ITTO980457A1 - Motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con ali- mentazione da linea - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad un motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con alimentazione da linea.

I motori elettrici a commutazione elettronica di tipo noto comprendono uno statore, un rotore accoppiato in modo girevole allo statore stesso per ruotare attorno ad un asse di rotazione, un dispositivo elettronico di alimentazione e controllo del motore elettrico stesso, ed almeno due induttanze interposte tra il dispositivo elettronico e la linea di alimentazione per limitare il contenuto armonico della corrente di linea nei limiti prescritti dalle norme.

Generalmente, nei motori elettrici del tipo sopra descritto, il rotore e lo statore sono definiti da una pluralità di lamierini metallici chiusi a pacco tra loro e realizzati per tranciatura a partire da una bandella metallica, e, inoltre, il rotore comprende una pluralità di magneti permanenti uniformemente distribuiti attorno all'asse di rotazione e supportati dal rispettivo pacco di lamierini, mentre lo statore comprende una pluralità di denti statorici uniformemente distribuiti attorno all'asse di rotazione stesso, ed una carcassa esterna, la quale contiene ed assembla i denti, e definisce con i denti stessi rispettive cave atte ad accogliere rispettivi avvolgimenti statorici.

I motori elettrici sopra descritti presentano alcuni inconvenienti sia di natura strutturale, sia di natura economica. Infatti, dal punto di vista strutturale, i motori elettrici descritti presentano una relativamente alta rumorosità, che, per particolari applicazioni con alimentazione da linea quali, ad esempio, gli elettrodomestici, risulta particolarmente fastidiosa.

Dal punto di vista economico, occorre innanzitutto puntualizzare che i sopra descritti motori elettrici vengono prodotti in grande quantità, e, pertanto, gli sfridi di scarto realizzati dalla tranciatura dei citati lamierini rappresentano un risparmio non trascurabile se opportunamente sfruttati, oppure, ovviamente, un costo notevole se gettati via. Inoltre, la presenza di qualsiasi elemento costruttivo successivamente assemblato ai motori elettrici stessi per garantirne un funzionamento corretto si ripercuote inevitabilmente sui costi di produzione.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con alimentazione da linea, il quale non solo presenti un funzionamento alquanto silenzioso, ma sia anche particolarmente economico dal punto di vista produttivo.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con alimentazione da linea comprendente un rotore girevole attorno ad un asse di rotazione, ed una pluralità di denti statorici uniformemente distribuiti attorno all'asse di rotazione stesso lungo rispettive direttrici radiali estendentisi a partire da un centro di rotazione del rotore disposto sull'asse di rotazione, ciascun dente statorico presentando una rispettiva superficie interna cilindrica affacciata al detto rotore, e limitante radialmente il dente stesso; il motore essendo caratterizzato dal fatto che la detta superficie interna presenta un centro di curvatura disposto in un punto qualsiasi lungo la relativa direttrice radiale ad eccezione di un tratto compreso tra il detto centro di rotazione e la superficie interna stessa con esclusione del centro di rotazione e della superficie interna.

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

- la figura 1 illustra, in sezione assiale e con parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione di un motore elettrico della presente invenzione;

- la figura 2 illustra, in modo schematico, un circuito di collegamento del motore della figura 1 ad una linea di alimentazione;

- la figura 3 è una vista in pianta di un particolare costruttivo del motore elettrico della figura 1 illustrato in una configurazione costruttiva iniziale,-- la figura 4 è una vista in pianta del particolare costruttivo della figura 2 illustrato in una configurazione costruttiva intermedia;

- la figura 5 è una vista in scala ingrandita di una prima preferita forma di attuazione di un particolare del motore elettrico della figura 1; - la figura 6 è una vista in scala ingrandita di una seconda preferita forma di attuazione del particolare della figura 5;

- la figura 7 è una ulteriore vista in pianta del particolare costruttivo del motore elettrico illustrato nella figura 3;

- la figura 8 e la figura 9 illustrano due fasi di montaggio di un trasformatore realizzato utilizzando in parte gli scarti di produzione del motore elettrico della figura 1.

Con riferimento alla figura 1 e 2, con 1 è indicato nel suo complesso un motore elettrico a struttura trifase a sei poli per applicazioni con alimentazione da linea.

Il motore 1 è un motore a commutazione elettronica e comprende un circuito 2 di collegamento ad una linea di alimentazione elettrica trifase, un dispositivo elettronico 3 di alimentazione e di controllo collegato al circuito 2, e due induttanze 4 disposte lungo il circuito 2 stesso ed atte a limitare il contenuto armonico della corrente di linea nei limiti prescritti dalle norme. Il motore 1 comprende, inoltre, un rotore 5, montato girevole attorno ad un asse A di rotazione, ed uno statore 6 definiti da una pluralità di lamierini 7 metallici chiusi a pacco tra loro realizzati, secondo quanto meglio illustrato nella figura 3, per tranciatura a partire da una bandella 8 metallica.

Il rotore 5 comprende un pacco 9 rotorico di lamierini 7 delimitato da superficie 10 cilindrica esterna coassiale all'asse A e di raggio Ri determinato, e sei sedi 11 longitudinali periferiche, le quali si estendono parallelamente all'asse A, sono ricavate sulla superficie 10 stessa, e sono uniformemente distribuite attorno all'asse A stesso. Il rotore 5 comprende, inoltre, per ciascuna sede 11, un rispettivo magnete 12 permanente, -il quale è disposto a contatto della superficie 10, è radialmente limitato verso l'esterno da una rispettiva superficie 13 cilindrica di raggio R2 determinato maggiore del raggio RI, ed è lateralmente limitato da due rispettive superfici 14 laterali, che si estendono, a partire dalla superficie 10, radialmente verso l'esterno dal pacco 9 e trasversalmente al pacco 9 steso. In particolare, le superfici 14 di ciascun magnete 12 formano con la relativa superficie 13 due rispettivi spigoli 15 smussati di raccordo, e sono disposte parallelamente alle relative superfici 14 dei magneti 11 adiacenti, e ad una distanza D determinata dalle relative superfici 14 stesse.

Lo statore 6 comprende nove denti 16 statorici uniformemente distribuiti attorno all'asse A, tre bobine 17 statoriche per ciascuna fase della linea di alimentazione collegate in serie tra loro ed associate a tre relativi denti 16, ed una carcassa 18 esterna, la quale contiene ed assembla i denti 16, e definisce con i denti 16 stessi rispettive cave 19 alloggianti, ciascuna, una relativa bobina 17.

La carcassa 18 è inscritta in una superficie 20 cilindrica coassiale all'asse A e presentante un raggio R3 determinato maggiore del raggio R2, ed è limitata, dalla parte rivolta verso l'asse A stesso, da otto superfici 21 longitudinali, una per ciascun dente 16, tra loro affiancate, mentre è limitata, dalla parte rivolta verso l'esterno, da due superfici--22 ricurve disposte radialmente da bande opposte dell'asse A, e da quattro superfici 23 piane disposte a due a due da bande opposte dell'asse A stesso, e definenti sia le superfici 22 ricurve stesse, sia due sedi 24 per le induttanze 4. Le superfici 21 sono provviste, ciascuna, di una rispettiva sede 25 sagomata longitudinale, mentre le superfici 22 sono provviste, ciascuna, di una rispettiva scanalatura 26 di centraggio definente, unitamente a due superfici 24a longitudinali inscritte nella superficie 20 e disposte lungo due rispettivi bordi laterali delle sedi 24, rispettivi punti fissi di montaggio e centraggio per il motore 1.

Le due sedi 24 sono provviste, ciascuna, di un rispettivo dente 26, il quale si estende radialmente verso l'esterno ed oltre la superficie 20, presenta una porzione 27 di estremità sagomata, ed è avvolto da una rispettiva bobina 27a. Inoltre, ciascuna sede 24 è provvista di un coperchio 28 longitudinale sostanzialmente semicilindrico conformato a C, il quale è centralmente accoppiato sulla porzione 27 del relativo dente 26, realizza unitamente alla relativa bobina 27a una relativa induttanza 4, e presenta due rispettive porzioni 29 spioventi, le quali si estendono a partire dalla -porzione 27 — stessa verso due relative superfici 23 piane, e si affacciano alle relative superfici 23 con le quali formano un traferro Tb determinato atto ad evitare la saturazione della relativa induttanza 4.

Secondo quanto illustrato nella figura 5, ciascun dente 16 statorico è conformato sostanzialmente a T, e comprende due porzioni 30 e 31 tra loro trasversali, di cui la porzione 30 è una porzione allungata di testa e presenta due incavi 32 longitudinali, ed una testa 33 sagomata impegnata all'interno della relativa sede 25, mentre la porzione 31 comprende due ali 34 estendentisi da bande opposte della porzione 30 trasversalmente alla porzione 30 stessa, ed è delimitata da una rispettiva superficie 35 cilindrica, la quale si estende lungo tutte e due le ali 34, ed è disposta affacciata ai magneti 12 in modo da formare con le superfici 13 dei magneti 12 stessi un traferro Ta determinato .

La superficie 35 cilindrica è disposta con la propria concavità rivolta radialmente verso l'esterno, e presenta un centro CI di curvatura situato, rispetto alla superficie 35 stessa, da banda opposta di un centro CO del motore 1, ovvero della traccia dell'asse A su un— qualsiasi piano trasversale all'asse A stesso, e disposto lungo una direttrice K radiale passante per i centri CO e CI stessi. Il centro Cl può essere posizionato in un qualsiasi punto della direttrice K verso l'esterno della superficie 35 ad eccezione di un punto di intersezione tra la direttrice K e la superficie 35 stesse, e, dalla sua posizione, dipenderà, ovviamente, la dimensione di un raggio R4 di curvatura della superficie 35 stessa.

La forma dei denti 16 precedentemente descritta permette non solo di ottenere una struttura del motore 1 con bobine 17 statoriche maggiormente concentrate rispetto ai motori elettrici noti, ma permette anche di ottenere una forza elettromotrice indotta di forma sostanzialmente sinusoidale, ed una coppia di riluttanza estremamente bassa, che sono due requisiti essenziali per un funzionamento a bassa rumorosità del motore 1 stesso. Un ulteriore abbattimento della rumorosità viene ottenuto determinando in modo ottimale ed in via sperimentale un valore del rapporto tra la distanza D tra due superiici 14 affacciate, ed il raggio R4 di curvatura delle superfici 35 dei denti 16.

Secondo quanto illustrato nella figura 3, i lamierini 7 metallici- sono realizzati per tranciatura della bandella 8 metallica, dopodiché vengono disposti affiancati gli uni agli altri per essere chiusi a pacco tra loro con dei tiranti secondo tecniche note.

Ciascun lamierino 7 comprende una porzione 40 centrale conformata sostanzialmente a ruota, e corrispondente al pacco 9 rotorico, una porzione 41 periferica sostanzialmente corrispondente alla carcassa 18, e presentante di pezzo anche i denti 16 che si estendono dalla porzione 41 stessa verso l'asse A, ed una porzione 42 intermedia di collegamento tra la porzione 40 e la porzione 41 disposta tra la superficie 10 e le superfici 35 dei denti 16. La porzione 42, che normalmente nei motori elettrici attualmente noti viene scartata come sfrido, comprende due segmenti 43 conformati sostanzialmente a C disposti l'uno di seguito all'altro e che, come meglio illustrato nella figura 4, una volta calzati sui denti 26 definiscono i coperchi 28 delle induttanze 4, che, in questo modo, vengono ricavate direttamente dal processo di produzione del motore 1 con un considerevole risparmio economico.

Secondo quanto illustrato nella figura 7, ciascun lamierino 7 comprende, inoltre, quattro segmenti 44 sostanzialmente trapezoidali, i quali sono disposti nello spazio compreso tra due denti 16, e, una volta chiusi a pacco unitamente ai relativi segmenti 44 degli altri lamierini 7 così come illustrato nella figura 8, definiscono quattro pile 45 ciascuna delle quali presenta un elemento femmina 46 ed un elemento maschio 47 di accoppiamento reciproco. In particolare, due delle pile 45 vengono inserite all'interno di un rispettivo rocchetto 48, e, una volta unite alle altre due pile 45 realizzano, secondo quanto meglio illustrato nella figura 9, un trasformatore 49 atto ad essere montato sul circuito dell'elettronica del dispositivo elettronico 3.

Una volta che i lamierini 7 vengono chiusi a pacco, i denti 16 vengono separati dalla carcassa 18 in modo tale da permettere una più facile e semplice realizzazione delle bobine 17 attorno ai denti 16 stessi.

Da quanto sopra esposto, risulta evidente che la forma particolare dei lamierini 7, ed i particolari accorgimenti in sede di tranciatura della bandella 8, permettono di recuperare dei segmenti di ferro che normalmente vengono buttati via e permettono pertanto, la realizzazione dinotevoli risparmi. Inoltre, la capacità di risparmio realizzabile con un motore 1 del tipo sopra descritto viene ulteriormente incrementata in quanto, sia i segmenti 43 sia i segmenti 44 vengono utilizzati per realizzare degli elementi utili al corretto funzionamento del motore 1 stesso.

La forma di realizzazione illustrata nella figura 6, è relativa ad un dente 50 statorico sostanzialmente simile ad un dente 16, dal quale il dente 50 differisce per il fatto che la superficie 35 è disposta con la propria concavità rivolta verso l'asse A del motore 1, e, inoltre, il rispettivo centro C2 di curvatura è disposto su di un punto qualsiasi della direttrice K, ma da banda opposta della superficie 35 rispetto al centro CO. Il centro C2 può essere posizionato in un qualsiasi punto lungo la direttrice K ad eccezione di un tratto TI compreso tra la superficie 35 ed il centro CO, e ad eccezione del punto di intersezione tra la direttrice K stessa e la superficie 35 e del punto del tratto TI stesso individuato dal centro CO stesso. Anche in questo caso, la dimensione del raggio R4 di curvatura della superficie 35 dipenderà dalla posizione del centro C2, e potrà anche assumere valori -infiniti. —

RIVENDICAZIONI

1. Motore (1) elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con alimentazione da linea comprendente un rotore (5) girevole attorno ad un asse (A) di rotazione, ed una pluralità di denti (16)(50) statorici uniformemente distribuiti attorno all'asse (A) dì rotazione stesso lungo rispettive direttrici (K) radiali estendentisi a partire da un centro (CO) di rotazione del rotore (5) disposto sull'asse (A) di rotazione, ciascun dente (16)(50) statorico presentando una rispettiva superficie interna (35) cilindrica affacciata al detto rotore (5), e limitante radialmente il dente (16)(50) stesso; il motore (1) essendo caratterizzato dal fatto che la detta superficie interna (35) presenta un centro (Cl)(C2) di curvatura disposto in un punto qualsiasi lungo la relativa direttrice (K) radiale ad eccezione di un tratto (Tl) compreso tra il detto centro (CO) di rotazione e la superficie interna (35) stessa con esclusione del centro (CO) di rotazione e della superficie interna (35).

2. Motore secondo la rivendicazione 1, — caratterizzato dal f^tto che il detto centro (Cl) di curvatura è disposto radialmente verso l'esterno della relativa superficie interna (35).

3. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto centro (C2) di curvatura è disposto dalla medesima parte del centro (CO) di rotazione rispetto alla relativa superficie interna (35).

4. Motore secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il detto rotore (5) comprende una pluralità di magneti (12) permanenti uniformemente distribuiti attorno al detto asse (A) di rotazione, e disposti ad una distanza (D) determinata gli uni dagli altri.

5 . Motore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ciascun magnete (12) presenta una superficie (13) cilindrica esterna e due superfici (14) laterali disposte rispetto alle superfici (14) laterali dei due magneti (12) adiacenti alla detta distanza (D) parallelamente alle due superfici (14) laterali stesse.

6. Motore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le due superfici (14) laterali di ciascun magnete (12) definiscono con la relativa superficie (13) cilindrica esterna due spigoli (15) smussati di raccordo.

7. Motore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto

Claims (1)

1. che dal fatto di comprendere almeno una induttanza (4) per limitare il contenuto armonico della corrente di linea, ed una carcassa (18) di contenimento dei detti denti (16)(50) statorici realizzata, unitamente ai denti (16)(50) statorici stessi ed al detto rotore (5), a partire da una pluralità di lamierini (7) metallici chiusi tra loro a pacco; la detta induttanza (4) essendo realizzata da una bobina (27a) avvolta attorno ad un dente (26) estendentesi verso l'esterno dalla detta carcassa (18), e da un coperchio (28) conformato a C accoppiato al detto dente (26). 8. Motore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che ciascun lamierino (7) è realizzato per tranciatura a partire da una bandella di metallo, e comprende almeno un segmento (43) intermedio conformato a C definente una porzione del detto coperchio (28). 9. Motore secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto di comprendere un trasformatore (49) installato sulla relativa elettronica di controllo, e comprendente, a sua volta, quattro elementi (45) -ad incastro tra- loro uniti, e due rocchetti (48) accoppiati a due dei quattro elementi (45) ad incastro,· ciascun lamierino (7) essendo realizzato per tranciatura a partire da una bandella (8) di metallo, e comprende almeno quattro segmenti (44) tra loro sostanzialmente simili, ed impilatili per definire i detti elementi (45) ad incastro. 10. Motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con alimentazione da linea, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni annessi.