ITUD20120213A1

ITUD20120213A1 - ROTOR FOR A PERMANENT MAGNET ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: ITUD20120213A1
Application number: IT000213A
Authority: IT
Inventors: Mario Mezzarobba; Alberto Tessarolo
Original assignee: Univ Degli Studi Trieste
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-08

Description

"ROTORE PER UN MOTORE ELETTRICO A MAGNETI PERMANENTI" "ROTOR FOR A PERMANENT MAGNET ELECTRIC MOTOR"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

II presente trovato si riferisce al rotore per un motore elettrico a magneti permanenti interni utilizzato per azionamenti elettrici a velocità variabile con ampio campo di velocità. The present invention relates to the rotor for an internal permanent magnet electric motor used for variable speed electric drives with a wide speed range.

In particolare, il rotore secondo il presente trovato può essere montato, anche se non esclusivamente, su motori elettrici del tipo "brushless DC", anche noti come "Brushless DC motors", e su motori sincroni a magneti permanenti anche noti come PMSM o "Permanent Magnet Synchronous Motor". In particular, the rotor according to the present invention can be mounted, although not exclusively, on electric motors of the "brushless DC" type, also known as "Brushless DC motors", and on synchronous permanent magnet motors also known as PMSM or " Permanent Magnet Synchronous Motor ".

Un'applicazione esemplificativa, non limitativa, di tali azionamenti è quella della trazione veicolare, ad esempio motori per veicoli ibridi o elettrici. An exemplary, non-limiting application of these drives is that of vehicular traction, for example engines for hybrid or electric vehicles.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Sono noti motori elettrici comprendenti uno statore avente forma a corona circolare, ed un rotore, provvisto di magneti permanenti disposti equidistanziati fra loro, montato internamente allo statore. Lo statore è provvisto di una pluralità di avvolgimenti equidistanziati fra loro e ad esso è solidalmente associato l'albero motore. Electric motors are known comprising a stator having a circular crown shape, and a rotor, provided with permanent magnets arranged equidistant from each other, mounted inside the stator. The stator is provided with a plurality of equally spaced windings and the drive shaft is integrally associated with it.

Durante il normale funzionamento, gli avvolgimenti statorici vengono alimentati da un inverter per generare un campo magnetico rotante di statore e portare in rotazione il rotore. During normal operation, the stator windings are powered by an inverter to generate a rotating magnetic field of the stator and cause the rotor to rotate.

Un problema noto di queste macchine si verifica quando il motore funziona ad elevato numero di giri. In questa condizione, infatti, la tensione di alimentazione aumenta notevolmente eccedendo il limite di tensione generabile dall'inverter. A known problem with these machines occurs when the engine runs at high rpm. In this condition, in fact, the power supply voltage increases considerably, exceeding the voltage limit that can be generated by the inverter.

Un metodo noto per contenere la tensione di alimentazione consiste nel ridurre il flusso magnetico prodotto dai magneti permanenti installati nel rotore. Questa operazione viene eseguita tramite 1'inverter di alimentazione degli avvolgimenti statorici. Tale operazione presenta notevoli inconvenienti, fra cui la riduzione del rendimento ad alta velocità, l'incremento di taglia dell'inverter di alimentazione e rischi di smagnetizzazione del rotore. A known method for containing the supply voltage consists in reducing the magnetic flux produced by the permanent magnets installed in the rotor. This operation is performed by means of the power inverter for the stator windings. This operation has considerable drawbacks, among which the reduction of the efficiency at high speed, the increase in size of the power inverter and the risk of demagnetization of the rotor.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un rotore per un motore elettrico che permetta di aumentare l'efficienza del motore elettrico anche ad elevate velocità di rotazione. The object of the present invention is to provide a rotor for an electric motor which allows to increase the efficiency of the electric motor even at high rotation speeds.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un rotore per un motore elettrico che, a parità di potenza di targa rispetto a motori analoghi della tecnica nota, richieda l'alimentazione con un inverter di taglia inferiore. A further object of the present invention is to provide a rotor for an electric motor which, with the same rating power compared to similar motors of the known art, requires power supply with an inverter of a smaller size.

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un rotore per un motore elettrico che si possa deflussare senza il rischio di smagnetizzazione dei magneti. Another object of the present invention is to provide a rotor for an electric motor which can be deflected without the risk of demagnetization of the magnets.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale . The present invention is expressed and characterized in the independent claims. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the main solution idea.

In accordo con i suddetti scopi, un rotore per un motore elettrico a magneti permanenti con magnetizzazione tangenziale comprende una pluralità di magneti permanenti e di elementi di interposizione ferromagnetici, o corpi polari, anche denominati espansioni polari, interposti, e alternati ai magneti permanenti per definire assieme un corpo tubolare di forma sostanzialmente cilindrica e cava. In accordance with the aforementioned purposes, a rotor for an electric motor with permanent magnets with tangential magnetization comprises a plurality of permanent magnets and ferromagnetic interposition elements, or polar bodies, also called pole pieces, interposed, and alternated with the permanent magnets to define together a tubular body of substantially cylindrical and hollow shape.

Secondo un aspetto del presente trovato, il rotore comprende una pluralità di elementi ferromagnetici disposti internamente al corpo tubolare. Detti elementi ferromagnetici sono adatti ad assumere almeno una prima posizione distanziata rispetto al corpo tubolare, ed una seconda posizione ravvicinata ed eventualmente a contatto almeno con gli elementi di interposizione. According to an aspect of the present invention, the rotor comprises a plurality of ferromagnetic elements arranged inside the tubular body. Said ferromagnetic elements are suitable for assuming at least a first position spaced apart from the tubular body, and a second position close to and possibly in contact at least with the interposition elements.

Qui e nel seguito della descrizione e delle rivendicazioni per posizione ravvicinata si intende che la distanza, o gap, che intercorre fra la gli elementi ferromagnetici ed il corpo tubolare è inferiore rispetto alla suddetta distanza o gap valutata nella prima posizione distanziata. Here and in the following of the description and the claims, by close position it is meant that the distance, or gap, between the ferromagnetic elements and the tubular body is less than the aforementioned distance or gap evaluated in the first spaced position.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato, la prima e seconda posizione sono correlate alle velocità di rotazione del corpo tubolare, ovvero del rotore. According to a further aspect of the invention, the first and second positions are related to the rotation speeds of the tubular body, or rather of the rotor.

In particolare, si prevede che al raggiungimento di una velocità di rotazione di soglia impostata, gli elementi ferromagnetici si muovono, dalla loro prima posizione, alla loro seconda posizione, esercitando così sul rotore stesso un'azione di deflussaggio meccanico che nella tecnica nota era dovuto all'azione di un inverter. In particular, it is envisaged that upon reaching a set threshold rotation speed, the ferromagnetic elements move, from their first position, to their second position, thus exerting a mechanical weakening action on the rotor itself which in the prior art was due to the action of an inverter.

Secondo un ulteriore aspetto, gli elementi ferromagnetici hanno una superficie di contatto con il corpo tubolare di forma coniugata alla superficie interna di quest'ultimo. According to a further aspect, the ferromagnetic elements have a contact surface with the tubular body of a shape conjugated to the internal surface of the latter.

In accordo con una forma di realizzazione, il rotore comprende mezzi elastici associati, direttamente od indirettamente, al corpo tubolare ed a ciascuno degli elementi ferromagnetici per mantenere normalmente questi ultimi nella loro prima posizione. In questo modo, quando il rotore viene portato in rotazione e fino a quando la forza centrifuga agente sugli elementi ferromagnetici eguaglia o supera la forza elastica di richiamo dei mezzi elastici, non si verifica il passaggio degli elementi ferromagnetici nella loro seconda posizione. In accordance with an embodiment, the rotor comprises elastic means associated, directly or indirectly, with the tubular body and with each of the ferromagnetic elements to normally maintain the latter in their first position. In this way, when the rotor is made to rotate and until the centrifugal force acting on the ferromagnetic elements equals or exceeds the elastic force of return of the elastic means, the passage of the ferromagnetic elements in their second position does not occur.

In una possibile forma di realizzazione, il rotore comprende mezzi di guida configurati per guidare lo scorrimento, in direzione radiale, degli elementi ferromagnetici almeno nel passaggio dalla loro prima alla loro seconda posizione. In a possible embodiment, the rotor comprises guide means configured to guide the sliding, in the radial direction, of the ferromagnetic elements at least in the passage from their first to their second position.

Il presente trovato si riferisce anche ad un motore elettrico che comprende almeno uno statore ed un rotore come sopra descritto. The present invention also refers to an electric motor which comprises at least a stator and a rotor as described above.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of an embodiment, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 è una vista prospettica di un rotore per un motore elettrico a magneti permanenti; - fig. 1 is a perspective view of a rotor for a permanent magnet electric motor;

- la fig. 2 è una vista prospettica di parte del rotore di fig. 1; - fig. 2 is a perspective view of part of the rotor of fig. 1;

- la fig. 3 è un primo particolare del rotore di fig. - fig. 3 is a first detail of the rotor of fig.

1; 1;

- la fig. 4 è un secondo particolare del rotore di fig. 1; - fig. 4 is a second detail of the rotor of fig. 1;

- la fig. 5 è il particolare di fig. 4 in accordo con una variante; - fig. 5 is the detail of fig. 4 in accordance with a variant;

- la fig. 6 è una rappresentazione schematica parziale di un motore elettrico cui è applicato il rotore secondo il presente trovato, in una sua prima posizione operativa; - fig. 6 is a partial schematic representation of an electric motor to which the rotor according to the present invention is applied, in a first operative position thereof;

la fig. 7 è una rappresentazione schematica parziale di un motore elettrico cui è applicato il rotore secondo il presente trovato, in una sua seconda posizione operativa. fig. 7 is a partial schematic representation of an electric motor to which the rotor according to the present invention is applied, in a second operating position thereof.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni. To facilitate understanding, identical reference numbers have been used wherever possible to identify identical common elements in the figures. It should be understood that elements and features of one embodiment can be conveniently incorporated into other embodiments without further specification.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Con riferimento alle figg. 1 e 2, un rotore per un motore elettrico, che viene indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 10, ha sostanzialmente la forma di un cilindro cavo internamente e comprende una pluralità di magneti permanenti 12 alternati ad una pluralità di elementi di interposizione 13, anche denominati espansioni polari, o corpi polari. With reference to figs. 1 and 2, a rotor for an electric motor, which is indicated as a whole with the reference number 10, substantially has the shape of an internally hollow cylinder and comprises a plurality of permanent magnets 12 alternating with a plurality of interposition elements 13 , also called polar sets, or polar bodies.

I magneti permanenti 12 e le espansioni polari 13 hanno una conformazione a settore circolare definenti un corpo tubolare 22 con sezione ad anello circolare. Ogni magnete permanente 12 è mantenuto in posizione, in modo noto, fra due espansioni polari 13 mediante una bietta 14. The permanent magnets 12 and the pole pieces 13 have a circular sector conformation defining a tubular body 22 with a circular ring section. Each permanent magnet 12 is held in position, in a known way, between two pole pieces 13 by means of a wedge 14.

Le espansioni polari 13, realizzate in materiale ferromagnetico, sono provviste di fori longitudinali passanti 15, ricavati in direzione assiale, attraverso i quali sono inseribili mezzi di collegamento e supporto, non rappresentati nei disegni, ed a titolo esemplificativo, mezzi di collegamento filettati. The pole pieces 13, made of ferromagnetic material, are provided with longitudinal through holes 15, obtained in the axial direction, through which connection and support means, not shown in the drawings, can be inserted, and by way of example, threaded connection means.

Il corpo tubolare 22 è provvisto di una superficie esterna 20 e di una superficie interna 21 definita dalle espansioni polari 13, ed entrambe di forma sostanzialmente circolare. The tubular body 22 is provided with an external surface 20 and an internal surface 21 defined by the pole pieces 13, both of which are substantially circular in shape.

Il rotore 10 comprende, inoltre, due flange 16 (figg. 1 e 3) conformate a disco ed associabili, mediante i suddetti mezzi di collegamento e supporto, alle estremità contrapposte delle espansioni polari 13. A tale scopo, le flange 16 sono provviste di rispettivi fori passanti 28 ricavati in posizione coniugata ai fori longitudinali passanti 15 delle espansioni polari 13. The rotor 10 also comprises two flanges 16 (figs. 1 and 3) shaped like a disk and which can be associated, by means of the aforementioned connection and support means, to the opposite ends of the pole pieces 13. For this purpose, the flanges 16 are provided with respective through holes 28 obtained in a position mating with the longitudinal through holes 15 of the pole pieces 13.

Entrambe le flange 16 sono provviste, inoltre, di un foro sagomato 17 passante attraverso il quale viene inserito un albero motore 18. Both flanges 16 are also provided with a shaped hole 17 passing through which a motor shaft 18 is inserted.

Il foro sagomato 17 è provvisto di tre scanalature 19 predisposte per realizzare un accoppiamento di forma con l'albero motore 18. The shaped hole 17 is provided with three grooves 19 predisposed to make a shape coupling with the motor shaft 18.

Internamente al corpo tubolare 22 è disposta una pluralità di elementi ferromagnetici 23, anche denominati gioghi, aventi sezione trasversale circolare, ed uno sviluppo longitudinale in direzione assiale rispetto all'albero motore 18 sostanzialmente uguale, od inferiore a quello del corpo tubolare 22. Ciascun giogo 23 (fig. 2, 4 e 5) è disposto internamente al corpo tubolare 22 e presenta una superficie circonferenziale esterna 24 di contatto di forma e dimensioni coniugate a quelle di una rispettiva porzione della superficie interna 21 di detto corpo tubolare 22. Inside the tubular body 22 there is a plurality of ferromagnetic elements 23, also called yokes, having a circular cross section, and a longitudinal development in the axial direction with respect to the drive shaft 18 substantially equal to, or lower than, that of the tubular body 22. Each yoke 23 (fig. 2, 4 and 5) is arranged inside the tubular body 22 and has an external circumferential contact surface 24 of a shape and size conjugated to those of a respective portion of the internal surface 21 of said tubular body 22.

Detta conformazione permette a ciascun giogo 23 di assumere una prima posizione distanziata ed almeno una seconda posizione ravvicinata ed eventualmente di contatto, tramite la sua superficie circonferenziale esterna 24, rispetto a detta superficie interna 21 del corpo tubolare 22. Said conformation allows each yoke 23 to assume a first spaced position and at least a second position close and possibly in contact, through its outer circumferential surface 24, with respect to said inner surface 21 of the tubular body 22.

Qui e nel seguito per posizione ravvicinata si intende che la distanza che intercorre fra la superficie circonferenziale esterna 24 dei gioghi 23 e la superficie interna 21 del corpo tubolare 22 ha dimensioni inferiori rispetto alla stessa distanza valutata nella suddetta prima posizione distanziata. Ciascun giogo 23 viene mantenuto in detta prima posizione per effetto di mezzi elastici, nella fattispecie due molle 25, e quando il rotore 10 viene portato in rotazione, l'effetto di forza centrifuga agente su ciascun giogo 23 porta quest'ultimo nella suddetta seconda posizione come successivamente illustrato. Here and in the following by close position it is meant that the distance between the outer circumferential surface 24 of the yokes 23 and the inner surface 21 of the tubular body 22 has smaller dimensions than the same distance evaluated in the aforementioned first spaced position. Each yoke 23 is kept in said first position by effect of elastic means, in this case two springs 25, and when the rotor 10 is rotated, the effect of centrifugal force acting on each yoke 23 brings the latter into the aforementioned second position as illustrated below.

In forme di realizzazione, i gioghi 23 quando assumono la loro seconda posizione sono a contatto unicamente con le espansioni polari 13 e non anche con i magneti permanenti 12. In questo caso (fig. 2) i magneti permanenti 12 presentano radialmente uno spessore di dimensioni inferiori rispetto allo spessore delle espansioni polari 13. Si viene pertanto a definire una superficie interna 21 con rientranze in corrispondenza di ciascuno dei magneti permanenti 12. In embodiments, the yokes 23 when they assume their second position are in contact only with the pole pieces 13 and not also with the permanent magnets 12. In this case (fig. 2) the permanent magnets 12 have a radially thickness of dimensions lower than the thickness of the pole pieces 13. An internal surface 21 is therefore defined with recesses in correspondence with each of the permanent magnets 12.

Le molle 25 sono collegate con una loro estremità al giogo 23 e con l'altra estremità alla flangia 16, ed a tale scopo sia i gioghi 23 che le flange 16 sono provviste di rispettivi mezzi di collegamento. The springs 25 are connected with one end to the yoke 23 and with the other end to the flange 16, and for this purpose both the yokes 23 and the flanges 16 are provided with respective connection means.

In particolare, ciascun giogo 23 (fig. 4) è provvisto di elementi di guida, nella fattispecie due barre 26 fissate, ad esempio mediante saldatura, alla superficie interna del giogo 23, e sporgenti con rispettive estremità terminali 27 dal giogo 23. In ciascuna estremità terminale 27 è collegata una delle molle 25. A tale scopo, ciascuna estremità terminale 27 è provvista di una scanalatura circonferenziale 34 (fig. 4) nella quale viene agganciata la molla 25. Alternativamente, le barre 26 sono ricavate in corpo unico con il giogo 23 sì da definire porzioni sporgenti che comprendono le suddette estremità terminali 27. In particular, each yoke 23 (fig. 4) is provided with guide elements, in this case two bars 26 fixed, for example by welding, to the internal surface of the yoke 23, and protruding with respective terminal ends 27 from the yoke 23. In each terminal end 27 is connected to one of the springs 25. For this purpose, each terminal end 27 is provided with a circumferential groove 34 (fig. 4) in which the spring 25 is hooked. Alternatively, the bars 26 are formed in a single body with the yoke 23 so as to define protruding portions which comprise the aforementioned terminal ends 27.

Alternativamente, i mezzi di guida sono previsti per guidare lo scorrimento dei gioghi 23 nel passaggio dalla loro prima alla loro seconda posizione. A tale scopo, in forme realizzative, ciascuna flangia 16 (fig. 3) è provvista di una pluralità di asole 29 passanti con funzione di guida attraverso le quali, durante l'uso, sono inserite le barre 26. In particolare, le asole 29 sono sagomate in modo da permettere lo scorrimento dei gioghi 23, in direzione sostanzialmente radiale, per far assumere loro la suddetta prima e seconda posizione. Le barre 26 di ciascun giogo 23 (fig. 1), in uso sporgono, attraverso le asole 29, dalle flange 16 verso l'esterno con le rispettive estremità terminali 27 Alternatively, the guide means are provided to guide the sliding of the yokes 23 in the passage from their first to their second position. For this purpose, in embodiments, each flange 16 (fig. 3) is provided with a plurality of through slots 29 with a guiding function through which, during use, the bars 26 are inserted. In particular, the slots 29 they are shaped so as to allow the yokes 23 to slide, in a substantially radial direction, to make them assume the aforementioned first and second positions. The bars 26 of each yoke 23 (fig. 1), in use, protrude, through the slots 29, from the flanges 16 towards the outside with the respective terminal ends 27

Ciascuna flangia 16 (fig. 3) è provvista, inoltre, sulla superficie rivolta verso l'esterno, di elementi di trattenimento 30 idonei a permettere il fissaggio dell'altra estremità della molla 25. Each flange 16 (Fig. 3) is also provided, on the surface facing outwards, with retaining elements 30 suitable for allowing the other end of the spring 25 to be fixed.

Nel caso di specie gli elementi di trattenimento 30 sono sporgenti rispetto alla superficie esterna della flangia 16 e sono provvisti di fori passanti per l'inserimento di spine, viti o bulloni nelle quali si ancorano le estremità delle molle 25. In this case, the retaining elements 30 protrude with respect to the external surface of the flange 16 and are provided with through holes for the insertion of pins, screws or bolts in which the ends of the springs 25 are anchored.

In accordo con una forma di realizzazione (fig. 5), a ciascun giogo 23, sulla sua superficie concava, sono associati pesi 31 che permettono di aumentare il carico inerziale dei gioghi 23 cui sono associati. According to an embodiment (Fig. 5), weights 31 are associated with each yoke 23, on its concave surface, which allow to increase the inertial load of the yokes 23 to which they are associated.

Il funzionamento del motore elettrico, indicato nelle figg. 6 e 7 con il numero di riferimento 11, ed in particolare del rotore 10 secondo il presente trovato, viene di seguito descritto. The operation of the electric motor, shown in figs. 6 and 7 with the reference number 11, and in particular of the rotor 10 according to the present invention, is described below.

Quando il rotore 10 viene fatto ruotare a bassa velocità, le molle 25 esercitano un'azione di trattenimento dei gioghi 23 verso l'interno del corpo tubolare 22 cosicché le barre 26 vengono mantenute ferme nel punto più interno delle asole 29 ed i gioghi 23 risultano staccati dalla superficie interna 21 del corpo tubolare 22. When the rotor 10 is made to rotate at low speed, the springs 25 exert a holding action of the yokes 23 towards the inside of the tubular body 22 so that the bars 26 are kept stationary in the innermost point of the slots 29 and the yokes 23 are detached from the internal surface 21 of the tubular body 22.

In questa condizione, il motore 11 funziona in modo tradizionale e le linee di flusso del campo magnetico B prodotto dai magneti permanenti 12, illustrate in fig. 6, sono concentrate verso lo statore 32 del motore 11. In this condition, the motor 11 operates in the traditional way and the flux lines of the magnetic field B produced by the permanent magnets 12, illustrated in fig. 6, are concentrated towards the stator 32 of the motor 11.

In questo caso, infatti, la quasi totalità delle linee di flusso del campo magnetico attraversa il traferro, ovvero l'intervallo d'aria che intercorre fra il rotore 10 e lo statore 32 del motore 11, e concatena una pluralità di avvolgimenti 33 associati allo statore 32. In this case, in fact, almost all of the magnetic field flux lines cross the air gap, that is the air gap between the rotor 10 and the stator 32 of the motor 11, and concatenate a plurality of windings 33 associated with the stator 32.

All'aumentare della velocità di rotazione, i gioghi 23 sono sottoposti ad una forza centrifuga che spinge le barre 26 lungo le asole 29 verso la periferia del corpo tubolare 22, provocando una estensione delle molle 25. As the rotation speed increases, the yokes 23 are subjected to a centrifugal force which pushes the bars 26 along the slots 29 towards the periphery of the tubular body 22, causing an extension of the springs 25.

La posizione di equilibrio a cui si porta il sistema prevede un contatto tra i gioghi 23 e la superficie interna 21 del corpo tubolare 22 (fig. 7). In tale condizione, i gioghi 23 generano un "corto circuito magnetico" parziale tra i magneti permanenti 12 del rotore 10, cosicché parte delle linee di flusso B da essi prodotte si richiude attraverso i gioghi 23 stessi. The equilibrium position to which the system is brought provides for a contact between the yokes 23 and the internal surface 21 of the tubular body 22 (fig. 7). In this condition, the yokes 23 generate a partial "magnetic short circuit" between the permanent magnets 12 of the rotor 10, so that part of the flux lines B produced by them closes through the yokes 23 themselves.

Questo fa sì che il flusso concatenato con gli avvolgimenti di statore 32 si riduca sensibilmente rispetto al funzionamento normale, ovvero la macchina si "deflussa", senza necessità di iniettare correnti smagnetizzanti per mezzo di un inverter come avveniva nella tecnica nota. This causes the flux linked to the stator windings 32 to be significantly reduced with respect to normal operation, ie the machine "defluxes", without the need to inject demagnetizing currents by means of an inverter as was the case in the known art.

I principali parametri su cui si può intervenire per garantire il corretto ed efficace deflussaggio del motore come sopra descritto sono: The main parameters on which you can intervene to ensure the correct and effective weakening of the motor as described above are:

i) il numero e la costante elastica delle molle 25. Tali parametri devono essere determinati in modo da ottenere la desiderata forza di richiamo elastica sui gioghi 23. Tale forza di richiamo elastica è, infatti, proporzionale al numero di molle e alla costante elastica di ciascuna di esse. i) the number and the elastic constant of the springs 25. These parameters must be determined in such a way as to obtain the desired elastic return force on the yokes 23. This elastic return force is, in fact, proportional to the number of springs and to the elastic constant of each of them.

ii) Massa dei gioghi 23. La forza centrifuga agente sui gioghi 23 mobili è direttamente proporzionale alla loro massa e al quadrato della velocità. Da qui l'importanza di far sì che i gioghi 23 stessi abbiano una massa inerziale sufficiente, anche prevedendo l'applicazione di pesi 31 a ciascuno dei gioghi 23. iii) Forma dei gioghi 23. In particolare, il loro spessore determina, oltre che la massa degli stessi, anche la quantità di flusso che, considerando gli effetti di saturazione, può richiudersi attraverso i gioghi 23 stessi quando questi sono a contatto con le espansioni polari 13: maggiore è lo spessore dei gioghi 23, più intenso sarà pertanto l'effetto di deflussaggio ottenuto. ii) Mass of the yokes 23. The centrifugal force acting on the movable yokes 23 is directly proportional to their mass and to the square of the speed. Hence the importance of ensuring that the yokes 23 themselves have a sufficient inertial mass, also by providing for the application of weights 31 to each of the yokes 23. iii) Shape of the yokes 23. In particular, their thickness determines, as well as the mass of the same, also the quantity of flux which, considering the saturation effects, can close through the yokes 23 themselves when these are in contact with the pole pieces 13: the greater the thickness of the yokes 23, the more intense the obtained weakening effect.

Criteri di progetto Project criteria

Nota la velocità di rotazione del rotore 10 a cui si desidera iniziare il deflussaggio, il criterio di progetto per determinare i parametri di cui ai punti i) e ii) è il seguente: Note the speed of rotation of the rotor 10 at which it is desired to start the weakening, the design criterion for determining the parameters referred to in points i) and ii) is the following:

-) per velocità di rotazione inferiori a quella di inizio deflussaggio, la forza elastica di richiamo delle molle 25 deve essere superiore alla forza centrifuga agente sui gioghi 23, in modo che i gioghi 23 stessi restino in posizione staccata dalle espansioni polari 13, come rappresentato in fig. 6; -) for speeds of rotation lower than that of the start of weakening, the elastic force of return of the springs 25 must be greater than the centrifugal force acting on the yokes 23, so that the yokes 23 themselves remain in a position detached from the pole pieces 13, as shown in fig. 6;

-) per velocità superiori a quella di inizio deflussaggio, la forza centrifuga agente sui gioghi 23 deve essere maggiore della forza elastica di richiamo delle molle 25 in modo che i gioghi 23 si spostino a contatto con le espansioni polari 13, come rappresentato in fig. 7. -) for speeds higher than that of the start of weakening, the centrifugal force acting on the yokes 23 must be greater than the elastic force of return of the springs 25 so that the yokes 23 move in contact with the pole pieces 13, as shown in fig. 7.

Riguardo alla forma, ovvero lo spessore dei gioghi 23, il criterio di progettazione è quello di determinare la quota di flusso che, alle alte velocità, deve essere abbattuta. Tale quota dipende dalla corrente di smagnetizzazione che si accetta di dover iniettare allo statore mediante 1'inverter. With regard to the shape, that is the thickness of the yokes 23, the design criterion is to determine the flow rate which, at high speeds, must be cut down. This quota depends on the demagnetization current which one accepts having to inject to the stator by means of the inverter.

È chiaro che al rotore per un motore elettrico a magneti permanenti fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or additions of parts can be made to the rotor for an electric motor with permanent magnets described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention.

Ad esempio, in forme di realizzazione si può prevedere che i gioghi 23 possano essere in numero diverso da tre e comunque tale da consentire il corto circuito magnetico parziale tra espansioni polari 13 nel caso di contatto tra gioghi 23 e le espansioni polari 13 stesse. Parimenti, la forma dei gioghi 23 può essere diversa da quella sopra descritta e deve essere determinata in modo tale da garantire un efficace contatto magnetico tra gioghi 23 e le espansioni polari 13 alle alte velocità di rotazione. For example, in embodiments it can be provided that the yokes 23 can be in number other than three and in any case such as to allow the partial magnetic short circuit between pole pieces 13 in the case of contact between the yokes 23 and the pole pieces 13 themselves. Likewise, the shape of the yokes 23 can be different from the one described above and must be determined in such a way as to ensure an effective magnetic contact between the yokes 23 and the pole pieces 13 at high rotation speeds.

In altre forme di realizzazione inoltre, il numero di molle 25 può essere qualunque e va determinato in modo da garantire la stabilità statica e dinamica dei gioghi 23 nonché la sufficiente forza elastica di richiamo sugli stessi, secondo i criteri di progetto sopra individuati. Furthermore, in other embodiments, the number of springs 25 can be any and must be determined in such a way as to guarantee the static and dynamic stability of the yokes 23 as well as the sufficient resilient restoring force thereon, according to the design criteria identified above.

Anche se nella forma di realizzazione di figg. 4 e 5 il collegamento è ottenuto mediante barre 26 saldate ai gioghi 23, in altre forme di realizzazione, il collegamento può essere realizzato in modo diverso, ad esempio secondo la tecnologia propria delle frizioni centrifughe. Although in the embodiment of figs. 4 and 5 the connection is obtained by means of bars 26 welded to the yokes 23, in other embodiments, the connection can be made in a different way, for example according to the technology of centrifugal clutches.

In altre forme di realizzazione le molle 25 anziché essere collegate all'albero motore 18 tramite le flange 16, possono essere direttamente collegate all'albero motore 18 o ad altri dispositivi fissati e solidali all'albero motore 18 stesso. In other embodiments, the springs 25, instead of being connected to the driving shaft 18 through the flanges 16, can be directly connected to the driving shaft 18 or to other devices fixed and integral with the driving shaft 18 itself.

In accordo con altre forme realizzative, le molle 25 possono essere posizionate, anziché alle estremità del rotore 10, al suo interno. Il posizionamento delle molle 25 va scelto in modo da garantire una connessione staticamente e dinamicamente accettabile tra gioghi 23 ed albero motore 18. In accordance with other embodiments, the springs 25 can be positioned inside it instead of at the ends of the rotor 10. The positioning of the springs 25 must be chosen in such a way as to guarantee a statically and dynamically acceptable connection between yokes 23 and motor shaft 18.

Secondo altre forme di realizzazione ancora, il moto dei gioghi 23 in senso radiale per effetto della forza centrifuga può essere anche libero, ovvero soggetto ad altri tipi di vincolo da quello delle asole 29 che ne determinino la direzione. According to still other embodiments, the motion of the yokes 23 in the radial direction due to the effect of the centrifugal force can also be free, or subject to other types of constraint than that of the slots 29 which determine their direction.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di rotore per un motore elettrico a magneti permanenti, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of rotor for a permanent magnet electric motor, having the characteristics expressed in the claims and therefore all falling within the scope of protection defined by them.

Claims

CLAIMS 1. Rotor for an electric motor comprising permanent magnets (12) alternating with ferromagnetic interposition elements (13), or polar bodies, defining a tubular body (22) having a substantially cylindrical shape, characterized in that it comprises a plurality of ferromagnetic elements ( 23) arranged inside said tubular body (22) and suitable for assuming at least a first spaced position and at least a second position close to said tubular body (22).

2. Rotor as in claim 1, characterized in that said first spaced position and said second close position are related to the rotation speed of said tubular body (22).

3. Rotor as in claim 1 or 2, characterized in that said second close position provides for contact between said ferromagnetic elements (23) and said interposition elements (13).

4. Rotor as in any one of the preceding claims, characterized in that said tubular body (22) has an internal surface (21) of a shape conjugated at least partially to a contact surface (24) of each of said ferromagnetic elements (23) .

5. Rotor as in claim 4 characterized in that said internal surface (21) has a substantially circular shape.

6. Rotor as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises elastic means (25) associated with said tubular body (22) and with each of said ferromagnetic elements (23) to normally maintain said ferromagnetic elements (23) in their first position.

7. Rotor as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises guide means (29) configured to guide the sliding in the radial direction of said ferromagnetic elements (23) at least in the passage from their first position to their second position.

8. Rotor as in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises two flanges (16) integrally associated with the respective ends of said tubular body (22).

9. Rotor as in claims 7 and 8, characterized in that said guide means comprise a plurality of substantially radial development slots (29) through the thickness of said flanges (16), and that said ferromagnetic elements (23) are provided with guide elements (26) which can be inserted in said slots (29).

10. Rotor as in claims 6 and 9, characterized in that said elastic means (25) are associated with said flanges (16) and with said guide elements (26).

11. Rotor as in any one of the preceding claims, characterized in that weights (31) are associated with said ferromagnetic elements (23) to increase their inertial load.

12. Electric motor comprising at least a stator (32) and a rotor (10) as in any one of the preceding claims.