ITTO990965A1 - Motore elettrico a magneti permanenti. - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: MOTORE ELETTRICO A MAGNETI PERMANENTI

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad un motore elettrico a magneti permanenti.

I motori elettrici della presente invenzione trovano vantaggiosa applicazione nel campo degli elettrodomestici, cui:la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

I motore elettrici di tipo noto comprendono, così come illustrato nelle figure 1-3, un rotore 9 interno, ed uno statore esterno (non illustrato) coassiale al rotore 9 e provvisto di avvolgimenti su una o più fasi. In particolare, il rotore 9 comprende un albero 10 motore, una pluralità di magneti 11 permanenti distribuiti attorno all'albero 10 motore stesso, ed una struttura 12 di assemblaggio, la quale assembla i magneti 11 tra. loro ed all'albero 10 motore per trasmettere la coppia motrice all'albero 10 stesso.

La struttura 12 di assemblaggio comprende una pluralità di settori 13 di materiale ferromagnetico interposti tra i magneti 11 per richiudere il percorso 14 del flusso magnetico, due flange 15 di contenimento calettate sull'albero 10 assialmente da bande opposte dei settori 13 stessi, e, per ciascun settore 13, un rispettivo tirante 16. Ciascun tirante 16 è disposto parzialmente all'interno di un rispettivo foro 17 ricavato passante attraverso il relativo settore 13 e, unitamente ai tiranti 16 degli altri settori 13, chiude a pacco sia le due flange -15 sia la rispettiva pila di lamierini 18 sostanzialmente triangolari definenti ciascun settore 13.

A causa delle elevate velocità angolari raggiunte dai motori elettrici sopra descritti, sia le flange, sia i tiranti devono essere realizzati di materiale metallico per resistere alle accelerazioni centrifughe evitando al contempo l'espulsione in direzione radiale dei magneti permanenti.

I motori elettrici del tipo sopra descritto, pur essendosi rilevati affidabili e resistenti dal punto di vista meccanico, presentano alcuni inconvenienti, in primo luogo, da un punto di vista magnetico e, in secondo luogo, anche da un punto di vista economico.

Infatti, le flange, pur essendo realizzate di materiale amagnetico, sono pur sempre degli elementi conduttori, che, a causa della variazione del flusso magnetico entrante nel rotore, generano rispettive spire di corto circuito. In particolare, ciascuna spira si chiude attraverso due settori adiacenti ed attraverso le due flange, e si oppone al flusso magnetico entrante non solo riducendo l'efficienza del motore elettrico, ma anche aumentando la temperatura del motore stesso.

Allo scopo di · risolvere principalmente l'inconveniente della formazione delle spire di corto circuito, sono stati di recente introdotti nei motori elettrici del tipo sopra descritto degli elementi isolanti interposti tra le flange ed i settori e tra i settori stessi ed i tiranti. Purtroppo, tale introduzione ha comportato da una parte un incremento della complessità di assemblaggio del motore stesso, e dall'altra anche una riduzione della precisione finale dell'assemblaggio.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un motore elettrico a magneti permanenti, il quale non solo risulti di semplice ed economica realizzazione, ma permetta sia l'eliminazione definitiva delle spire di corto circuito, sia il raggiungimento di una elevata precisione finale di assemblaggio .

Secondo la presente invenzione viene realizzato un motore elettrico a magneti permanenti comprendente un albero motore, una pluralità di magneti permanenti distribuiti attorno all'albero motore stesso, e mezzi di assemblaggio angolarmente accoppiati all'albero motore per assemblare i magneti tra loro ed all'albero motore stesso, i mezzi di assemblaggio comprendendo una pluralità di·· settori di materiale ferromagnetico interposti tra i magneti permanenti, due flange di contenimento assialmente disposte da bande opposte dei settori stessi e, per ciascun settore, un rispettivo perno disposto attraverso il settore stesso ed all'interno di rispettivi fori ricavati nelle dette due flange; il motore essendo caratterizzato dal fatto che la struttura di assemblaggio comprende una porzione isolante realizzata di materiale isolante elettricamente, ciascuna flangia facendo parte della detta porzione isolante e presentando una armatura interna di materiale metallico riportante i detti fori.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica di un rotore di un motore elettrico per elettrodomestici di tipo noto;

- la figura 2 è una vista, in sezione assiale, del rotore della figura 1;

- la figura 3 è una sezione secondo la linea III-III della figura 2;

- la figura 4 è una vista, in sezione assiale e con parti asportate per chiarezza, di una prima preferita forma di attuazione di un motore elettrico secondo la presente invenzione;

- la figura 5 è una sezione secondo la linea V-V della figura 4;

- la figura 6 è una vista in sezione, analoga alla figura 5, di una seconda preferita forma di attuazione del motore elettrico della presente invenzione ;

- la figura 7 illustra, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza ed in scala ingrandita, una forma alternativa di attuazione di un particolare della figura 5; e

- la figura 8 illustra, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza ed in scala ingrandita, una ulteriore forma alternativa di attuazione di un particolare della figura 5.

Facendo inizialmente riferimento alle figure 4 e 5, ed utilizzando numeri di riferimento uguali per designare parti uguali o simili già descritte nella parte introduttiva della descrizione, con 19 è indicato nel suo complesso un motore elettrico a magneti permanenti per elettrodomestici.

Il motore 19 comprende uno statore esterno (noto e non illustrato) con avvolgimenti su una o più fasi, ed un rotore 20.interno, il quale è atto a ruotare attorno ad una asse A di rotazione, ed è supportato girevole da un telaio (non illustrato) per mezzo dell'interposizione di una coppia di cuscinetti 21 disposti da bande opposte del rotore 20 stesso.

Il rotore 20 comprende un albero 10 motore disposto lungo l'asse A, una pluralità di magneti 11 permanenti distribuiti attorno all'asse a stesso, ed una struttura 22 di assemblaggio, la quale assembla i magneti 11 tra loro ed all'albero 10 motore per trasmettere la coppia motrice all'albero 10 stesso. La struttura 22 di assemblaggio comprende una pluralità di settori 13 di materiale ferromagnetico interposti tra i magneti 11 per richiudere il percorso del flusso magnetico, due flange 24 di contenimento montate sull'albero 10 assialmente da bande opposte dei settori 13 stessi, e, per ciascun settore 13, un rispettivo perno 26, il quale è parallelo all'asse A, ed è disposto parzialmente all'interno di un rispettivo foro 17 ricavato passante attraverso il relativo settore 13. Ciascun perno 26 presenta le proprie estremità 27 opposte disposte in impegno con rispettivi fori 28 -passanti ricavati attraverso le due flange 24.

i: A differenza di quanto descritto nell'introduzione, la struttura 22 comprende una porzione 30 isolante, la quale è realizzata di materiale plastico o comunque di materiale isolante dal punto di visto elettrico, ’è preferibilmente realizzata per costampaggio con i componenti del rotore 20, ed è angolarmente accoppiata all'albero 10 motore.

Ciascuna flangia 24 è essenzialmente realizzata con il materiale isolante, e presenta una armatura 31 interna completamente rivestita del materiale isolante stesso in modo talè da essere elettricamente isolata sia dai perni 27 sia dai settori 13. In particolare, ciascuna armatura 31 è atta a sopportare le forze centrifughe tendenti a scompaginare il rotore 20, ed è definita da un anello di materiale metallico (ad esempio: alluminio, ottone, ecc.), il quale presenta un foro 32 centrale impegnato dall'albero 10, ed è provvisto di una pluralità di fori 33 distribuiti attorno al foro 32 a loro volta impegnati, ciascuno, da una relativa estremità 27 dei perni 26.

Ciascuna flangia 24 comprende una bussola 34, la quale è interamente realizzata del citato materiale isolante, ed è angolarmente accoppiata all'albero 10. Inoltre, la bussola 34 occupa interamente il foro 32 entrale della relativa armatura 31, e comprende, a partire dall'armatura 31 stessa, una porzione 35 cilindrica interna estendentesi assialmente verso l'interno della struttura 22, ed una porzione 36 cilindrica esterna estendentesi assialmente verso l'esterno della struttura 22 stessa.

La porzione 35 cilindrica di una flangia 24 è disposta in battuta contro la porzione 35 cilindrica dell'altra flangia 24, mentre le porzioni 36 definiscono due spallamenti per i cuscinetti 21, ovvero definiscono una dimensione assiale di ingombro esterno della struttura 22.

Ciascuna flangia 24 comprende, inoltre, un rispettivo disco 37 di separazione, il quale è realizzato interamente di materiale isolante, è disposto trasversalmente all'asse A, ed è interposto tra la relativa armatura 31 ed i settori 13 per isolare elettricamente l'armatura 31 stessa dai settori 13 stessi.

Inoltre, ciascuna flangia 24 comprende, per ciascun foro 33, una rispettiva camicia 38 isolante, la quale è disposta all'interno del relativo foro 33 per definire il foro 28, ed è interposta tra 'estremità'-.27 del relativo perno 26 e l'armatura 31. In particolare, ciascuna estremità 27 è accoppiata con interferenza con il relativo foro 28, ed è completamente disposta all 'interno della relativa camicia 38 alla quale è atta a trasmettere solo sforzi di compressione che non compromettono la struttura della camicia 38 stessa anche ad elevate velocità di rotazione del rotore 20.

L'assemblaggio del rotore 20 avviene in modo molto semplice ed essenzialmente in quattro fasi principali, che, a titolo di esempio, possono essere le seguenti:

una prima fase consistente nella realizzazione delle flange 24 e delle bussole 34 pèr costampaggio delle armature 31;

- una seconda fase consistente nell'assemblaggio dei settori 13 ad una delle dueflange 24 mediante l'inserimento sostanzialmente forzato delle relative estremità 27 all'interno dei fori 28;

- una terza fase consistente nell'assemblaggio dei magneti 11 ai settori 13; ed

- una quarta fase consistente nell'assemblaggio della seconda flangia 24 e nell'inserimento dell'albero 10 al complesso settori-magneti-flange appena creato.

Durante la prima fase vengono anche realizzati i fori 28, la cui precisione ed il cui posizionamento dipendono essenzialmente dalla precisione dello stampo utilizzato, e non sono pertanto influenzati dalla precisione dei fori 33-delle armature 31. Questo fatto non solo permette un risparmio sulle lavorazioni di finitura superficiale delle armature 31 stesse, ma consente anche la realizzazione di flange 24 e bussole 34 sostanzialmente prive di difetti.

Durante la terza fase, i magneti 11 presentanti una forma sostanzialmente parallelepipeda, vengono inseriti assialmente tra due settori 13 adiacenti, i quali, invece, sono delimitati da due superfici 40 radiali piane e sono provvisti, in corrispondenza della propria periferia esterna, di due denti 39 longitudinali disposti a sbalzo della relativa parete 40 atti ad evitare l'espulsione in direzione radiale per centrifugazione dei magneti 11 stessi.

La presenza su ciascuna flangia 24 di una rispettiva finestra 41 anulare affacciata verso l'esterno del rotore 20, ed impegnata dalla relativa armatura 31, permette l'equilibratura del rotore 20 stesso semplicemente asportando materiale direttamente dall'armatura 31 stessa.

Inoltre, la dimensione assiale di ingombro esterno della struttura 22 presenta una tolleranza ben definita e può fungere da riferimento fisso per l'installazione del rotore 20 in quanto eventuali imprecisioni di forma o di dimensioni delle armature 31 o dei lamierini 18 vengono recuperate dal materiale plastico durante il costampaggìo.

La forma di attuazione illustrata nella figura 6 è relativa ad un motore 50 analogo al motore 19, dal quale il motore 50 differisce, in primo luogo, per il fatto che la struttura 22 di assemblaggio è una struttura monolitica definita da un monoblocco unico realizzato per costampaggio anche dei detti settori 13 e dei magneti 11 permanenti, e, in secondo luogo, per il fatto che le due porzioni 35 interne delle bussole 34 sono un pezzo unico, e definiscono un'unica bussola 51.

La bussola 51 è angolarmente accoppiata all'albero 10 motore, e la struttura 22 presenta, inoltre, un cilindro 52 esterno definente con la bussola 51 stessa una sede 53 cilindrica per i magneti 11 permanenti e per i settori 13.

In questo modo si ottiene una superficie totale esterna del motore 50 stesso sostanzialmente liscia .con il vantaggio che la rumorosità aerodinamica-,ad alte velocità di rotazione viene ridotta ai minimi termini .

La forma di attuazione illustrata nella figura 7 è relativa ad un motore 60 analogo al motore 19 od al motore 50, dai quali il motore 60 differisce per il fatto che ciascuna flangia 24 presenta una finestra 61 anulare affacciata direttamente all’albero 10 motore, ed impegnata dalla relativa armatura 31, la quale è angolarmente accoppiata all'albero 10 motore stesso per trasmettere la coppia motrice del motore.

In questo modo, le bussole 34, o la bussola 51 non partecipano più alla trasmissione della coppia che invece viene completamente e direttamente trasmessa dalle armature 31, le quali, essendo realizzate di materiale metallico, presentano delle caratteristiche meccaniche migliori.

La forma di attuazione illustrata nella figura 8 è relativa ad un motore 70 analogo al motore 19, dal quale il motore 70 differisce per il fatto che una delle due bussole 34 presenta un numero di linguette 71 elastiche pari al numero dei magneti 11, mentre l'altra delle due bussole 34 presenta un numero di riscontri 72 sostanzialmente rigidi pari al numero di linguette 71.·

Ciascun riscontro 72 si estende parallelamente all’asse A, e si inserisce, durante l'assemblaggio del motore 70, al disotto di una relativa linguetta 71 causando il sollevamento in direzione radiale della linguetta 71 stessa, che, posizionandosi sostanzialmente a ridosso del relativo magnete 11, agisce sulla parte interna del magnete 11 stesso spingendolo e mantenendolo premuto contro la relativa coppia di denti 39.

In questo modo, si precaricano i magneti 11 assicurando non solo un migliore posizionamento degli stessi, ma anche il loro bloccaggio durante il funzionamento del motore 70 con un vantaggio in termini di minor rumorosità globale del motore 70 stesso.

Si intende che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione qui descritte ed illustrate, che sono da considerarsi come esempi di attuazione del motore 19 elettrico per elettrodomestici, che è invece suscettibile di ulteriori modifiche relative a forme e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di montaggio. Inoltre, le soluzioni proposte per ciascuna forma di realizzazione possono essere anche adottate in combinazione o disgiuntamente dalle altre forme di realizzazione.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore (19)(50)(60)(70) elettrico a magneti permanenti comprendente un albero (10) motore, una pluralità di magneti (11) permanenti distribuiti attorno all'albero (10) motore stesso, e mezzi di assemblaggio (22) angolarmente accoppiati all'albero (10) motore per assemblare i magneti (11) tra loro ed all'albero (10) motore stesso, i mezzi di assemblaggio (22) comprendendo una pluralità di settori (13) di materiale ferromagnetico interposti tra i magneti (11) permanenti, due flange (24) di contenimento assialmente disposte da bande opposte dei settori (13) stessi e, per ciascun settore (13), un rispettivo perno (26) disposto attraverso il settore -(13) stesso ed all'interno di rispettivi fori (28) ricavati nelle dette due flange (24); il motore essendo caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di assemblaggio (22) comprendono una porzione isolante realizzata di materiale isolante elettricamente, ciascuna flangia (24) facendo parte della detta porzione isolante e presentando una armatura (31) interna di materiale metallico riportante i detti fori (28).
2. 2. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta porzione isolante comprende, per ciascun foro (28) di ciascuna flangia (24), una rispettiva camicia (38) isolante interposta tra ciascun perno (26) e le dette armature (31) interne.
3. 3. Motore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti perni (26) sono accoppiati con interferenza all'interno delle dette camicie (38), e presentano le rispettive porzioni (27) di estremità opposte disposte completamente all'interno delle camicie (38) stesse.
4. 4. Motore secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzata dal fatto che la detta porzione isolante comprende, per ciascuna detta armatura (31) interna, un rispettivo disco (37) di separazione disposto trasversalmente al detto albero (10), ed interposto tra le armature (31) ed i detti settori (13).
5. 5. Motore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la detta porzione isolante è realizzata per costampaggio almeno delle dette armature (31) con il detto materiale isolante elettricamente.
6. 6. Motore secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che ciascun detto settore (13) comprende una pluralità di lamierini (18) impilati l’uno sull'altro, la detta porzione isolante comprendendo due spallamenti (36) disposti all'esterno delle dette due flange (24) per definire una dimensione assiale di ingombro esterno dei mezzi di assemblaggio (22) atta a fungere da riferimento fisso per l'installazione del detto motore.
7. 7. Motore secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che la detta porzione isolante è una porzione monolitica definita da un monoblocco unico realizzato per costampaggio anche dei detti settori (13) e dei detti magneti (11) permanenti .
8. 8. Motore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la detta porzione .isolante comprende una bussola (51) angolarmente accoppiata al detto albero (10) motore, ed un cilindro (52) esterno definente con la bussola (51) stessa una sede (53) cilindrica per i magneti (il) permanenti e per i settori.(13).
9. 9. Motore secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che ciascuna detta flangia (24) comprende una rispettiva bussola (34) angolarmente accoppiata al detto albero (10) motore, e disposta in battuta contro la bussola (34) dell'altra flangia (24).
10. 10. Motore secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi elastici (71) di precarico disposti a sostanziale contatto sui detti magneti (11) per spingere radialmente verso l'esterno i magneti (11) stessi.
11. 11. Motore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici (71) di precarico comprendono, per ciascun magnete (11), un elemento elastico (71) flessibile ed incurvabile radialmente verso l'esterno, ed un elemento (72) rigido di riscontro impegnato con l'elemento elastico (71) per determinare la flessione dell'elemento elastico (71) stesso.
12. 12. Motore secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che i detti elementi elastici (71) sono solidali ad una delle dette due bussole (24), e gli elementi rigidi (72) sono solidali all'altra delle dette due bussole (24) ed interferiscono assialmente con i relativi elementi elastici (71).
13. 13. Motore secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che ciascuna detta flangia (24) comprende una rispettiva bussola montata libera sull'albero (10) motore, e presentante una finestra (61) anulare affacciata direttamente all'albero (10) motore stesso; l'armatura (31) di ciascuna flangia (24) essendo disposta attraverso la relativa finestra (612) anulare ed essendo angolarmente accoppiata all'albero (10) motore.
14. 14. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna detta flangia (24) presenta una finestra (41) anulare affacciata verso l'esterno del rotore, ed impegnata dalla relativa armatura (31) per permettere l'equilibratura del rotore stesso asportando materiale direttamente dall'armatura (31) stessa.