IT201800003218U1 - Motore brushless a magneti permanenti - Google Patents

Description

MOTORE BRUSHLESS A MAGNETI PERMANENTI

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un motore brushless a magneti permanenti.

In particolare, tale motore è del tipo presentante una elettronica integrata per alimentazione da batteria a 24V, per l’azionamento di pompe oleodinamiche ad alta pressione o compressori aria o per la movimentazione diretta di cinghie o pulegge o cremagliere su veicoli mobili ed applicazioni simili.

Attualmente nei veicoli mobili con allestimenti con gru, cestelli, sponda mobile di sollevamento, raccolta rifiuti, ecc.., per la movimentazione dei carichi, si utilizzano normalmente motori a corrente continua, a spazzole, che presentano elevate perdite di commutazione sul collettore, usura delle stesse spazzole (necessità di frequenti manutenzioni) e scarsa efficienza.

Alcuni anni fa sui veicoli mobili sono stati introdotti i primi motori asincroni trifasi controllati da Inverter; questo è stato senza dubbio un passo avanti significativo per il miglioramento dell’efficienza e la durata dei motori, ma con alcuni limiti legati alla natura del motore, in particolare allo scorrimento (normale nel motore asincrono appunto) che determina una riduzione dell’efficienza alle basse frequenze.

Altre soluzioni, utilizzate in applicazioni residuali, prevedono l'impiego di sistemi con motore brushless ed elettronica separata, con la necessità di eseguire cablaggi tra azionamento e motore (che determinano cadute di tensione) e tra encoder ed azionamento (cablaggi complessi, con numerosi fili e soggetti a disturbi elettromagnetici).

Il compito del presente trovato è quello di realizzare un motore brushless a magneti permanenti. che sia in grado di migliorare la tecnica nota in uno o più degli aspetti sopra indicati.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato è quello di fornire un motore brushless a magneti permanenti ad elevata efficienza e che presenti un'elevata semplicità di cablaggio.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un motore brushless a magneti permanenti che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un motore brushless a magneti permanenti secondo la rivendicazione 1, opzionalmente dotato di una o più delle caratteristiche delle rivendicazioni dipendenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del motore brushless a magneti permanenti secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra una vista prospettica dal lato dell’albero di un motore secondo il trovato;

la figura 2 illustra una vista prospettica dal lato dell’azionamento di un motore secondo il trovato;

la figura 3 è una vista dal lato dell’azionamento di un motore secondo il trovato; la figura 4 rappresenta una vista dal lato dell’albero di un motore secondo il trovato;

la figura 5 rappresenta una sezione del motore lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia V-V di figura 4; mentre

la figura 6 rappresenta una sezione del motore lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia VI-VI di figura 3.

Con riferimento alle figure citate, il motore brushless secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un motore a magneti permanenti di tipo sincrono, comprendente un rotore 10 e uno statore 20 definente una pluralità di cave e di bobine avvolte a settori.

Lo statore 20 è alloggiato all'interno di una carcassa in materiale termicamente conduttore 30, tipicamente in alluminio.

Secondo il presente trovato, il motore brushless 1 comprende una scheda elettronica integrata 50 per l'azionamento del motore 1.

La scheda elettronica 50 è, in particolare, supportata direttamente dal motore 1.

Opportunamente, è prevista una linea di alimentazione collegata ad un dispositivo di accumulo a batteria.

Preferibilmente, il motore 1 presenta mezzi di connessione rapida tra la linea di alimentazione e il motore brushless.

Convenientemente, sui terminali delle bobine, sono collegati stabilmente i terminali della scheda elettronica 50.

In particolare, la scheda elettronica 50 comprende una scheda di potenza 51 a mosfet con cadute di tensione praticamente nulle nel collegamento all’avvolgimento di statore.

Vantaggiosamente, la scheda di potenza 51 è vincolata sulla carcassa in materiale termicamente conduttore 30 dello statore 20 attraverso una pluralità di viti di fissaggio.

Il collegamento tra la scheda di potenza 51 e la carcassa in materiale termicamente conduttore 30 è atto a facilitare lo scambio termico di calore tra la scheda di potenza 51 e la carcassa in materiale termicamente conduttore 30.

In particolare, la scheda di potenza 51 è associata a due colonnette 61, 62 di ottone nichelato (o di altro materiale elettricamente conduttore) definente i terminali per il collegamento alla linea di alimentazione.

Le suddette colonnette 61, 62 fuoriescono dalla testata 1a del motore 1, dalla parte del coperchio e sono configurate per fare tenuta sul carter termoplastico di copertura 11 mediante guarnizioni O-Ring.

La scheda di potenza 51 è connessa operativamente ad una scheda logica 52, attraverso una serie di pin e di colonnette di fissaggio meccanico 55.

La scheda logica 52 comprende un microprocessore, un modulo radio ricetrasmettitore ed altri circuiti integrati logici e definisce morsetti di collegamento degli ingressi/uscite logici.

Vantaggiosamente, la scheda logica 52 è alloggiata nel carter termoplastico 11, di materiale elettricamente isolante.

Preferibilmente è previsto, in corrispondenza del carter termoplastico di copertura 11 almeno un tappo di sfiato a membrana semipermeabile 71 in materiale impermeabile atto a consentire il passaggio dell’aria ma non di acqua o polveri e definente zone di indebolimento per l'eventuale foratura per i pressacavi 73, 74 per ingresso/uscita di cavi di comunicazione, retroazione e controllo del motore.

Vantaggiosamente, sempre in corrispondenza del carter termoplastico di copertura 11, si può prevedere almeno un secondo tappo a membrana semipermeabile 72, il quale è atto a consentire il passaggio dell’aria ma non di acqua o polveri e garantendo il ricambio dell’aria entrante/uscente dal primo tappo 71.

Convenientemente, quando il motore 1 funziona da freno, è atto a rigenerare l’energia attraverso l’azionamento che ricarica i mezzi di accumulo.

Preferibilmente, sul carter termoplastico di copertura 11 è definita un'interfaccia utente con display 80 a bordo.

In questo caso, posteriormente al display 80 è disposta una scheda di azionamento 90, operativamente collegata ai pulsanti del display 80 e a sua volta associata, ad esempio tramite un cavo flessibile, alla scheda logica 52.

Preferibilmente, il display 80 può essere ricoperto, verso l'esterno, da una pellicola di protezione 83.

Il motore 1 comprende un albero 100 solidale al rotore 10, il quale è a sua volta solidale in rotazione ad un magnete 53, con magnetizzazione diametrale.

In questo modo è possibile effettuare la lettura di posizione angolare dell’albero 100 del rotore tramite un encoder 54 integrato e supportato direttamente dalla scheda logica 52, tale encoder 54 essendo affacciato direttamente al magnete 53.

E' possibile prevedere che il carter di materiale termoplastico di copertura risulti ceco.

In questo caso l’interfaccia utente viene demandata ad un tastierino con display, led e pulsanti, con rice-trasmettitore radio (senza fili) per la comunicazione a distanza con la scheda di azionamento. Questo tastierino radio viene fornito a parte e non risulta raffigurato nel disegno.

E' possibile prevedere che il carter termoplastico di copertura 11 presenti inoltre mezzi di fissaggio di una ventola di espulsione dell’aria calda interna e di protezione mediante uno filtro.

Opzionalmente, è possibile prevedere, accanto al tappo di sfiato a membrana semipermeabile 71, un potenziometro 81 per regolare la velocità del motore ed un selettore 82 per comandare il senso di rotazione dell'albero 100.

Il funzionamento di un motore secondo il trovato discende in modo evidente da quanto sopra descritto.

Tale motore trova applicazione in un’ampia varietà di macchinari alimentati da batteria a 24Vdc, quali veicoli mobili con allestimenti con gru, cestelli, sponda mobile di sollevamento, raccolta rifiuti, carrelli elevatori, transpallet elettrici, per l’azionamento diretto di ruote, pompe oleodinamiche ad alta pressione o compressori aria o la movimentazione diretta di cinghie o puleggie o cremagliere.

In particolare tale motore si presenta come una evoluzione notevole dei motori tradizionali a corrente continua (a spazzole) mantenendo la stessa semplicità di installazione e cablaggio, ma con una possibilità enormemente aumentata di controllo, grazie all’azionamento elettronico integrato, parametrizzabile dal cliente, e con una efficienza prossima al 95%, non paragonabile con l’efficienza dei comuni motori in corrente continua e in AC che vengono normalmente impiegati per le stesse applicazioni.

Questa efficienza porta ad un notevole vantaggio in termini di conservazione della carica delle batterie dei veicoli, e riduzione degli ingombri e dei pesi dei medesimi.

Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.Motore brushless a magneti permanenti di tipo sincrono, comprendente un rotore e uno statore definente una pluralità di cave e di bobine avvolte a settori, detto statore essendo alloggiato all'interno di una carcassa in materiale termicamente conduttore, caratterizzato dal fatto di comprendere una scheda elettronica integrata per l'azionamento di detto motore e supportata direttamente dalla carcassa in materiale termicamente conduttore, essendo prevista una linea di alimentazione collegata ad un dispositivo di accumulo a batteria. 2.Motore brushless secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di connessione rapida tra detta linea di alimentazione e detto motore brushless. 3.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, sui terminali di dette bobine, sono collegati stabilmente i terminali di detta scheda elettronica. 4.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda elettronica comprende una scheda di potenza a mosfet. 5.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda di potenza è vincolata sulla carcassa in materiale termicamente conduttore di detto statore attraverso una pluralità di viti di fissaggio. 6.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il collegamento tra detta scheda di potenza e detta carcassa in materiale termicamente conduttore è atta a facilitare lo scambio termico di calore tra detta scheda di potenza e detta carcassa in materiale termicamente conduttore. 7.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda di potenza è associata a due colonnette di ottone nichelato od altro materiale elettricamente conduttore definenti detti terminali per il collegamento a detta linea di alimentazione. 8.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette colonnette fuoriescono dalle testate di detto motore, per fare tenuta su un carter termoplastico di copertura mediante guarnizioni O-Ring. 9.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda di potenza è connessa operativamente ad una scheda logica, attraverso una serie di pin e di colonnette di fissaggio meccanico. 10.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda logica comprende un microprocessore, un modulo radio ricetrasmettitore ed altri circuiti integrati logici e definisce morsetti di collegamento degli ingressi/uscite logici. 11.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta scheda di azionamento è alloggiata in detta carcassa in materiale termicamente conduttore, essendo previsto in corrispondenza di detto carter termoplastico di copertura almeno un tappo di sfiato in materiale semipermeabile atto a consentire lo sfiato dell’aria calda interna ma non di acqua o polveri e definente zone di indebolimento per l'eventuale foratura per i pressacavi per ingresso/uscita di cavi di comunicazione, retroazione e controllo del motore. 12.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dalla possibilità di comprendere almeno un secondo tappo a membrana semipermeabile atto a consentire il ricambio dell’aria entrante/uscente dal primo tappo analogo, impedendo il passaggio di acqua o polveri. 13.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore, quando funziona da freno, è atto a rigenerare l’energia attraverso l’azionamento che ricarica detti mezzi di accumulo. 14.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto carter termoplastico di copertura presenta un'interfaccia utente con display a bordo. 15.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto coperchio presenta mezzi di fissaggio di una ventola di espulsione dell’aria. 16.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un albero solidale al rotore e solidale in rotazione ad un magnete, detta scheda logica supportando un encoder affacciato a detto magnete per effettuare la lettura di posizione angolare di detto albero. 17.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto carter termoplastico di copertura dell’azionamento è cieco ed il controllo dell’utente si effettua mediante una tastiera che comunica con l’azionamento tramite ricetrasmettitore radio. 18.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’azionamento integrato può essere governato attraverso comandi remoti via cavo oppure bus di comunicazione seriale via cavo configurabile secondo numerosi protocolli, fuoriuscenti da appositi pressacavi. 19.Motore brushless secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’azionamento integrato può essere controllato mediante un selettore del senso di rotazione ed un potenziometro per la regolazione di velocità del motore, fissati sul carter.