di corona 92 e da un anello superiore 91 , rispettivamente, in modo che ciascun magnete permanente 62 sia posizionato sul rotore esterno 60A nella direzione di inserimento.

Le figure da 15(a) a 15(c) mostrano un esempio dell'anello superiore 91, in cui la figura 15(a) rappresenta una vista in pianta dell'anello superiore 91; la figura 15(b) rappresenta una vista in sezione lungo la linea A-A della figura 15(a); e la figura 15(c) rappresenta una vista ingrandita di una parte racchiusa da una circonferenza indicata con una linea tratteggiata nella figura 15(a). L'anello superiore 91 comprende dodici coppie di elementi a dente 911 e 912 che sono disposte su una superficie principale di un elemento anulare 910 in modo da essere distanziate l'una dall'altra ad intervalli di 30°.Ciascuno degli elementi a dente 911 e 912, come rappresentato nella figura 15(c), è realizzato in una forma a cuneo avente un'estremità appuntita.

Le figure da 16(a) a 16(c) mostrano un esempio dell'anello di base 92, in cui la figura 16(a) rappresenta una vista in pianta dell'anello di base 92,· la figura 16(b) rappresenta una vista in sezione lungo la linea A-A della figura 16(a); e la figura 16(c) rappresenta una vista ingrandita di una parte racchiusa da una circonferenza indicata con una linea tratteggiata nella figura 16(a). L'anello di base 92 comprende dodici coppie di elementi a dente 921 e 922 che sono disposte su una superficie principale di un elemento anulare 920 in modo da essere distanziate l'una dall'altra ad intervalli di 30°.Ciascuno degli elementi a dente 921 e 922, come rappresentato nella figura 16(c), è realizzato in una forma a cuneo avente un'estremità appuntita.

Nel seguito sarà descritta la procedura di assemblaggio del rotore esterno 60. L'anello di base 92 è disposto su una porzione di fondo del volano a forma di tazza 63 con le sue porzioni a dente 921 e 922 dirette verso l'alto, ed il giogo del rotore 61 è disposto sull'anello di base 92.A questo punto, il giogo del rotore 61 è posizionato sull'anello di base 92 in modo che ciascuna porzione di commutazione dei poli 613 del giogo del rotore 61 sia disposta tra ciascuna coppia di porzioni a dente 921 e 922.

I magneti permanenti 62 sono inseriti nei fori per l'inserimento dei magneti 611 nel giogo del rotore 61, e l'anello superiore 91 è disposto sul giogo del rotore 61 con le sue porzioni a dente 911 e 912 dirette verso il basso. A questo punto, come rappresentato nella figura 17, l'anello superiore 91 è posizionato sul giogo del rotore 61 in modo che ciascuna porzione di commutazione dei poli 613 del giogo del rotore 61 sia disposta tra ciascuna coppia di porzioni a dente 911 e 912 dell'anello superiore 91.

Quando l'anello superiore 91 è spinto verso il basso, come rappresentato nella figura 18, ciascuna delle porzioni a dente 911 e 912 dell'anello superiore 91 è inserita in una intercapedine tra il magnete permanente 62 corrispondente e la porzione di commutazione dei polì 613. In questa forma di attuazione, poiché ciascuna delle porzioni a dente 911 e 912 è realizzata in una forma a cuneo e ciascun magnete permanente 62 è sostanzialmente supportato tra le porzioni a dente 911 e 912 adiacenti, l'estremità posteriore di ciascun magnete permanente 62 nella direzione di inserimento è posizionata sul giogo del rotore 61.

A questo punto, sul lato di punta di ciascun magnete permanente 62 nella direzione di inserimento, poiché ciascuna delle porzioni a dente 921 e 922 è analogamente inserita in una intercapedine tra il magnete permanente 62 corrispondente e la porzione di commutazione dei poli 613, la punta di ciascun magnete permanente 62 nella direzione di inserimento è anche posizionata sul giogo del rotore 61.

Inoltre, come rappresentato nella figura 14, il volano 63 presenta alla sua estremità circonferenziale una porzione a dente 63a e l'anello superiore 91 è trattenuto assialmente mediante piegatura verso ]'interno della porzione a dente 63a, ed i magneti permanenti 62 (62N e 62S) inseriti nei fori di inserimento 611 del giogo del rotore 61 sono trattenuti in posizioni specifiche nel giogo del rotore 61.

La figura 19 rappresenta una vista che mostra una condizione in cui il magnete permanente 62 è trattenuto nel foro per l'inserimento del magnete 611 dalle porzioni a dente 921 e 922 dell'anello di base 92 o dalle porzioni a dente 911 e 912 dell'anello superiore 91. Come rappresentato in questa figura, ciascuna delle porzioni a dente 911 e 912 è inserita tra il magnete permanente 62 e la porzione di commutazione dei poli 613 del giogo del rotore 61.

Secondo questa forma di attuazione, poiché i magneti permanenti 62 possono essere posizionati e fissati in modo accurato e forzato entro i fori per l'inserimento dei magneti 611 nel giogo del rotore 61, la fase di pulitura dei componenti, la fase di applicazione dell'adesivo, la fase di riscaldamento/presa, e la fase di asciugatura, che erano essenziali per il fissaggio dei magneti permanenti nei fori di inserimento utilizzando un adesivo, possono essere eliminate, con il risultato che è possibile semplificare il processo produttivo. Inoltre, poiché i magneti permanenti possono essere fissati in posizioni specifiche mantenendo un buon bilanciamento dei pesi, è possibile garantire con certezza le prestazioni della macchina elettrica rotante.

Come precedentemente descritto, la presente invenzione può fornire i seguenti effetti:

(l) Poiché ciascun magnete permanente può essere trattenuto meccanicamente nel foro corrispondente per l'inserimento del magnete nel rotore esterno mantenendo tra loro uno spazio sufficiente per l'introduzione di adesivo, è possibile fissare in modo forzato i magneti permanenti nei fori di inserimento migliorando l'efficienza dell'operazione di assemblaggio.

(2) Poiché ciascun magnete permanente è supportato nel foro corrispondente per l'inserimento del magnete nel rotore esterno nei tre punti, è possibile assicurare il massimo spazio per l'introduzione di adesivo evitando lo spostamento posizionale del magnete permanente nel foro di inserimento, e di conseguenza fissare con una forza elevata il magnete permanente nel foro di inserimento per mezzo dell'adesivo .

(3) Poiché il magnete permanente è supportato nei tre punti, ossia i due punti sul lato statore ed il punto sul lato opposto allo statore, in modo che la sollecitazione applicata al lato statore sia distribuita, è possibile evitare la deformazione sul lato statore deviando la direzione di deformazione dovuta alla sollecitazione nella direzione verso il lato opposto allo statore.

(4) Poiché si forma l'intercapedine tra il giogo del rotore ed il volano, la deformazione del giogo dei rotore prodotta dall'inserimento del magnete permanente avente un diametro relativamente grande nel foro di inserimento nel giogo del rotore può essere assorbita dall'intercapedine, con il risultato che è possibile evitare la deformazione del giogo del rotore sul lato statore.

(5) Poiché sono previste le intercapedini tra ciascun magnete permanente ed il foro di inserimento corrispondente nel giogo del rotore, è possibile ridurre la dispersione dei flussi magnetici tra i due magneti permanenti adiacenti ed aumentare i flussi magnetici nella direzione perpendicolare al traferro tra il rotore esterno e lo statore, e di conseguenza aumentare una coppia motrice nel caso di impiego della macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti quale motorino d'avviamento senza aumentare la coppia resistente nel caso di impiego della macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti quale generatore.

(6) I magneti permanenti possono essere fissati in modo facile e forzato entro il giogo del rotore assicurando le loro forze magnetiche di progetto.

(7) Poiché ciascun magnete permanente è supportato nei tre punti utilizzando gli elementi di posizionamento come l'anello di base e l'anello superiore, esso può essere posizionato in modo più preciso sui rotore esterno. Come risultato, è possibile migliorare le caratteristiche di controllo della macchina elettrica rotante e di conseguenza aumentarne il rendimento, ed anche semplificare notevolmente il processo produttivo.

(8) Poiché ciascun magnete permanente può essere posizionato sul rotore esterno nella direzione dì rotazione del rotore esterno supportando il magnete permanente mediante l'anello di base e l'anello superiore, è possibile garantire con certezza le prestazioni della macchina elettrica rotante.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti comprendente uno statore, ed un rotore esterno approssimativamente cilindrico che ruota incorno alla periferia esterna dello statore suddetto, m cui una molteplicità di fori per l'inserimento di magneti sono formati nel rotore esterno suddetto in modo da essere disposti nella direzione circonferenziale del rotore esterno suddetto e magneti permanenti sono inseriti nei fori suddetti per l'inserimento dei magneti, caratterizzata dal fatto che ciascuno dei magneti permanenti suddetti è supportato su una superficie di parete interna del foro corrispondente tra i fori suddetti per l'inserimento dei magneti in tre o più punti in modo da assicurare una molteplicità di intercapedini tra il magnete permanente suddetto e la superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete in un piano perpendicolare alla direzione di inserimento del magnete permanente suddetto.
2. 2. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 1, in cui il magnete permanente suddetto è supportato sulla superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete in tre punti; e almeno uno dei tre punti suddetti è disposto in una posizione, sul lato statore, della superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete, ed almeno uno degli altri due punti è disposto in una posizione, sul lato opposto allo statore suddetto, della superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete.
3. 3. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 1, in cui il magnete permanente suddetto è supportato sulla superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete in tre punti; e due dei tre punti suddetti sono disposti in posizioni, sul lato statore, della superficie dì parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete, e l'altro dei tre punti suddetti è disposto in una posizione, sul lato opposto allo statore suddetto, della superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete.
4. 4. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il rotore esterno suddetto comprende un giogo del rotore approssimativamente cilindrico avente una molteplicità di fori per l'inserimento di magneti disposti nella direzione circonferenziale ed un volano a forma di tazza all'interno del quale il giogo del rotore suddetto è inserito e montato, in cui i magneti permanenti suddetti sono inseriti nei fori suddetti per l'inserimento dei magneti nel giogo del rotore suddetto; e una intercapedine specifica è formata tra una superficie di parete esterna, sul lato del volano suddetto, di ciascuno dei fori suddetti per l'inserimento dei magneti nel giogo del rotore suddetto ed una superficie di parete interna del volano suddetto.
5. 5. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 4, in cui il giogo del rotore suddetto è formato mediante impilaggio di sottili lamine di acciaio l'una sull'altra.
6. 6. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 4 oppure 5, in cui il giogo del rotore suddetto è fissato al volano suddetto mediante un adesivo.
7. 7. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui almeno una intercapedine è formata in una porzione tra ciascun magnete permanente ed il giogo del rotore suddetto.
8. 8. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 7, in cui il magnete permanente suddetto è supportato sulla superficie di parete interna del foro suddetto per l'inserimento del magnete in tre punti; e almeno due dei tre punti suddetti sono rispettivamente disposti in vicinanza delle intercapedini suddette .
9. 9. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da l ad 8, in cui uno spazio tra ciascuno dei fori suddetti per l'inserimento dei magneti ed il magnete permanente suddetto inserito nel foro suddetto per l'inserimento del magnete è riempito con un adesivo.
10. 10. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da i ad 8, in cui la macchina elettrica rotante suddetta comprende inoltre un elemento di posizionamento per posizionare ciascuno dei magneti permanenti suddetti sul rotore esterno suddetto.
11. 11. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 10, in cui l'elemento di posizionamento suddetto supporta ciascuno dei magneti permanenti suddetti in corrispondenza delle due porzioni di estremità, lungo l'asse di rotazione, del rotore esterno suddetto.
12. 12. Macchina elettrica rotante del tipo a magneti permanenti secondo la rivendicazione 11, in cui l'elemento di posizionamento suddetto è composto da una coppia di anelli formata da un anello superiore e da un anello di base,· l'anello superiore suddetto supporta ciascuno dei magneti permanenti suddetti su un lato di estremità aperta del rotore esterno suddetto, e l'anello di base suddetto supporta il magnete permanente suddetto su un lato di estremità chiusa del rotore esterno suddetto.