ITTO950884A1

ITTO950884A1 - REFINEMENTS FOR SINGLE-PHASE BRUSHLESS ELECTRIC MOTORS

Info

Publication number: ITTO950884A1
Application number: IT95TO000884D
Authority: IT
Inventors: Filippis Pietro De; Flavio Maggi; Fernando Lina
Original assignee: Bitron Spa
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1995-11-03
Publication date: 1997-05-03
Also published as: ITTO950884A0; IT1281009B1

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Perfezionamenti a motori elettrici brushless monofase. Description accompanying a patent application for Industrial Invention entitled: Improvements to single-phase brushless electric motors.

Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce ai motori elettrici di tipo brushless monofase a corrente unipolare . The present invention relates to single-phase, single-pole current brushless electric motors.

Sfondo dell’invenzione Background of the invention

Per i motori di questo tipo è noto il problema dell'avviamento. Questi motori hanno coppia di spunto nulla; a riposo, l'asse polare di un magnete permanente si mantiene allineato in equilibrio stabile con l'asse dei denti di statore. Se non si adottano particolari accorgimenti, quando si eccitano le bobine avvolte sui denti, queste attirano o respingono il magnete ad esse affacciato, ma non gli trasmettono alcuna componente tangenziale, per cui il rotore non si avvia. Affinché possa nascere una componente tangenziale, l'asse magnetico del rotore deve inizialmente formare un angolo con quello del dente di statore. The starting problem is known for motors of this type. These motors have zero starting torque; at rest, the polar axis of a permanent magnet remains aligned in stable equilibrium with the axis of the stator teeth. If no particular precautions are adopted, when the coils wound on the teeth are excited, they attract or repel the magnet facing them, but they do not transmit any tangential component, so the rotor does not start. In order for a tangential component to arise, the magnetic axis of the rotor must initially form an angle with that of the stator tooth.

In un motore monofase, la tensione indotta nelle bobine ha andamento trapezoidale; lo zero della f.e.m. coincide con la configurazione in cui il polo è esattamente affrontato al dente. Per ragioni di equilibrio magnetico, il rotore tende a fermarsi proprio in questa posizione. In a single-phase motor, the voltage induced in the coils has a trapezoidal course; the zero of the f.e.m. coincides with the configuration in which the pole is exactly facing the tooth. For reasons of magnetic balance, the rotor tends to stop in this position.

Sono state sviluppate varie soluzioni per far in modo che lo zero della f.e.m. non coincida con il punto di equilibrio magnetico. Questi sistemi noti comportano una deformazione della scarpa polare. In una scarpa di tipo tradizionale, la superficie che si affaccia al rotore coincide con quella di un cilindro centrato sull'asse di rotazione. Various solutions have been developed to ensure that the zero of the f.e.m. does not coincide with the magnetic equilibrium point. These known systems involve a deformation of the polar shoe. In a traditional shoe, the surface facing the rotor coincides with that of a cylinder centered on the rotation axis.

Si è proposto di deformare la scarpa scomponendo detta superficie in due parti appartenenti a cilindri di diametro diverso; ciò causa uno squilibrio magnetico statico, per cui il rotore invece di disporsi con il nord e il sud allineati ai poli dello statore, tende invece a stabilizzarsi in una posizione leggermente ruotata perché attirato dal ferro della parte di scarpa ad esso più vicina. In questa posizione ruotata di un angolo dato, il punto di equilibrio statico di natura magnetica non coincide più con lo zero della f.e.m.; di conseguenza, appena si eccita lo statore, il rotore riceve una coppia che gli permette di superare lo zero e si avvia. It has been proposed to deform the shoe by breaking down said surface into two parts belonging to cylinders of different diameters; this causes a static magnetic imbalance, whereby the rotor instead of arranging itself with north and south aligned with the stator poles, instead tends to stabilize in a slightly rotated position because it is attracted by the iron of the shoe part closest to it. In this position rotated by a given angle, the static equilibrium point of a magnetic nature no longer coincides with the zero of the f.e.m .; consequently, as soon as the stator is energized, the rotor receives a torque that allows it to exceed zero and starts up.

Con questo accorgimento, tuttavia, il punto di equilibrio è spostato poco lontano dal punto di zero della f.e.m., per cui a causa di attriti, è facile che il rotore sì arresti immediatamente in un punto così vicino allo zero della f.e.m., per cui non è più in grado di ripartire. With this device, however, the equilibrium point is displaced not far from the zero point of the EMF, so that due to friction, it is easy for the rotor to stop immediately at a point so close to the zero of the EMF, so it is not more able to leave.

Si sono disegnate altre geometrie al fine di posizionare il punto di equilibrio statico magnetico in una zona dove ci sia una f.e.m. elevata e per un buon intervallo angolare, il più possibile lontana dallo zero della f.e.m.. La situazione ottimale è riportata nel grafico di FIG. 6 in cui la f.e.m. è perfettamente trapezoidale ed il punto di equilibrio statico magnetico S si trova a circa metà del tratto piano orizzontale della f.e.m. Other geometries were drawn in order to position the static magnetic equilibrium point in an area where there is a f.e.m. high and for a good angular interval, as far as possible from the zero of the f.e.m .. The optimal situation is shown in the graph of FIG. 6 in which the f.e.m. it is perfectly trapezoidal and the static magnetic equilibrium point S is located approximately halfway along the horizontal plane section of the EMF.

Poiché può essere richiesto di avviare il rotore in un senso o nell’altro per disporre di una pari capacità di carico indifferentemente dal senso di avvio richiesto, l'ideale è di posizionare esattamente il punto di equilibrio magnetico a metà della semionda della f.e.m.. Per raggiungere questo obiettivo si deforma il dente scaricandolo nella sua porzìone centrale, come illustrato in DE-A-3418991. Di conseguenza, il rotore tende a disporsi in modo da avvicinare il più possibile i propri poli magnetici alle estremità o ' ' corna'' della scarpa, e non verso il centro scaricato. In questo modo, il flusso magnetico sì chiude attraverso la scarpa e non più attraverso la parte esterna dello statore; con l'asse magnetico orientato perpendicolarmente all'asse dei denti di statore, ii rotore parte meglio. Since it may be required to start the rotor in one direction or the other to have an equal load capacity regardless of the required starting direction, the ideal is to position the magnetic equilibrium point exactly in the middle of the half-wave of the EMF. achieving this goal deforms the tooth by unloading it in its central portion, as illustrated in DE-A-3418991. Consequently, the rotor tends to arrange itself in such a way as to bring its magnetic poles as close as possible to the ends or '' horns '' of the shoe, and not towards the discharged center. In this way, the magnetic flux closes through the shoe and no longer through the external part of the stator; with the magnetic axis oriented perpendicular to the axis of the stator teeth, the rotor starts better.

Questa soluzione presenta un primo inconveniente in quanto tra magnete e scarpa viene aperto un traferro medio di entità molto maggiore; essendo maggiore il traferro, la macchina genera un a f.e.m. inferiore, per cui per ottenere la f.e.m. di progetto occorre aggiungere altre spire. L'aumento del numero di spire, però, accresce l'induttanza della macchina, e ciò è sfavorevole perché durante la commutazione da una semionda a quella successiva si verifica una perdila di energia. Inoltre, questa geometria del polo cambia anche la forma della f.e.m., formando un avvallamento al centro. Le conseguenze di questo avvallamento sono negative: esso è causa di componenti armoniche di coppia che aumentano la rumorosità e diminuiscono il rendimento. This solution has a first drawback in that an average air gap of much greater magnitude is opened between the magnet and the shoe; being the air gap greater, the machine generates a f.e.m. lower, so to obtain the f.e.m. of the project it is necessary to add other coils. The increase in the number of turns, however, increases the inductance of the machine, and this is unfavorable because during the switching from one half wave to the next there is a loss of energy. Furthermore, this pole geometry also changes the shape of the EMF, forming a depression in the center. The consequences of this dip are negative: it causes harmonic torque components that increase noise and decrease efficiency.

Sintesi dell ' invenzione Summary of the invention

Scopo dell’invenzione è di realizzare un motore elettrico in grado di ovviare ai suddetti problemi della tecnica nota. In particolare, è scopo dell'invenzione proporre un motore che permetta di ottenere il posizionamento da fermo del rotore alla partenza con l'asse magnetico angolarmente equidistante ai denti di statore. The purpose of the invention is to produce an electric motor capable of obviating the aforementioned problems of the prior art. In particular, it is an object of the invention to propose a motor which allows to obtain the stationary positioning of the rotor at the start with the magnetic axis angularly equidistant to the stator teeth.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un motore tale per cui risulti una f.e.m. trapezoidale con una zona piatra molto estesa, limitando, se non eliminando, il problema sopra discusso relativo all'aumento di induttanza a parità di f.e.m. che si ricava . Another object of the invention is to provide an engine such that it results in an f.e.m. trapezoidal with a very extended flat area, limiting, if not eliminating, the problem discussed above relating to the increase in inductance at the same emf. that is obtained.

Questi ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio in seguito, sono raggiunti realizzando un motore avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1: lo statore è costruito in due parti, in cui i denti sono separati dal resto dello statore formando così un traferro aggiuntivo tale per cui il flusso magnetico trova un percorso di chiusura preferenziale attraverso il dente stesso anziché attraverso il circuito esterno costituito dalla carcassa, e tende a disporsi nella configurazione di equilibrio magnetico stabile in modo da orientare il proprio asse magnetico angolarmente equilibrato all’asse dei poli di statore. Preferibilmente, il traferro è riempito da un involucro di materiale elettricamente isolante che riveste i denti dello statore e li isola dalle bobine che vi vengono avvolte sopra. These and other objects and advantages, which will be better understood hereinafter, are achieved by making a motor having the characteristics set out in claim 1: the stator is constructed in two parts, in which the teeth are separated from the rest of the stator thus forming an additional air gap such that the magnetic flux finds a preferential closing path through the tooth itself rather than through the external circuit constituted by the casing, and tends to arrange itself in the configuration of stable magnetic equilibrium so as to orient its magnetic axis angularly balanced to the axis of the poles of stator. Preferably, the air gap is filled with a casing of electrically insulating material which covers the teeth of the stator and insulates them from the coils which are wound on them.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Verranno ora descritte le caratteristiche strutturali e funzionali di una forma di realizzazione preferita ma non limitativa del dispositivo secondo l'invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui: The structural and functional characteristics of a preferred but non-limiting embodiment of the device according to the invention will now be described; reference is made to the attached drawings, in which:

la FIG. 1 è una vista in sezione trasversale di una forma di realizzazione preferita del motore secondo la presente invenzione; FIG. 1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the engine according to the present invention;

la FIG. 2 è una vista in scala ingrandita di un polo di statore del motore di FIG. 1; FIG. 2 is an enlarged view of a stator pole of the motor of FIG. 1;

la FIG. 2bis è una variante del polo di FIG. 2; FIG. 2bis is a variant of the pole of FIG. 2;

la FIG. 3 è una vista in pianta di un involucro di rivestimento dei denti di statore; FIG. 3 is a plan view of a stator tooth casing;

la FIG. 4 illustra, in scala ingrandita, un dettaglio del motore di FIG. 1; FIG. 4 illustrates, on an enlarged scale, a detail of the engine of FIG. 1;

la FIG. 5 mostra un esempio di applicazione del motore della presente invenzione; e FIG. 5 shows an example of application of the engine of the present invention; And

la FIG. 6 è un diagramma che riporta l'andamento della forza elettromotrice e della coppia magnetica di ''cogging'' ottenuto dal motore dell'invenzione con i poli di FIG. 2; la FIG 6bis è una variante del diagramma di FIG. 6 con il motore che presenta i poli di FIG. FIG. 6 is a diagram showing the trend of the electromotive force and of the magnetic cogging torque obtained by the motor of the invention with the poles of FIG. 2; FIG 6bis is a variant of the diagram of FIG. 6 with the motor having the poles of FIG.

2bis : 2bis:

la FIG. 7 è una vista come in FIG. 1 del motore secondo l'invenzione in una seconda forma realizzativa; FIG. 7 is a view as in FIG. 1 of the engine according to the invention in a second embodiment;

la FIG. 8 è un esempio di applicazione del motore di FIG. 7; FIG. 8 is an example of application of the motor of FIG. 7;

la FIG. 9 è la vista ingrandita di un polo di statore del motore di FIG. 7. FIG. 9 is the enlarged view of a stator pole of the motor of FIG. 7.

Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, si osserva il caso di un motore elettrico brushless in cui lo statore è esterno ed il rotore interno. Secondo la presente invenzione lo statore 10 viene realizzato in due parti staccate, in cui la carcassa esterna o supporto 11 è separata dai denti 12 dei poli statorici in modo tale da mantenere un traferro 13 tra la parte posteriore o esterna del dente e la carcassa. Nella parte interna, che si affaccia al rotore 14 a magneti permanenti, i denti 12 presentano scarpe 15 con superfici cilindriche 15a perfettamente circolari e centrate sull'asse di rotazione del rotore. Referring initially to Figure 1, the case of a brushless electric motor is observed in which the stator is external and the rotor internal. According to the present invention, the stator 10 is made in two detached parts, in which the external casing or support 11 is separated from the teeth 12 of the stator poles in such a way as to maintain an air gap 13 between the rear or external part of the tooth and the casing. In the inner part, which faces the permanent magnet rotor 14, the teeth 12 have shoes 15 with cylindrical surfaces 15a that are perfectly circular and centered on the rotation axis of the rotor.

Grazie alla realizzazione del traferro 13, il rotore tende a disporre il proprio asse magnetico N-S in modo sostanzialmente equidistanziato in senso angolare rispetto agli assi dei poli; nel caso di una sola coppia di poli di statore, l'asse magnetico sarà perpendicolare all'asse dei poli; nel caso di quattro poli (FIG. 1), l'asse magnetico sarà disposto a 45° ecc... Thanks to the realization of the air gap 13, the rotor tends to arrange its magnetic axis N-S in a substantially equidistant way in an angular direction with respect to the axis of the poles; in the case of a single pair of stator poles, the magnetic axis will be perpendicular to the axis of the poles; in the case of four poles (FIG. 1), the magnetic axis will be placed at 45 ° etc ...

Il traferro 13 dietro ai denti fa sì che il flusso magnetico trovi un percorso di chiusura preferenziale attraverso il dente stesso anziché attraverso il circuito esterno costituito dalla carcassa; in altre parole, il magnete rotante trova una riluttanza inferiore chiudendosi sui denti. The air gap 13 behind the teeth causes the magnetic flux to find a preferential closing path through the tooth itself rather than through the external circuit constituted by the casing; in other words, the rotating magnet finds a lower reluctance by closing on the teeth.

Nelle macchine tradizionali, i denti di statore sono formati di pezzo con la carcassa. Secondo la presente invenzione, invece, i denti sono volutamente distanziati dalla carcassa, anche se ovviamente possono ancora essere ottenuti per tranciatura dagli stessi lamierini della carcassa. Sempre secondo la presente invenzione, i denti sono preferibilmente ricoperti da un involucro 16 di materiale elettricamente isolante; l'involucro, che si interpone tra dente e carcassa, tiene insieme correttamente impilati gli elementi di lamierino che costituiscono il dente. L'involucro 16 può essere ottenuto per costampaggio sui lamierini impilati che formano il dente o, in alternativa, potrà essere formato a parte, inserendovi il dente a lamierini in un momento successivo . In conventional machines, the stator teeth are formed in one piece with the housing. According to the present invention, however, the teeth are deliberately spaced from the carcass, even if obviously they can still be obtained by blanking from the same laminations of the carcass. Still according to the present invention, the teeth are preferably covered with a casing 16 of electrically insulating material; the casing, which is interposed between the tooth and the carcass, holds the sheet elements that make up the tooth correctly stacked together. The envelope 16 can be obtained by co-molding on the stacked laminations that form the tooth or, alternatively, it can be formed separately, by inserting the laminated tooth therein at a later time.

L'involucro 16, oltre a fare da distanziale per realizzare il traferro voluto, isola elettricamente il dente dal filo che vi viene avvolto sopra, e costituisce così una superficie di forma sostanzialmente prismatica 16a facente da rocchetto sul quale l'avvolgimento può vantaggiosamente essere formato in modo facile e quindi veloce. The casing 16, in addition to acting as a spacer to create the desired air gap, electrically isolates the tooth from the wire that is wound on it, and thus constitutes a substantially prismatic surface 16a acting as a spool on which the winding can advantageously be formed in an easy and therefore fast way.

L'involucro isolante 16, considerato nel suo insieme per la totalità dei poli di statore presenti (FIG. 3), costituisce inoltre una struttura complessa di forma sostanzialmente stellata, adatta anche a sopportare i pioli (non illustrati per semplicità) su cui si avvolgono i fili, ad avvolgimento completato, per raccordarli a corrispondenti terminali. The insulating casing 16, considered as a whole for the totality of the stator poles present (FIG. 3), also constitutes a complex structure with a substantially star-shaped shape, also suitable for supporting the pins (not illustrated for simplicity) on which they are wound the wires, when the winding is completed, to connect them to corresponding terminals.

Considerando l'involucro 16 separatamente da tutte le altre parti, esso presenta una raggiera di rocchetti aperti 16a verso il centro sui quali si può prima avvolgere le bobine, fissandole poi a terminali (non illustrati) già predisposti sul suo corpo, ed incastrando infine l'involucro con avvolgimenti formati nella cornice o carcassa 11. Facendo ancora riferimento alia FIG. 1, si comprenderà che i denti mentre vengono inseriti nella struttura in ferro sono soggetti a forze radiali F in direzione del centro; per impedire che il dente, sottoposto alla forza F scivoli verso il centro, il dente è conformato a T nella sua porzione più esterna. Come visibile anche dal dettaglio di FIG. 2, la spinta radiale ricevuta dal dente viene scaricata sull'involucro 16 di materiale isolante grazie anche alle superfici di attestamento 12a che si oppongono a movimenti radiali del dente 12. Come illustrato dal particolare di FIG. 4, il materiale preferibilmente plastico dell'involucro riempie l'apertura di cava 17 e viene compresso, resistendo al movimento dei denti verso il centro. A questo scopo, l’apertura di cava potrà vantaggiosamente possedere una geometria tale per cui, sottoposta alla compressione suddetta, trattenga i denti dal muoversi verso il centro. Considering the casing 16 separately from all the other parts, it has a radial array of spools 16a open towards the center on which the reels can first be wound, then fixed to terminals (not shown) already arranged on its body, and finally fitting the casing with wraps formed in the frame or casing 11. Referring again to FIG. 1, it will be understood that the teeth as they are inserted into the iron structure are subjected to radial forces F in the direction of the center; to prevent the tooth, subjected to the force F, from sliding towards the center, the tooth is T-shaped in its outermost portion. As can also be seen from the detail of FIG. 2, the radial thrust received by the tooth is discharged onto the casing 16 of insulating material thanks also to the abutment surfaces 12a which oppose radial movements of the tooth 12. As illustrated by the detail of FIG. 4, the preferably plastic material of the casing fills the slot opening 17 and is compressed, resisting the movement of the teeth towards the center. For this purpose, the slot opening can advantageously have a geometry such that, subjected to the aforementioned compression, it keeps the teeth from moving towards the center.

L'involucro 16 nel suo insieme ha una struttura ad anello chiuso che permette di scaricare in senso circonf erenziale le spinte radiali agenti sui singoli denti. The casing 16 as a whole has a closed-loop structure which allows the radial thrusts acting on the individual teeth to be discharged in a circumferential direction.

Con riferimento all'esempio di FIG. 5, il motore secondo la presente invenzione aziona una ventola 17; in questa forma di realizzazione, l’involucro costampato 16 forma anche il supporto per una bronzina 18 in cui ruota l'albero 19 della ventola. With reference to the example of FIG. 5, the motor according to the present invention drives a fan 17; in this embodiment, the co-molded casing 16 also forms the support for a bushing 18 in which the shaft 19 of the fan rotates.

Come si può apprezzare, l'involucro di materiale isolante della presente invenzione è un corpo multifunzione . As can be appreciated, the enclosure of insulating material of the present invention is a multifunctional body.

Si vuole generare, con la creazione del traferro 13, una riluttanza R di entità predeterminata. Come noto, la rilurcanza R è espressa dall'equazione It is desired to generate, with the creation of the air gap 13, a reluctance R of predetermined entity. As is known, the relurcance R is expressed by the equation

dove 1T è la lunghezza del traferro aggiuntivo 13 ed s è la superficie della sezione che si apre (vedi FIG. 2). Per motivi tecnologici 1, non può essere inferiore a qualche decimo di millimetro, per ottenere la riluttanza magnetica desiderata si interviene sul parametro di superficie s. Da prove sperimentali è risultato che per lT = 0,5+0,6 mm, s deve essere molto maggiore dell'area della sezione del nucleo del dente. La forma a T dei denti consente perciò di accoppiare un'esigenza di natura meccanicocostruttiva ad un requisito elettromagnetico. where 1T is the length of the additional air gap 13 and s is the surface of the section that opens (see FIG. 2). For technological reasons 1, it cannot be less than a few tenths of a millimeter, to obtain the desired magnetic reluctance we intervene on the surface parameter s. Experimental tests have shown that for lT = 0.5 + 0.6 mm, s must be much greater than the area of the section of the tooth core. The T-shape of the teeth therefore allows coupling a requirement of a mechanical and constructive nature to an electromagnetic requirement.

Questi tipi di motore, specialmente quelli monofase, per l'applicazione in alta tensione possono richiedere la presenza di bobine di filtro; esiste inoltre il problema relativo al collocamento dei dissipatori per i MOS nella posizione opportuna. Nell'esempio realizzativo dei FIG. 1, nello stesso lamierino che ferma la carcassa esterna dello statore viene vantaggiosamente ricavato per tranciatura anche un primo alloggiamento 20 per un'induttanza di filtro 23 con un proprio circuito magnetico distinto, ed un secondo alloggiamento 21 per uno o più MOS 22, usando il ferro come mezzo dissipatore del calore. La carcassa del motore secondo la presente invenzione potrà anche portare tutti i dispositivi di alimentazione ed adattamento di tensione che servono per il funzionamento della macchina (elettronica di potenza, elettronica di controllo, trasformatori, autotrasformatori ed induttanze di filtro). These types of motors, especially single-phase ones, for high voltage applications may require the presence of filter coils; there is also the problem related to the placement of the dissipators for the MOS in the appropriate position. In the embodiment of FIGS. 1, a first housing 20 for a filter inductance 23 with its own distinct magnetic circuit, and a second housing 21 for one or more MOS 22, are advantageously obtained by blanking in the same lamination that stops the external casing of the stator, using the iron as a heat sink medium. The casing of the motor according to the present invention may also carry all the power supply and voltage adaptation devices which are used for the operation of the machine (power electronics, control electronics, transformers, autotransformers and filter inductances).

Un altro problema risolto dalla presente invenzione è relativo alle semitranciature che vengono normalmente effettuate in fase di assemblaggio per mantenere i lamierini dei denti di statore in forma di pacco correttamente impilato. Pur costituendo un mezzo valido da un punto di vista pratico dell’assemblaggio , la semitranciature mettono in corto circuito i lamierini, che dovrebbero invece essere isolati tra loro per evitare l'insorgere di correnti parassite. La realizzazione del traferro secondo la presente invenzione, con cui si isola elettricamente il polo statorico, interrompe la spira equivalente generata dalle semitranciature e si oppone alle relative correnti di circolazione con perdite connesse. Ne consegue che l'esecuzione delle semitranciature non produrrà una diminuzione nel rendimento della macchina. Another problem solved by the present invention relates to the half-cuts which are normally carried out during the assembly step to keep the stator teeth laminations in the form of a correctly stacked pack. While constituting a valid means from a practical point of view of assembly, the cut-outs short-circuit the laminations, which should instead be isolated from each other to avoid the onset of eddy currents. The realization of the air gap according to the present invention, with which the stator pole is electrically insulated, interrupts the equivalent turn generated by the knockouts and opposes the relative circulation currents with connected losses. It follows that the execution of the cut-outs will not produce a decrease in the efficiency of the machine.

La struttura di motore sopra descritta permette il conseguimento dei seguenti vantaggi: The engine structure described above allows the achievement of the following advantages:

La f.e.m. è perfettamente trapezoidale, senza variazioni di traferro tra magnete e scarpa polare ed il punto di equilibrio statico magnetico S si trova a circa metà del tratto piano orizzontale della f.e•m. come illustrato in FiG. 6. The f.e.m. it is perfectly trapezoidal, without variations in the air gap between the magnet and the polar shoe and the static magnetic equilibrium point S is located approximately halfway along the flat horizontal section of the f.e • m. as illustrated in FiG. 6.

Il motore elettrico ha induttanza inferiore rispetto alle soluzioni note. Il percorso del flusso concatenato incontra due riluttanze aggiuntive, dovendo attraversare due volte il traferro; perciò, pur dovendo aumentare il numero di spire per recuperare la f.e.m. di progetto, a parità di f.e.m. ricavata, l'induttanza è minore che nelle macchine di tipo noto. The electric motor has a lower inductance than known solutions. The path of the chained flux encounters two additional reluctances, having to cross the air gap twice; therefore, while having to increase the number of turns to recover the f.e.m. of the project, with the same amount of f.e.m. obtained, the inductance is lower than in known machines.

I poli statorici hanno una configurazione che permette la formazione degli avvolgimenti mediante un flyer ad alta velocità, con conseguenti vantaggi economici. Nelle macchine a rotore interno, la macchina avvolgitrice deve compiere un'operazione piuttosto delicata ed articolata. Le macchine che lavorano in alta tensione presentano migliaia di spire, il cui avvolgimento comporta tempi notevoli e perciò costi elevati. Seno invece molto veloci le avvolgitrici a flyer su bobine libere, che potranno essere utilizzate per il motore di questa invenzione, portando così a termine l'operazione di avvolgimento in tempi ragionevolmente brevi. The stator poles have a configuration that allows the formation of the windings by means of a high-speed flyer, with consequent economic advantages. In machines with internal rotor, the wrapping machine must perform a rather delicate and complex operation. The machines that work in high voltage have thousands of turns, the winding of which involves considerable time and therefore high costs. On the other hand, flyer winding machines on free reels, which can be used for the motor of this invention, are very fast, thus completing the winding operation in a reasonably short time.

Si realizza un doppio livello di isolamento. Mentre nelle macchine di tipo noto è previsto un solo livello di isolamento, nelle cave, nel motore dell'invenzione si ha un primo isolamento tra filo e dente, ed anche un secondo isolamento dato dall'involucro che separa il dente dalla carcassa. A double level of isolation is achieved. While in machines of the known type only one level of insulation is provided, in the slots, in the motor of the invention there is a first insulation between wire and tooth, and also a second insulation given by the casing that separates the tooth from the casing.

Tra le varianti applicative dell'invenzione vi è la possibilità di realizzare i denti 12 dei poli statorici come illustrato in FIG. 2bis e cioè con le superfici 15b, che si affacciano al magnete, presentanti delle asimmetrie rispetto all'asse configurate secondo tecniche note anziché essere simmetriche come nel caso sopra descritto con riferimento alla FIG. 2. Among the applicative variants of the invention there is the possibility of making the teeth 12 of the stator poles as illustrated in FIG. 2bis, ie with the surfaces 15b, which face the magnet, having asymmetries with respect to the axis configured according to known techniques rather than being symmetrical as in the case described above with reference to FIG. 2.

Questa variante permette, la dove sia utile, di ottenere una coppia di ’’cogging" con punto di equilibrio stabile S non allineato con il punto centrale del tratto piano orizzontale delia f.e.m. come illustrato nel diagramma di FIG. 6bis, ma pur sempre lungo il tratto piano orizzontale della f.e.m. This variant allows, where it is useful, to obtain a '' cogging "pair with a stable equilibrium point S not aligned with the central point of the horizontal flat section of the EMF as illustrated in the diagram of FIG. 6bis, but still along the horizontal flat section of the f.e.m.

Le FIG. 7 , 8 e 3 illustrano il caso in cui il motore sia del tipo a statore interno e rotore esterno. Ciascun dente 12 dello statore 10 avrà, ad esempio, la foggia illustrata in FIG. 9 in cui le scarpe 15 presentano la superficie esterna 15a affrontata al rotore 14 e delle appendici interne dotate di superfici 12a ed s aventi le stesse funzioni dei particolari ugualmente numerati nel caso dei denti di FIG. 2. FIGS. 7, 8 and 3 illustrate the case in which the motor is of the type with internal stator and external rotor. Each tooth 12 of the stator 10 will have, for example, the shape illustrated in FIG. 9 in which the shoes 15 have the external surface 15a facing the rotor 14 and internal appendages provided with surfaces 12a and s having the same functions as the equally numbered details in the case of the teeth of FIG. 2.

L'involucro 15, in questo caso, rivestirà i denti 12 lungo tutta la loro estensione periferica ad eccezione delia superficie 15a. In questo modo il traferro 13 si otterrà tra le superfici s dei denti 12 e la bronzina 18 che supporta i denti 12. Inoltre, l’involucro 16 costituirà il corpo centrale del motore che realizza l'assemblaggio dei denti 12 sulla stessa bronzina 18, come si osserva in FIG. 7. The casing 15, in this case, will cover the teeth 12 along their entire peripheral extension with the exception of the surface 15a. In this way, the air gap 13 will be obtained between the surfaces s of the teeth 12 and the bushing 18 which supports the teeth 12. Furthermore, the casing 16 will constitute the central body of the motor which assembles the teeth 12 on the bushing 18 itself, as can be seen in FIG. 7.

La ventola 11 , ora, sarà montata sull'esterno del rotore 14, come si può vedere in FIG. 8. The fan 11 will now be mounted on the outside of the rotor 14, as can be seen in FIG. 8.

Anche nel caso del motore con statore esterno e rotore interno le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione sopra descritti con riferimento alla soluzione di motore con statore esterno e rotore Interno rimangono immutati. Also in the case of the motor with external stator and internal rotor the characteristics and advantages of the invention described above with reference to the solution of motor with external stator and internal rotor remain unchanged.

Claims

CLAIMS 1. Single-phase brushless electric motor, of the type comprising an external / internal rotor (14) with permanent magnets with at least one magnetic axis (N-S) and an internal / external stator (10) consisting of a support (11,18) carrying at least two stator poles in the form of radial teeth (12) provided with shoes (15) facing the rotor, characterized by the fact that each of the teeth (12) is separated from the support (11,18) by means of an air gap (13) of such magnitude that at rest said magnetic axis (N-S) of the rotor (14) tends to orient itself substantially equidistant angularly from the stator poles.

2. Electric motor according to claim 1, wherein the rotor (14) is internal and the stator (10) is external, characterized in that the support (11) is the external casing of the motor itself.

3. Electric motor according to claim 1, wherein the rotor (14) is external and the stator (10) is internal, characterized in that the support (18) is the bushing in which the shaft (19) of the motor rotates .

4. Electric motor according to claim 1, characterized in that the stator poles are equal in number, equal to or greater than two, and the magnetic axes of the internal rotor (14) tend to orient themselves substantially equidistant angularly from adjacent poles of the stator.

5. Electric motor according to claim 1, characterized in that the teeth are covered with a casing (16) of electrically insulating material which is interposed between each tooth (12) and the suppository (11,10).

6. Electric motor according to claim 5, characterized in that the casing (16) is obtained by co-molding on stacked laminations which form the tooth (12).

7. Electric motor according to claim 5, characterized in that the casing (16) is formed separately from the teeth, to be inserted into it at a time subsequent to its formation.

8. Electric motor according to claim 2, characterized in that the teeth (12) are obtained by blanking inside the same laminations of the casing (11).

9. Electric motor according to claim 5, characterized in that the casing (16) provides for each tooth (12) a substantially prismatic surface (16a) acting as a reel and suitable for receiving a winding formed by a flyer winder.

10. Electric motor according to claim 5, characterized in that the casing (16) is of plastic material and has such stiffness as to support pegs for winding the ends of the wires.

11. Electric motor according to claim 1, characterized in that the shoes (15) of the stator teeth have circular cylindrical surfaces (15a) facing the rotor (14) and centered on its rotation axis.

12. Electric motor according to claim 5, characterized in that 1: insulating casing (16) covers a plurality of teeth and fills the slot openings between them.

13. Electric motor according to claim 2, characterized in that the casing covers all the teeth of the stator, presenting a closed-loop structure capable of discharging radial thrusts acting on the individual teeth in a circumferential direction.

14. Electric motor according to claim 5, characterized in that each tooth has at least one abutment surface (12a) collaborating with the casing (16) to counteract radial movements of the tooth in the direction of the rotor.

15. Electric motor according to claim 1, characterized in that each tooth (12) faces said gap (13) with its own surface area (s) larger than the tooth core.

16. Electric motor according to claim 2, characterized in that housings (20, 21) are obtained by blanking from the same laminations that form the peripheral casing (11) of the stator to accommodate electronic and electromagnetic devices for operating the motor.