ITUA20164031A1 - Motore elettrico sincrono a riluttanza auto-smorzante e metodo di avviamento di una pluralita' di motori elettrici sincroni a riluttanza auto-smorzanti - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

[0001] La presente invenzione è generalmente applicabile al settore tecnico delle macchine elettriche, ed ha particolarmente per oggetto un motore elettrico sincrono a riluttanza auto - smorzante, una pluralità dei suddetti motori connessi ad un unico inverter ed un metodo di avviamento della pluralità.

Stato della Tecnica

[0002] Sono note da tempo macchine elettriche del tipo motori sincroni a riluttanza collegabili ad una rete elettrica per l’alimentazione della corrente elettrica ed operativamente accoppiati, ad esempio, ad un carico resistente.

[0003] Questi motori elettrici comprendono uno statore collegato alla rete elettrica mediante opportuni conduttori per l’alimentazione della corrente ed un rotore operativamente accoppiato al carico resistente.

[0004] Tuttavia, un primo inconveniente di tali soluzioni è rappresentato dal fatto che questi motori elettrici possono essere collegati direttamente alla rete solamente quando il carico inerziale e/o la coppia di avvio non sono particolarmente elevati.

[0005] Un ulteriore inconveniente è rappresentato dal fatto che non è possibile collegare in parallelo una pluralità di questi motori sincroni a riluttanza mediante un unico inverter scalare.

Presentazione dell’invenzione

[0006] Uno scopo particolare è quello di realizzare un motore sincrono a riluttanza che presenti un’efficienza particolarmente elevata anche quando viene collegato in parallelo con motori della stessa tipologia anche se di taglia differente.

[0007] Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un motore sincrono a riluttanza che possa essere collegato in parallelo sotto rete o inverter scalare con altri motori dello stesso tipo o differenti in maniera semplice.

[0008] Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un motore elettrico sincrono a riluttanza auto - smorzante collegabile ad una rete elettrica in accordo con la rivendicazione 1 ed un metodo di avviamento di una pluralità di motori connessi ad un unico inverter secondo la rivendicazione 9.

Breve descrizione dei disegni

[0009] Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite ma non esclusive di un motore elettrico sincrono a riluttanza auto - smorzante e di una pluralità di motori secondo l’invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l’aiuto delle seguenti tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista prospettica schematizzata di un motore secondo il trovato;

la FIG. 2 è una vista prospettica schematizzata di un primo particolare del motore di Fig. 1;

la FIG. 3 è una vista frontale sezionata del primo particolare di Fig. 2; la FIG. 4 è un ingrandimento del secondo particolare di Fig. 3 comprendente un magnete permanente;

la FIG. 5 è un ingrandimento del secondo particolare di Fig. 3 comprendente gli elementi conduttori di una gabbia di scoiattolo;

la FIG. 6 è una vista schematica di una pluralità di motori.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito [0010] È illustrato un motore elettrico sincrono a riluttanza auto-smorzante, indicato con il numero 1, collegabile ad una rete elettrica R e sottoposto ad un carico resistente S avente una coppia motrice predeterminata. Il carico S potrà comprendere un carico di tipo meccanico oppure una macchina motorizzata, quale ad esempio una pompa o una macchina utensile.

[0011] In una forma preferita del trovato, illustrata nelle FIGG. 1 e 2, il motore elettrico 1 comprende uno statore 2 provvisto di corrispondenti scanalature 3 in numero predeterminato.

[0012] Sono previsti mezzi di avviamento e regolazione 4 del motore 1, illustrati in FIG. 1, associati allo statore 2 e comprendenti un unico inverter 5, preferibilmente di tipo V/F o scalare. Vantaggiosamente, come rappresentato nelle figure, i mezzi di avviamento e regolazione 4 potranno essere atti a collegare elettricamente il motore 1 alla rete R mediante l’inverter 5, oppure ad un altro inverter.

[0013] All’interno dello statore 2 è alloggiato un rotore 6 associato ad un albero motore 7 sottoposto al carico resistente S e girevole attorno ad un asse longitudinale L. Il rotore 6 è costituito da una pluralità di elementi laminari 8 sostanzialmente discoidali con bordo periferico esterno circolare 9 raccolti in un pacco 8’ e solidali all’albero motore 7.

[0014] Ogni elemento laminare 8 comprende un foro passante centrale 10 per l’accoppiamento con l’albero motore 7 ed una pluralità di cave adiacenti 11 in numero sostanzialmente corrispondente alle scanalature 3. Le cave 11 hanno forma in pianta allungata preferibilmente ad arco di cerchio e con estremità chiuse 12 in prossimità del bordo periferico esterno 9.

[0015] Inoltre, le cave 11 potranno essere disposte rispetto alla superficie di un corrispondente elemento laminare 8 in posizione radialmente sfalsata ed uniformemente distribuite su settori circolari 13 angolarmente equidistanti.

[0016] Il numero di cave 11 ed il numero di scanalature 3 saranno scelti in modo da soddisfare una relazione predeterminata tale da minimizzare le oscillazioni di coppia del motore elettrico 1 durante il suo funzionamento.

[0017] Secondo una forma di realizzazione alternativa del trovato il motore 1 comprende almeno un magnete permanente 14 per ogni polo del rotore 6 inserito in una porzione centrale 15 di una corrispondente cava 11.

[0018] Secondo un aspetto peculiare del trovato, il motore 1 comprende una struttura a gabbia di scoiattolo 16 associata al rotore 6 e coassiale allo stesso, come illustrato in FIG. 2.

[0019] La gabbia di scoiattolo 16, che solitamente viene utilizzata con motori di tipo asincrono, consente di avviare il motore 1 e di portarlo a regime fino al sincronismo con la frequenza della rete elettrica R e di smorzare oscillazioni di coppia causate da perturbazioni di carico associate alla stessa.

[0020] La gabbia di scoiattolo 16 comprende una pluralità di elementi conduttori longitudinali 17 distribuiti perifericamente al pacco 8’ e collegati mediante rispettivi anelli cortocircuitanti 18 solidali al rotore 6 e posti alle estremità longitudinali 19 dello stesso.

[0021] Opportunamente, gli elementi conduttori 17 potranno essere in numero proporzionale al numero di poli e potranno essere inseriti in prossimità del bordo 9 di ogni elemento laminare 8, come illustrato in FIG. 5.

[0022] In una forma di realizzazione alternativa del trovato, gli elementi conduttori 17 sono inseriti in rispettivi fori passanti 20 realizzati negli elementi laminari 8 all’esterno delle cave 11 in prossimità del bordo periferico 9. Le cave 11 ed i fori sono longitudinalmente allineati per definire passaggi per gli elementi conduttori 17.

[0023] Il motore 1 fa parte di una pluralità 21 di motori sincroni a riluttanza aventi taglia uguale o differente. I mezzi di regolazione 4 sono atti a connettere i motori 1, V, 1”... in parallelo mediante un unico inverter 5 di tipo V/F o scalare, a portarli a sincronismo ed a commutarli in rete R uno o più alla volta contemporaneamente.

[0024] La presenza della gabbia di scoiattolo 16 in tutti i motori 1 della pluralità 21 consente di ottenere un elevato sincronismo ed un’elevata precisione di velocità dei motori 1 e di evitare l’utilizzo di una pluralità di inverter dedicati senza ridurre l’elevata efficienza del motore sincrono a riluttanza.

[0025] Secondo un ulteriore aspetto del trovato è previsto un metodo di avviamento della suddetta pluralità 21 di motori 1, 1’, 1”... comprendente una fase a) di avviamento di almeno un primo motore V mediante l’inverter 5, una fase b) di sincronizzazione del primo motore 1’ con la rete elettrica R, una fase c) di commutazione del primo motore V dall’inverter 5 alla rete R, una fase d) di connessione dell’inverter 5 con un altro motore 1” della pluralità 22 ed una fase e) di ripetizioni delle fasi dalla a) alla d) per ciascuno dei motori 1’, 1”, 1”\...

[0026] Secondo una forma alternativa del trovato, la fase a) potrà prevedere l'avviamento contemporaneo di tutti i motori elettrici V, 1”, 1’”,... della pluralità 21, i quali potranno essere successivamente sincronizzati e commutati alla rete elettrica R uno o più alla volta contemporaneamente.

Claims (10)

1. R I V E N D I C AZ I O N I 1. Un motore elettrico sincrono a riluttanza (1) auto-smorzante, comprendente: - uno statore (2) con un asse centrale (L) avente una pluralità di poli e di corrispondenti scanalature (3) in numero predeterminato; - un rotore (6) montato girevolmente all'interno di detto statore (2) in posizione coassiale a quest’ultimo, detto rotore (6) essendo operativamente accoppiato ad un albero motore (7) sul quale agisce un carico resistente (S); - mezzi di avviamento e regolazione (4) associati a detto statore (2) e comprendenti un inverter (5) di tipo scalare o V/F; in cui detto rotore (6) è costituito da una pluralità di elementi laminari (8) sostanzialmente discoidali con bordo periferico esterno circolare (9) raccolti in un pacco (8’) e solidali a detto albero motore (7); ed in cui ognuno di detti elementi laminari (8) comprende un foro centrale (10) per il passaggio di detto albero motore (7) ed una pluralità di cave adiacenti (11); caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura a gabbia di scoiattolo (16) associata a detto rotore (6) e coassiale allo stesso, detta struttura (16) essendo conformata per assistere l'avviamento del motore (1) e portarlo a regime fino alla frequenza di sincronismo e per smorzare oscillazioni di coppia causate da perturbazioni di carico.
2. 2. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta struttura a gabbia di scoiattolo (16) comprende una pluralità di elementi conduttori longitudinali (17) distribuiti perifericamente a detto pacco rotorico (8’) e collegati a rispettivi anelli cortocircuitanti (18) solidali a detto rotore (6) e posti alle estremità longitudinali (19) dello stesso.
3. 3. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di avviamento e regolazione (4) sono atti a collegare detto motore elettrico (1) con la rete elettrica (R) in seguito al suo avviamento ed alla sua sincronizzazione.
4. 4. Motore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che ognuna di dette cave (11) presenta una forma in pianta sostanzialmente curva e con estremità (12) chiuse in prossimità di detto bordo periferico esterno (9) di ogni elemento laminare (8).
5. 5. Motore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un magnete permanente (14) per ogni polo di rotore (6) inserito in una corrispondente cava (11), detti elementi conduttori (17) essendo in numero proporzionale al numero di poli di detto rotore (6).
6. 6. Motore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette cave adiacenti (11) sono radialmente sfalsate ed uniformemente distribuite su settori circolari (13) angolarmente equidistanti, detti elementi conduttori (17) essendo inseriti in dette cave (11) in prossimità di detto bordo periferico (9) di ogni elemento laminare (8).
7. 7. Motore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti elementi conduttori (17) sono inseriti in fori passanti (20) realizzati in detti elementi laminari (8) all’esterno di dette cave (11) in prossimità di detto bordo periferico (9).
8. 8. Motore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di far parte di una pluralità (21) di motori elettrici sincroni a riluttanza (1’, 1”, 1’”..) sottoposti a rispettivi carichi resistenti (S), detti mezzi di regolazione (4) essendo atti a connettere detti motori (1’, 1”, 1’”..) in parallelo mediante detto unico inverter (5), quest’ultimo essendo configurato per avviare detti motori elettrici (V, 1”, 1”’, ...), portarli a sincronismo e commutarli in rete (R) uno o più alla volta contemporaneamente, detti motori (1’, 1”, 1”’..) essendo di taglia uguale o differente.
9. 9. Metodo per l'avviamento di una pluralità (21) di motori elettrici sincroni a riluttanza (1’, 1”, 1’”..) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase a) di avviamento di almeno un primo motore (1’) di detta pluralità (21), una fase b) di sincronizzazione di detto almeno un primo motore (V), una fase c) di commutazione di detto almeno un primo motore (1<5>) da detto inverter (5) alla rete elettrica (R), una fase d) di connessione di detto inverter (5) con un altro motore (1”) di detta pluralità (22) ed una fase e) di ripetizione delle fasi dalla a) alla d) per ogni motore (1’, 1”, 1’” .).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta fase a) prevede ravviamento contemporaneo di tutti i motori elettrici (1’, 1”, 1”’,...) di detta pluralità (21), i quali potranno essere successivamente sincronizzati e commutati alla rete elettrica (R) uno o più alla volta.