BR102019002692A2 - Disposição de estator para uma máquina de fluxo axial - Google Patents
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Abstract
a invenção se refere a uma disposição de estator para uma máquina de fluxo axial, que compreende um estator com uma pluralidade de dentes do estator (1), cujos dentes do estator (1) são distribuídos concentricamente no sentido circunferencial (12) e no sentido axial (11) dispostos separados a partir de um rotor através de uma coluna de ar, cujos dentes do estator (1) compreendem, no sentido axial (11) seções terminais opostas e entre as seções terminais, um núcleo dentado (4), e sendo que, cada núcleo dentado (4) apresenta uma superfície de corte transversal do núcleo (5) e é envolto com pelo menos um enrolamento de bobina (8), e sendo que a primeira seção terminal de cada dente do estator (1) voltada ao rotor é formada como cabeça dentada (2), cuja superfície de corte transversal da cabeça (3) é maior que a superfície de corte transversal do núcleo (5), e sendo que a segunda seção terminal de cada dente do estator (1) afastado do rotor é formado como base do dente (6) com uma superfície de corte transversal da base (7), a qual é unida a uma placa de retorno (10), sendo que, a cabeça dentada (2) de cada dente do estator (1), assim como, a placa de retorno (10) apresentam respectivamente pelo menos uma admissão (14) para pelo menos uma trava dentada (9), e cada dente do estator (1), por meio de pelo menos uma trava dentada (9), é unido bloqueado à placa de retorno (10) pelo menos no sentido axial.
Description
[001] A invenção se refere a uma disposição de estator para uma máquina de fluxo axial, assim como, uma máquina de fluxo axial com uma tal disposição de estator.
[002] Ao estado da técnica, são conhecidas máquinas com rotores em forma de disco e um estator disposto paralelo ao mesmo, e se encontram aplicação, por exemplo, em máquinas de fluxo axial. Geralmente, o rotor apresenta uma pluralidade de ímãs permanentes, que giram passando por uma coluna de ar separada em polos opostos do estator que podem ser excitados eletromagneticamente. Os polos excitáveis eletromagneticamente são formados, nesse caso, como dentes do estator, a partir de um material magnético leve, um enrolamento de bobina induz um campo magnético em torno de seus núcleos dentados, quando energizado. Através da energização cíclica dos dentes do estator ou de seus enrolamentos de bobina dispostos igualmente e de forma concêntrica no sentido circunferencial do estator, o torque é introduzido no rotor.
[003] Em uma máquina de fluxo axial, nesse caso, uma força axial atua sobre o estator. Os dentes do estator podem ser unidos, como sugerido no documento DE 102016203140 A1, por meio de um elemento de fixação, no compartimento da máquina elétrica. O elemento de fixação pressiona, nesse caso, a base do estator em um corte traseiro de uma cavidade do compartimento e fixa, com isso, o dente do estator no compartimento.
[004] Dependendo do modelo e aplicação do motor, podem ser exigidos níveis muito elevados de potência e/ou de torque. Além disso, pode ser necessário unir os dentes do estator eletricamente e/ou magneticamente entre si, por uma placa de retorno ou uma culatra magnética, no lado afastado do rotor, para obter um nível de fluxo magnético aprimorado.
[005] Para a realização das disposições de estator conhecidas, com uma pluralidade de dentes do estator com enrolamentos de estator ou enrolamentos de bobina, é necessária, contudo, uma aplicação de tempo e / ou esforço mecânico
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2/21 considerável. Um nível de fluxo magnético aprimorado da disposição de estator pode provocar um rendimento mais elevado da máquina de fluxo axial, pelo que, é possível se realizar, em rendimentos comparáveis de disposições de estator conhecidas, um espaço requerido comparativamente menor.
[006] O objetivo da presente invenção é superar as desvantagens do estado da técnica e disponibilizar uma disposição de estator por meio da qual possibilite o usuário realizar uma montagem relativamente simples e segura de um estator para máquinas de fluxo axial.
[007] Esse objetivo é solucionado por um dispositivo, disposição de estator de acordo com a invenção, assim como, uma máquina de fluxo axial, que compreende a disposição de estator, de acordo com as reivindicações.
[008] A disposição de estator de acordo com a invenção, para uma máquina de fluxo axial, compreende um estator com uma pluralidade de dentes do estator, que divide de forma concêntrica os dentes do estator no sentido circunferencial e são dispostos separados no sentido axial de um rotor por uma coluna de ar, cujos dentes do estator compreendem duas seções terminais opostas no sentido axial e um núcleo dentado entre as seções terminais e, sendo que, cada núcleo dentado apresenta uma superfície de corte transversal do núcleo e é envolvida com pelo menos um enrolamento de bobina, e sendo que, a primeira, seção terminal de cada dente do estator voltada ao rotor é formada como cabeça dentada, cuja superfície de corte transversal da cabeça é maior que a superfície de corte transversal do núcleo, e sendo que, a segunda seção terminal de cada dente do estator afastada do rotor é formada como base do dente com uma superfície de corte transversal da base, que é unida com uma placa de retorno, e sendo que a cabeça dentada de cada dente do estator, assim como, a placa de retorno apresenta, respectivamente, pelo menos uma admissão para pelo menos uma trava dentada e cada dente do estator é unido de forma fixa por meio de pelo menos uma trava dentada com a placa de retorno contra deslocamento, pelo menos no sentido axial.
[009] A disposição de estator de acordo com a invenção permite, com isso, travar os dentes do estator no sentido axial, pelo que forças axiais podem ser
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3/21 absorvidas de forma eficiente nos dentes do estator. Uma admissão pode ser, no contexto da invenção, uma cavidade como, por exemplo, uma fase, um recesso, um entalhe, uma ranhura e similares, mas, em caso limite, também uma abertura contínua.
[010] Através do corte transversal da cabeça dos dentes do estator ampliada contrária à corte transversal do núcleo, a cabeça dentada pode atuar como coletor de fluxo magnético. Para fechar as linhas de campo na placa de retorno, os dentes do estator devem estar unidos às mesmas. Assim, a placa de retorno pode atuar como culatra magnética. Com isso, é possível aprimorar o nível de fluxo magnético ou a distribuição do campo magnético na disposição de estator apresentada em relação aos dentes do estator sem a cabeça do estator. A trava dentada oferece ainda a vantagem de que a proporção do corte transversal da cabeça excitável eletromagneticamente em relação à corte transversal do núcleo dos dentes do estator, em comparação a uma disposição sem trava dentada, pode ser elevada, visto que, o desgaste mecânico sobre o núcleo dentado no sentido axial reduz significativamente em relação a uma disposição de estator sem trava dentada. Com o auxílio da trava dentada podem ser realizadas, com isso, seções transversais reduzidas do núcleo e no reciprocamente um número elevado de enrolamento ou da superfície de enrolamento do enrolamento de bobina, pelo que, o rendimento pode ser elevado.
[011] Na disposição de estator apresentada, podem ser previstas ainda cabeça do estator, núcleo do estator e/ou base do estator de forma relativamente simples com um enrolamento de bobina, antes que ocorra uma montagem conjunta com a culatra do estator ou a placa de retorno. O enrolamento de bobina deve ser separado, nesse caso, de um isolamento que isola eletricamente do dente do estator e/ou da placa de retorno, pelo que, é normalmente utilizado, por exemplo, papel isolante. Também é possível que os enrolamentos de bobina pré-fabricados ou já sejam disponibilizados em um suporte de enrolamento isolante, antes da montagem da disposição de estator. Por meio disso, é permitida uma montagem escalonada, comparativamente simples, que pode ser executada mesmo de forma
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4/21 automática. No sentido oposto, uma execução em uma só peça da culatra do estator com dentes do estator que se projetam pela mesma e as denominadas cabeças dentadas exigiriam um envolvimento complicado dos núcleos da estator com os enrolamentos de bobina, e além disso, teriam como consequência menores níveis de preenchimento.
[012] A placa de retorno pode ser composta a partir de uma pluralidade de chapas do estator, que são isoladas uma contra a outra. A pelo menos uma admissão da placa de retorno pode ser executada, de acordo com a invenção, de tal modo que a placa de retorno não precise ser completamente penetrada pela trava dentada, mas que a admissão se estenda no sentido axial e/ou radial apenas por uma parte da chapa do estator. Por meio disso, a trava do estator pode ser unida, de fato, com a placa de retorno, contudo, a condução do fluxo magnético não é essencialmente influenciada no lado da placa de retorno afastada do rotor.
[013] A disposição de estator de acordo com a invenção pode ser unido, além disso, por meio de juntas adesivas entre a cabeça dentada, núcleos dentados, base do dente e a placa de retorno, sendo que, a trava dentada oferece uma vantagem essencial no processo de endurecimento do adesivo do ponto de vista de uma trava contra deslocamento. Ademais, a disposição de estator pode evitar ou impedir, por meio da trava dentada, também em juntas adesivas executadas de forma inadequada ou, em caso limite, mesmo, faltantes, um deslocamento ou uma soltura dos dentes, pelo menos, no sentido axial.
[014] Além disso, a ideia inventiva inclui que a pelo menos uma trava dentada possa ser formada de tal modo para unir, em união positiva, a disposição de estator a um compartimento. Isso pode ocorrer por meio de uma ou várias travas dentadas. A trava dentada pode ser formada, nesse caso, de tal modo, a unir, adicionalmente ã trave de um dente do estator, na placa de retorno, a disposição de estator no sentido axial e/ou radial e/ou circunferencial, ao compartimento.
[015] Também é possível que a disposição de estator compreenda pelo menos uma trava dentada, que é executada como um meio de fixação, de forma preferida, um parafuso. Por meio disso, o meio de fixação é disposto de tal modo que o
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5/21 mesmo una de forma penetrante o respectivo dente do estator, no sentido axial, à placa de retorno e/ou a um compartimento, sendo que, a pelo menos uma admissão da placa de retorno pode ser concretizada como uma rosca ou abertura contínua. [016] Além disso, pode ser adequado se a cabeça dentada, o núcleo dentado e a base do dente forem formadas como dente do estator.
[017] Por meio disso, a montagem descrita acima do dente do estator na placa de retorno, assim como, favorece significativamente a combinação com um enrolamento de bobina. Ademais, o nível de potência é elevado pelo número reduzido de superfícies limítrofes, como, por exemplo, entre os componentes do dente do estator e a cabeça dentada e o núcleo dentado ou entre o núcleo dentado e a base do dente. Particularmente, é vantajoso se o núcleo dentado e base do dente forem executados em uma só parte ou uma só peça. Além disso, ocorre que, em formação em uma só parte do dente do estator, através das tolerâncias de produção dos componentes individuais, podem ser evitadas imprecisões e, com isso, a condução de fluxo magnético pode ser otimizada.
[018] Também pode ser previsto produzir o dente do estator, que consiste em cabeça dentada, núcleo dentado e base do dente, e/ou a placa de retorno a partir de um material compósito magnético.
[019] A utilização de um material compósito ou de junção magneticamente leve (SMC - Soft Magnetic Composite) permite a produção de geometrias de componentes mais complexas, com propriedades quase isotrópicas magnéticas. As admissões para a trava dentada não provocam, desse modo, qualquer dano significativo à condução do fluxo magnético. A utilização de componentes compósitos magnéticos eleve, como dentes do estator e/ou a placa de retorno por meio de materiais compósitos magnéticos leves apresenta, geralmente, a desvantagem de que esses materiais são relativamente brutos. Através da disposição de estator de acordo com a invenção essa desvantagem pode ser compensada, contudo, através da utilização de uma trava dentada, pelo que, a liberdade de modelo da geometria do dente do estator é elevada e, ao mesmo tempo, os níveis de potência alcançados podem ser elevados.
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6/21 [020] A partir disso, pode ser previsto que, a pelo menos uma trava dentada apresente elementos de bloqueio, que são formados complementares em forma e/ou função a pelo menos uma admissão da cabeça dentada e à placa de retorno. [021] Por elementos de bloqueio, são entendidos no contexto desse pedido todos os tipos de avanços, que podem ser executados como ganchos ou narizes angulados e/ou escalonados. Os elementos de bloqueio assumem, com as admissões da cabeça dentada ou da placa de retorno, uma junção em união positiva. A trava dentada é travada adicionalmente por meio dos elementos de bloqueio, desse modo, contra uma soltura inadvertida. Além disso, através da utilização de elementos de bloqueio nas respectivas extremidades, que são unidas à cabeça do estator ou à placa de retorno, é possível projetar as admissões correspondentes de forma muito compacta. Um engate e junção segura da trava dentada é permitida simultaneamente na menor perda de material da cabeça do estator ou da placa de retorno.
[022] Também é vantajoso um desenvolvimento de acordo com o qual possa ser previsto que, pelo menos uma admissão seja disposta na cabeça dentada no sentido radial externamente e/ou internamente, no sentido circunferencial.
[023] Caso a pelo menos uma admissão seja disposta na cabeça dentada, que se estende no sentido radial, vindo de fora para dentro ou no sentido radial vindo de dentro para fora, pode ser evitado um aumento indesejado do diâmetro do estator para fora ou uma redução indesejada do diâmetro interno do estator disponível devido à trava dentada. Por meio disso, é permitida uma montagem compacta da disposição de estator, visto que a trava dentada, por assim dizer, engata no dente do estator ao invés de travar o dente do estator por fora. De forma análogo, a pelo menos uma admissão pode ser disposta nas cabeças do dente no sentido circunferencial em pelo menos um lado. Os dentes do estator são separados um do outro no sentido circunferencial, pelo que, a trava dentada pode ser disposta entre ambos. Por conseguinte, a admissão pode ser projetada na placa de retorno de tal modo que a placa de retorno não precise ser penetrada pela trava dentada, mas apenas a cavidade da extremidade da trava dentada precisa ser
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7/21 assegurada, para preencher a função desejada.
[024] De acordo com um aperfeiçoamento é possível que a placa de retorno apresente, em relação à base do dente, cavidades complementares em forma, cuja superfície do corte transversal da cavidade corresponde essencialmente à superfície de corte transversal da base.
[025] Os dentes do estator podem ser admitidos, com isso, na disposição de estator de acordo com a invenção pelo menos parcialmente, pela placa de retorno. Isso permite um bloqueio adicional e com isso, uma capacidade de carga elevada dos dentes do estator contra deslocamento no sentido radial e/ou no sentido circunferencial. As cavidades da placa de retorno não perfuram os mesmos, nesse caso, de forma integral no sentido axial. Ou seja, podem ser previstas uma ou várias chapas do estator da placa de retorno, ou também, por exemplo, uma espessura de parede restante em uma placa de retorno de material compósito magnético leve. Desse modo, pode ser formada uma limitação relativamente econômica e eficiente dos dentes do estator no sentido axial, radial e/ou circunferencial. Além disso, pode ser obtida uma boa magnetização dos dentes do estator ou da placa de retorno.
[026] Ademais, pode ser adequado se pelo menos um dente do estator seja travado adicionalmente em sua base do dente com a placa de retorno por uma junta adesiva.
[027] A junta adesiva da base do dente pode ser formada pelo menos no sentido axial por pelo menos parte da superfície de corte transversal da base. A junta adesiva pode ser formada, de forma alternativa ou em combinação à mesma, por pelo menos parte da superfície de revestimento no sentido radial e/ou sentido circunferencial da base do dente. Por meio disso, é vantajoso se a placa de retorno apresentar, em relação à geometria da base do dente, cavidades correspondentes. A segurança na operação é significativamente elevada por essas medidas.
[028] Além disso, pode ser adequado se a trava dentada for formada de tal modo que o dente do estator puder ser unido, livre de folga, mediante exercício de uma força de pré-tensionamento, à placa de retorno.
[029] Através do exercício de uma força de pré-tensionamento, o dente do
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8/21 estator é mantido em sua posição no sentido axial, circunferencial e radial, no qual a placa de retorno é pressionada. Por meio disso, pode uma junta adesiva do dente do estator pode ser presa na placa de retorno durante o processo de endurecimento, pelo que é favorecida a qualidade da disposição de estator. Como materiais para a trava dentada, podem ser concebidos, além de materiais não condutores, também materiais compósitos, como, por exemplo, um campo metálico não magnético, que é revestido por um material sintético não condutivo eletricamente. Através da utilização de um tal compósito, a força de prétensionamento pode ser elevada, mesmo, contra uma trava dentada de material sintético.
[030] Ademais, pode ser previsto que a trava dentada seja formada como braçadeira e seja disposta estendendo-se pelo menos de um lado do dente do estator entre o dente do estator e o enrolamento de bobina.
[031] Por forma de braçadeira da trava dentada deve ser entendido aqui que a trava dentada é formada estendendo-se da cabeça dentada internamente no núcleo dentado e apresente, por conseguinte, várias peças, que podem ser anguladas uma contra a outra. A placa de retorno é unida, nesse caso, à extremidade da trava dentada, afastada do rotor. A trava dentada pode, com isso, pode ser formada contínua da cabeça dentada ao longo da superfície de revestimento do núcleo dentado até a placa de retorno, o que permite que a trava dentada seja disposta, visto de fora, dentro do enrolamento de bobina ou entre um isolamento opcional do enrolamento de bobina e o dente do estator. Por meio disso, pode ser realizada uma montagem muito compacta da disposição de estator sem peças que se projetam para fora ou para dentro, no sentido radial.
[032] Além disso, pode ser previsto que a trava dentada seja formada como suporte de enrolamento isolante elétrico entre o enrolamento de bobina e o núcleo dentado e/ou a cabeça dentada e/ou a placa de retorno.
[033] Através da formação da trava dentada como combinação com o isolamento eletricamente isolante como suporte de enrolamento isolante elétrico, pode ocorrer a montagem da disposição de estator de forma relativamente simples.
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Por meio disso, pode ser poupada uma configuração dispendiosa do isolamento por meio de papel isolante. O suporte de enrolamento isolante elétrico pode apresentar um ou vários elementos, que podem engatar na cabeça dentada e/ou na placa de retorno do modo denominado acima e com isso é formada em uma só peça, como trava dentada. O revestimento da combinação de acordo com a invenção a partir da trava dentada e suporte de enrolamento pode ocorrer já antes da montagem dos dentes do estator com a placa de retorno, pelo que resulta uma vantagem de tempo na produção. Além disso, por meio disso, é possível uma produção automática.
[034] De acordo com um desenvolvimento particular, é possível que a trava dentada seja formada como suporte de enrolamento isolante elétrico na forma de pelo menos uma peça moldada por injeção de plástico que envolve a peça do núcleo dentado.
[035] Do mesmo modo, também é possível que o suporte de enrolamento isolante elétrico seja aplicado por um processo de moldagem por injeção prévio como trava dentada em torno do dente do estator. Os dentes do estator são dispostos, por isso, em uma máquina de moldagem por injeção de material sintético e moldados com um material sintético, preferencialmente, termoplástico, pelo menos, na área do lado inferior da cabeça dentada e pelo menos partes da circunferência do núcleo dentado. A pelo menos uma admissão da cabeça dentada pode ser formada, por meio disso, de tal modo que o material sintético injetado preencha as admissões pelo menos parcialmente, pelo que, possa ser produzida uma junção por material e/ou de união positiva do suporte de enrolamento na cabeça dentada. A pelo menos uma admissão pode ser formada, para esse fim, também, estendendo-se circunferencialmente em torno da cabeça dentada, pelo que, a superfície de junção entre a trava dentada e a cabeça dentada seja elevada. [036] De forma correspondente a um aperfeiçoamento vantajoso, pode ser previsto que a trava dentada seja formada em forma de segmento anular no sentido circunferencial de tal modo que pelo menos dois dentes do estator possam ser unidos em conjunto com a placa de retorno.
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10/21 [037] Desse modo, podem ser unidos de forma relativamente simples pelo menos dois dentes do estator por meio de uma trava dentada, ao mesmo tempo, com a placa de retorno. A forma de segmento anular da trava dentada vale, com isso, para travas dentadas dispostas internamente e/ou externamente no sentido radial. Do mesmo modo, é possível reduzir o custo de trabalho de forma relativamente simples, através da montagem simultânea de vários dentes do estator.
[038] Particularmente, pode ser vantajoso se a trava dentada for formada fechada no sentido circunferencial de tal modo que todos os dentes do estator possam ser unidos em conjunto com a placa de retorno.
[039] Portanto, também é possível que, por meio de uma trava dentada anular fechada, podem ser unidos todos os dentes do estator com a placa de retorno. De forma análoga à formação em forma de segmento anular da trava dentada, essa forma da trava dentada pode ser disposta internamente e/ou externamente no sentido radial para travar os dentes do estator. Por meio disso, podem ser obtidos um tempo de montagem reduzido e segurança elevados.
[040] Ademais, também pode ser previsto que pelo menos uma trava dentada apresente, no sentido circunferencial, elementos de bloqueio formados opostos e seja disposta, no sentido circunferencial, entre dois dentes do estator adjacentes.
[041] Os elementos de bloqueio podem ser formados como avanços da trava dentada, para pelo menos uma admissão da cabeça dentada de modo complementar em forma e função. Por meio disso, dentes do estator dispostos de forma adjacente no sentido circunferencial podem ser fixados por meio de uma trava dentada respectivamente em pelo menos um lado. Com isso, a montagem da pluralidade de dentes do estator é significativamente facilitada na placa de retorno. [042] Também é vantajoso um desenvolvimento, de acordo com o qual pode ser previsto, que pelo menos uma trava dentada pode ser formada de tal modo que a disposição de estator possa ser unida, em união positiva, de forma preferida, acoplada, ao compartimento.
[043] Através da formação de uma ou várias travas dentadas, que apresenta
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11/21 pelo menos um elemento de bloqueio ao qual é atribuído um meio de suporte do compartimento e, portanto, é denominada como elemento do compartimento. O elemento do compartimento, que é atribuído ao meio de suporte do compartimento, nesse caso, é análogo aos elementos de bloqueio mencionados acima aos quais é atribuída uma admissão do dente do estator, formado de modo complementar ao mesmo, em forma e função. O meio de suporte do compartimento pode ser formado, por exemplo, na forma de uma cavidade de compartimento ou de um suporte, para admitir pelo menos um elemento do compartimento, pelo que, a disposição de estator pode ser unida ao compartimento, em união positiva. Essa junção pode ser executada, de forma preferida, de forma removível, ou seja, acoplável. A vantagem desse desenvolvimento consiste em que, adicionalmente ao bloqueio de um dente do estator na placa de retorno, a disposição de estator possa ser travada no sentido axial e/ou radial e/ou circunferencial dentro do compartimento. O pelo menos um elemento do compartimento também pode ser desenvolvido em uma trava dentada, que é formado como suporte de enrolamento isolante elétrico e já apresenta um ou vários elementos de bloqueio. Os respectivos elementos de bloqueio ou elementos do compartimento, com isso, podem engatar na cabeça dentada e/ou na placa de retorno, respectivamente no compartimento, no modo mencionado acima. Isso permite uma montagem muito confortável e econômica da disposição de estator no compartimento. Através da junção preferencialmente removível, em caso de um reparo, a disposição de estator pode ser facilmente separada do compartimento. Ademais, pela junção ou acoplamento da disposição de estator no compartimento, pode ser assegurada uma proteção eficiente contra uma torção, inclinação e/ou elevação indesejada da disposição de estator dentro do compartimento. Isso aumenta a estabilidade durante a operação, particularmente se a máquina de fluxo axial, na qual a disposição de estator está instalada, estiver em movimento.
[044] Com isso, também é apresentada uma máquina de fluxo axial que compreende um compartimento e pelo menos um estator, assim como, pelo menos
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12/21 um rotor, sendo que, o estator apresenta uma disposição de estator de acordo com a invenção com pelo menos uma das modalidades mencionadas acima. O pelo menos um rotor pode ser formado como rotor em forma de disco, que é formado separado, com uma pluralidade de ímãs permanentes dispostos no sentido circunferencial, por uma coluna de ar, dos dentes do estator do estator, no sentido axial e, durante a energização dos enrolamentos de bobina, seja deslocada em rotação.
[045] Também é possível para todas as modalidades mencionadas acima que a disposição de estator seja formada essencialmente simétrica, no sentido axial, pelo que, seja possível a utilização dos segundos rotores dispostos no sentido axial em ambos os lados da disposição de estator. A disposição de estator do estator é unida, nesse caso, de forma removível, ao compartimento.
[046] Para uma melhor compreensão da invenção esta é melhor explicada por meio das figuras a seguir.
[047] Mostram em uma representação esquemática fortemente simplificada:
Figura 1: representação em corte que atravessa uma seção parcial de uma disposição de estator exemplificativa;
Figura 2: representação em corte que atravessa respectivamente uma seção parcial de uma disposição de estator exemplificativa com travas dentadas dispostas radialmente interna ou externamente (a); com trava dentada disposta internamente (b); assim como, com travas dentadas dispostas distribuídas no sentido circunferencial e radial (c);
Figura 3: representação explodida de um exemplo de modalidade com trava dentada formada como suporte de enrolamento;
Figura 4: representação em corte de um exemplo de modalidade com trava dentada formada em forma de segmento anular;
Figura 5: representação em corte de um exemplo de modalidade com trava dentada formada como em ambos os lados, no sentido circunferencial;
Figura 6: representação em corte que atravessa respectivamente seções parciais de uma disposição de estator exemplificativa com travas dentadas
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13/21 dispostas radialmente internas ou externas com elemento do compartimento adicional (a); com trava dentada disposta externamente e elemento do compartimento (b); assim como, com trava dentada que se encontra interna e elemento do compartimento (c).
[048] A título introdutório deve ser estabelecido que, nas diversas modalidades descritas, as mesmas referências ou designações de componente são atribuídas às mesmas peças, em que se transpõe respectivamente, as mesmas referências ou mesmas designações de componente para as mesmas peças nas revelações contidas em toda a descrição. Também as indicações da posição escolhidas na descrição, tais como, por exemplo, em cima, ao lado etc. se referem diretamente a figura descrita bem como a ilustrada e, em caso de uma alteração da orientação, estas indicações de posição devem ser devidamente transpostas para a nova posição.
[049] Na Figura 1 é mostrada uma representação em corte que atravessa uma seção parcial de uma disposição de estator exemplificativa. Os dentes do estator representados 1 apresentam, nesse caso, no sentido axial 11 seções terminais opostas, ou seja, uma cabeça dentada 2 e uma base do dente 6, entre as quais se estende um núcleo dentado 4, que é envolvido com um enrolamento de bobina 8.
[050] A base do dente 6 se encontra no sentido axial 11 em sua superfície de corte transversal da base 7 na placa de retorno 10. A base do dente 6 é formada na representação selecionada em uma parte com o núcleo dentado4 e com a placa de retorno 10, assim como, unida à cabeça dentada 2 por uma junção adesiva não representada, nas superfícies limites. Ademais, é possível ver um isolamento 19 na representação em corte, que se estende pelo menos entre o enrolamento de bobina 8 e o núcleo dentado 4 ou a cabeça dentada 2 e a placa de retorno 10.
[051] A Figura 2a até a Figura 2c representam algumas modalidades para as disposições de estator com trava dentada 9. O dente do estator 1 é formado em uma peça, conforme exemplo mostrado, isso significa que a cabeça dentada 2, o núcleo dentado 4 e a base do dente 6 são produzidos a partir de uma peça. Isso pode ser implementado, preferencialmente, através da produção por meio de
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14/21 material compósito magnético leve. Nas Figuras 2a até Figura 2c, Figura 3 e Figura 4 é possível ver, na placa de retorno 10, cavidades 17 para a base do dente 6, que são formadas na forma e tamanho em relação à base do dente 6 ou à superfície de corte transversal da base 7, de forma essencialmente complementar.
[052] Na Figura 2a é mostrado na representação em corte que duas travas dentadas 9 engatam, no sentido radial, internamente, assim como, duas travas dentadas 9 engatam no sentido radial, externamente, na cabeça dentada 2 em admissões 14 previstas para isso. Nesse caso, as travas dentadas 9 unem o dente do estator 1 à placa de retorno 10, que apresenta, do mesmo modo, admissões previstas para as travas dentadas 9 14. Ademais, é possível ver a disposição do isolamento 19, que é disposta entre o enrolamento de bobina 8 e o dente do estator 1 ou a placa de retorno 10. A trava dentada 9 também pode ser formada, de forma vantajosa, em uma só peça com o isolamento 19 como suporte de enrolamento elétrico 16, como representado de forma exemplificativa na Figura 3 e Figura 6c.
[053] Na Figura 2b é representado um exemplo de modalidade, em que um trava dentada 9 para a junção do dente do estator 1 engata com a placa de retorno 10 no sentido radial 13 interno na cabeça dentada 2, assim como, no retorno 10 nas admissões 14 previstas respectivamente para isso. O dente do estator formado em uma só peça 1 é pressionado, com isso, pela trava dentada formada como braçadeira 9 contra ou dentro da placa de retorno 10. O enrolamento de bobina 8 é disposto separado através de um isolamento 19 da trava dentada 9 ou do dente do estator 1.
[054] No exemplo de modalidade representado na Figura 2c, em que respectivamente duas travas dentadas 9 são dispostas lateralmente para a junção do dente do estator 1 com a placa de retorno 10 na cabeça dentada 2 no sentido circunferencial 12. As segundas extremidades da trava dentada 9 engatam, nesse caso, na placa de retorno 10 nas admissões 14 previstas para isso.
[055] Os modelos representados das travas dentadas na Figura 2a a Figura 2c, Figura 3 a Figura 5 9 podem apresentar respectivamente elementos de bloqueio 15 nas extremidades da trava dentada 9, que engatam nas admissões previstas
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15/21 para isso 14 na cabeça dentada 2 ou na placa de retorno 10. A implementação desses elementos de bloqueio 15 ou de suas admissões correspondentes 14 pode ser concretizada, por exemplo, como conector de via única. Para maior clareza, os elementos de bloqueio 15 não são mostrados, contudo, em todas as representações. Ademais, pode ser visto nas representações denominadas, que as admissões 14 podem ser formadas estendendo-se no sentido radial 13 para dentro ou para fora para poder admitir a trava dentada 9 de tal modo que as travas dentadas 9 não se projetem contra o diâmetro interno ou externo da disposição de estator.
[056] Na Figura 3 são reproduzidos mais exemplos de modalidade de acordo com a invenção. Na representação explodida selecionada pode ser visto que a cabeça dentada 2 apresenta pelo menos uma admissão 14, no caso concreto, duas admissões dispostas opostas no sentido radial 14, para pelo menos uma trava dentada 9. Ainda melhor nessa representação são as respectivas seções transversais aparentes em diferentes seções do dente do estator 1, respectivamente, a superfície de corte transversal da cabeça 3, a superfície de corte transversal do núcleo 5, assim como, a superfície de corte transversal da base 7. Do mesmo modo, pode ser visto na Figura 3 que o suporte de enrolamento isolante elétrico16, que isola eletricamente o enrolamento de bobina 8 contra o dente do estator 1 e a placa de retorno 10, é formado como trava dentada 9. Para isso, o suporte de enrolamento 16 ou a trava dentada 9 apresenta, em relação às admissões denominadas 14 da cabeça dentada 2 ou da placa de retorno 10, elementos de bloqueio 15 correspondentes. O número de travas dentadas 9, elementos de bloqueio 15 ou admissões 14, assim como, da sua disposição no sentido radial 13 e/ou sentido circunferencial 12 pode ser selecionado pelo versado na técnica, de forma aleatória. É decisivo que, para a presente invenção, a trava dentada 9 impeça um deslocamento do dente do estator 1 no sentido axial 11 através da junção com a placa de retorno 10 e/ou um compartimento não representado.
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16/21 [057] Além disso, é representado na Figura 3 uma extremidade de conexão do enrolamento de bobina, que isola através do corpo de enrolamento, que pode ser inserido dentro da ou na placa de retorno 10 de forma penetrante. Ademais, pode ser visto na Figura 3 que a placa de retorno 10 apresenta cavidades correspondentes ao número de dentes do estator 1 17, que não precisam ser formadas de forma penetrante no sentido axial 11. Para a representação aprimorada, a cavidade é representada 17 com a superfície do corte transversal da cavidade 18 sombreada. As cavidades 17 servem para receber a base do dente 6 pelo menos parcialmente e, com isso, travar adicionalmente o dente do estator 1 no sentido radial 13 e/ou sentido circunferencial 12, contra deslocamento.
[058] O versado na técnica reconhece, a partir da representação explodida, na Figura 3, a vantagem da presente invenção, a saber, de que o suporte de enrolamento formado como trava dentada 9 16 já pode ter sido envolvido antes da montagem do estator ou da disposição de estator com o enrolamento de bobina 8. Por meio disso, a montagem pode ocorrer no modo mostrado, de forma relativamente simples, através da conexão conjunta do dente do estator 1 com o suporte de enrolamento isolante eletricamente 16 ou com a trava dentada formada como tal 9 ou com o isolamento formado como tal 19, ao que pode ser realizada uma fixação do dente do estator 1 na placa de retorno 10.
[059] Do mesmo modo, pode ser visto facilmente a partir da Figura 3 que o suporte de enrolamento 16 eletricamente isolante pode ser formado como peça moldada por injeção de material sintético, que envolve pelo menos parte do núcleo dentado 4. Portanto, pode ser vantajoso se o dente do estator 1 for injetado, de tal modo, diretamente em um processo de moldagem por injeção pelo menos nas admissões previstas para a trava dentada 9 na cabeça dentada 2 14, assim como, em pelo menos parte do núcleo dentado 4. Isso deve ser executado de tal modo que a forma representada esquematicamente de um suporte de enrolamento isolante 16 seja concretizada com elementos de bloqueio que se projetam pelo menos em um sentido da placa de retorno 10 15. De forma análoga à descrição acima, pode ser executado, por meio disso, um revestimento relativamente simples
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17/21 da junção do dente do estator do suporte de enrolamento 16, 1 com o enrolamento de bobina 8 e essa junção, que atua, ao mesmo tempo, como trava dentada 9 pode ser unida à placa de retorno 10.
[060] Como representado na Figura 2a a Figura 2c e Figura 3 a Figura 5, a pelo menos uma trava dentada 9 pode ser concretizada em engate no sentido radial 13 interno e/ou externo ou no sentido circunferencial 12 na cabeça dentada 2 e/ou na placa de retorno 10. Para isso, a pelo menos uma respectiva admissão 14 correspondente é disposta na cabeça dentada 2 no sentido radial 13 externamente e/ou internamente e/ou no sentido circunferencial 12.
[061] Ademais, o dente do estator 1 pode ser travado adicionalmente pelo menos em sua base do dente 6 com a placa de retorno 10 por uma junta adesiva. Dispensa-se uma representação separada da junta adesiva, visto que uma tal configuração é amplamente conhecida pelo versado na técnica.
[062] Além disso, as travas dentadas representadas na Figura 2a a Figura 2c e Figura 3 a Figura 5 podem ser unidas 9 mediante exercício de uma força de tensão prévia com a placa de retorno 10, pelo que, evita-se de forma eficiente uma folga eventual entre a base do dente 6 e a placa de retorno 10. Ademais, as travas dentadas 9 podem ser dispostas preferencialmente de forma simétrica no sentido radial 13 externo e/ou interno e/ou no sentido circunferencial 12.
[063] Na Figura 4 é mostrada uma representação exemplificativa de um corte através de uma modalidade, na qual travas dentadas em forma de segmento anular 9 são dispostas respectivamente no sentido radial 13 interno e externo. Desse modo, na representação selecionada, são unidos dois dentes do estator 1 em conjunto com a placa de retorno 10. Desse modo, também vários dentes do estator 1 podem ser unidos em conjunto com a placa de retorno 10. Em caso limite, a pelo menos uma trava dentada 9 é formada fechada no sentido circunferencial 12 e une, com isso, todos os dentes do estator 1 com a placa de retorno 10.
[064] A Figura 5 representa, de forma esquemática, um exemplo de modalidade de acordo com a invenção, sendo que, pelo menos uma trava dentada
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18/21 apresente elementos de bloqueio formados opostos no sentido circunferencial 12 15 e esteja disposta no sentido circunferencial 12 entre dois dentes do estator 1 adjacentes. A trava dentada 9 pressiona, desse modo, ao mesmo tempo, duas cabeças dentadas adjacentes 2 ou os dentes do estator 1 contra a placa de retorno 10. Como pode ser visto de forma particularmente mais clara nessa representação, a trava dentada 9 é formada de tal modo que o elemento de bloqueio 15 engata na admissão correspondente 14 da placa de retorno 10, que não é executada de forma contínua no sentido axial 11.
[065] Na Figura 6 são representadas algumas modalidades exemplificativas de travas dentadas 9, sendo que, pelo menos as travas dentadas 9 apresentam pelo menos um elemento do compartimento 23, que é atribuído a um meio de suporte 20 do compartimento 24. O elemento do compartimento 23 pode ser formado, nesse caso, de forma análoga aos exemplos de modalidade da Figura 2a a Figura 2c, Figura 3 a Figura 5, mencionados acima. Pode ser suficiente para a implementação da invenção que apenas uma trava dentada 9 apresente pelo menos um tal elemento do compartimento 23. De forma preferida, contudo, várias travas dentadas 9 apresentam respectivamente pelo menos um elemento do compartimento 23. Como representadas na Figura 6a a Figura 6c, são possíveis travas dentadas 9 com uma combinação de elementos de bloqueio 15 e elementos do compartimento 23. Os elementos do compartimento 23 podem ser dispostos dentro e/ou fora e/ou entre os dentes do estator 1 e acoplar no sentido axial 11, e/ou sentido radial 13 e/ou sentido circunferencial 12 no compartimento 24.
[066] Na Figura 6a é mostrada uma modalidade exemplificativa como trava dentada 9 interna, que apresenta elementos do compartimento direcionados radialmente para fora 23 e são formados complementares em forma e função a um meio de suporte 20 do compartimento 24. O meio de suporte 20 é formado na representação selecionada como suporte em forma de arco 21 para receber pelo menos um elemento do compartimento 23. A disposição de estator é unida, com isso, em união positiva, com o fundo do compartimento no sentido axial 11.
[067] Na Figura 6b é representada ainda uma outra modalidade possível de
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19/21 uma trava dentada 9, sendo que a trava dentada 9 é formada em forma de segmento anular no sentido circunferencial 12 de tal modo que, pelo menos dois dentes do estator 1 são unidos em conjunto com a placa de retorno 10 e apresentam dois elementos do compartimento direcionados para fora 23. Para a simplificação da representação, é mostrada apenas uma disposição de estator e a trava dentada 9, que apresenta os elementos do compartimento 23, é representada separada dos meios de suporte 20. Através de um movimento de rotação, a disposição de estator pode ser unida, pelo menos parcialmente, através do bloqueio dos elementos do compartimento 23 da trava dentada 9 nos suportes 21 do compartimento 24. Através da formação do meio de suporte 20 na superfície interna do compartimento 24, no caso de um reparo, os elementos do compartimento 23 podem ser soltos por cima, pelo que, a disposição de estator pode ser solta novamente pelo compartimento.
[068] Na Figura 6c é representada uma outra modalidade possível de uma disposição de estator, sendo que, a trava dentada 9 é formada como braçadeira como suporte de enrolamento isolante 16 e é disposta estendendo-se entre o dente do estator 1 e o enrolamento de bobina 8. Adicionalmente aos elementos de bloqueio 15, que são atribuídos ao dente do estator 1 ou à placa de retorno 10, a trava dentada 9 apresenta elementos do compartimento direcionados para fora 23, que são formados com uma cavidade de compartimento 22 complementar em forma e função. Através da inserção da disposição de estator em um compartimento 24 é obtido um acoplamento de forma relativamente simples. Ademais, através da formação como suporte de enrolamento isolante 16, no qual são dispostos os elementos de bloqueio 15 ou elementos do compartimento 23, evita-se a penetração do compartimento 24. Essa vantagem também é válida para as modalidades acima mencionadas.
[069] A disposição de estator de acordo com a invenção pode compreender, por conseguinte, as travas dentadas 9, que permitem um bloqueio dos dentes do estator 1 na placa de retorno 10 e ao mesmo tempo, um bloqueio contra uma torção, inclinação e/ou elevação da disposição de estator, então resultante, no sentido axial
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11, sentido radial 13 e sentido circunferencial 12. Os exemplos denominados das disposições de estator na descrição da Figura 2 a Figura 5 podem ser concretizados individualmente ou em combinação com a formação de pelo menos uma trava dentada 9 com pelo menos um elemento do compartimento 23, pelo que, a disposição de estator pode ser unida em união positiva a um compartimento 24. Essa junção é realizada preferencialmente de forma removível.
[070] Os exemplos de modalidade mostram variantes de modalidade possíveis, sendo neste ponto observado, que a invenção não está limitada às variantes de modalidade especialmente representadas, mas sendo também possíveis diversas combinações das variantes de modalidade entre si, e estas possibilidades de variação se devem, devido à teoria de trato técnico com invenções realizadas, a capacidade da pessoa versada ativa nesta área técnica.
[071] O âmbito de proteção é determinado pelas reivindicações. A descrição e as figuras, no entanto, devem ser consultadas para a interpretação das reivindicações. Características individuais e combinações de características dos diferentes exemplos de modalidade ilustrados e descritos podem representar soluções inventivas autónomas. A tarefa base das soluções inventivas autónomas pode ser depreendida da descrição.
[072] Todas as informações sobre faixas de valores na descrição concreta devem ser entendidos de modo que as mesmas podem abranger quaisquer ou todas as subdivisões dessas faixas, por exemplo, a indicação de 1 a 10 deve ser entendido de forma que estão abrangidas todas as faixas parciais, a partir do limite inferior de 1 até o limite superior 10, quer dizer, todas as faixas parciais começam com um limite inferior de 1 ou maior e terminam com um limite superior de 10 ou inferior, por exemplo, 1 a 1,7, ou 3,2 a 8,1, ou 5,5 a 10.
[073] Por fim, para que conste, deve ser apontado que, para um melhor entendimento da construção, elementos foram ilustrados parcialmente fora da escala e/ou ampliados e/ou diminuídos.
LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS dentes do estator
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21/21 cabeça dentada superfície de corte transversal da cabeça núcleos dentados superfície de corte transversal do núcleo base do dente superfície de corte transversal da base enrolamento de bobina trava dentada placa de retorno sentido axial sentido circunferencial sentido radial admissão elementos de bloqueio suporte de enrolamento cavidade superfície do corte transversal da cavidade isolamento meio de suporte suporte cavidade de compartimento elemento do compartimento compartimento
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Claims (17)
1. Disposição de estator para uma máquina de fluxo axial que compreende um estator com uma pluralidade de dentes do estator (1), cujos dentes do estator (1) são distribuídos concentricamente no sentido circunferencial (12) e dispostos separados no sentido axial (11) por um rotor através de uma coluna de ar, cujos dentes do estator (1) compreendem duas seções terminais opostas no sentido axial (11) e um núcleo dentado (4) entre as seções terminais, e sendo que cada núcleo dentado (4) apresenta uma superfície de corte transversal do núcleo (5) e é revestido com pelo menos um enrolamento de bobina (8), e sendo que a primeira seção terminal de cada dente do estator voltada para o rotor (1) é formada como cabeça dentada (2), cuja superfície de corte transversal da cabeça (3) é maior que a superfície de corte transversal do núcleo (5) , e sendo que a segunda seção terminal de cada dente do estator afastada do rotor (1) é formada como base do dente (6) com uma superfície de corte transversal da base (7) que é unida a uma placa de retorno (10), caracterizada por a cabeça dentada (2) de cada dente do estator (1) assim como a placa de retorno (10) apresentarem, respectivamente, pelo menos uma admissão (14) para pelo menos uma trava dentada (9), e cada dente do estator (1) ser unido bloqueado por meio de pelo menos uma trava dentada (9) à placa de retorno (10) pelo menos no sentido axial.
2. Disposição de estator, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a cabeça dentada (2), o núcleo dentado (4) e a base do dente (6) serem formados em uma só peça como dente do estator (1).
3. Disposição de estator, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o dente do estator (1) consistir em cabeça dentada (2), núcleo dentado (4) e base do dente (6) e/ou as placas de retorno (10) serem formados a
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2/3 partir de um material compósito magnético leve.
4. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por a pelo menos uma trava dentada (9) apresentar elementos de bloqueio (15), que são formados complementares em forma e função a pelo menos uma admissão (14) da cabeça dentada (2) e da placa de retorno (10).
5. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por a pelo menos uma admissão (14) ser disposta na cabeça dentada (2) no sentido radial (13) externo e/ou interno e/ou no sentido circunferencial (12).
6. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a placa de retorno (10) apresentar, complementares à base do dente (6), cavidades (17) complementares em forma, cuja superfície do corte transversal da cavidade (18) corresponde essencialmente à superfície de corte transversal da base (7).
7. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por pelo menos um dente do estator (1) ser bloqueado adicionalmente em sua base do dente (6) com a placa de retorno (10) por uma junta adesiva.
8. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por pelo menos uma trava dentada (9) ser formada de tal modo que o dente do estator (1) possa ser unido, livre de folga, mediante exercício de uma força de tensão prévia, à placa de retorno (10).
9. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por a trava dentada (9) ser formada como braçadeira e ser disposta estendendo-se pelo menos de um lado do dente do estator (1) entre o dente do estator (1) e o enrolamento de bobina (8).
10. Disposição de estator, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a trava dentada (9) ser formada como suporte de enrolamento isolante elétrico (16) entre o enrolamento de bobina (8) e o núcleo dentado (4) e/ou
Petição 870190034282, de 10/04/2019, pág. 28/29
3/3 a cabeça dentada (2) e/ou a placa de retorno (10).
11. Disposição de estator, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por a trava dentada (9) ser formada como suporte de enrolamento isolante elétrico (16) na forma de uma peça moldada por injeção de material sintético que envolve pelo menos parte do núcleo dentado (4).
12. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a trava dentada (9) ser formada em forma de segmento anular no sentido circunferencial (12) de tal modo que pelo menos dois dentes do estator (1) possam ser unidos em conjunto à placa de retorno (10).
13. Disposição de estator, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a trava dentada (9) ser formada fechada no sentido circunferencial (12) de tal modo que todos os dentes do estator (1) possam ser unidos em conjunto com a placa de retorno (10).
14. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por pelo menos uma trava dentada (9) apresentar, no sentido circunferencial (12), elementos de bloqueio (15) formados opostos e ser disposta no sentido circunferencial (12), entre dois dentes do estator adjacentes (1).
15. Disposição de estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por pelo menos uma trava dentada (9) ser formada de tal modo que a disposição de estator possa ser unida, de forma preferida, acoplada em união positiva a um compartimento (24).
16. Máquina de fluxo axial caracterizada por compreender um compartimento (24), um estator e pelo menos um rotor, sendo que o estator apresenta uma disposição de estator, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, e sendo que a disposição de estator do estator existe unida preferivelmente removível ao compartimento (24).
17. Máquina de fluxo axial, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada por o compartimento (24) apresentar pelo menos um meio de suporte (20).
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