ITMI962270A1 - Macchina elettrica rotante con un dispositivo per la riduzione del rumore generato - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Macchina elettrica rotante con un dispositivo per la riduzione del rumore generato"

Riassunto del trovato

Macchina elettrica rotante (1), con un dispositivo per la riduzione del rumore comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico (6) ed una carcassa (3) statorica, prevedendo che elementi elastici (7) sono interposti tra il nucleo magnetico (6) e la carcassa statorica (3).

(Figura 1).

Descrizione del trovato

L'invenzione concerne una macchina elettrica rotante con un dispositivo per la riduzione del rumore generato, comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico ed una carcassa statorica.

E' noto che una macchina elettrica rotante prevede un rotore supportato da cuscinetti collegati ad uno statore, poggiante mediante una carcassa ad un basamento e può essere attrezzata con un convertitore elettronico a frequenza variabile per l'alimentazione elettrica.

E' anche noto che le macchine elettriche rotanti comandate da convertitori elettronici a frequenza variabile sono più adattabili alle diverse condizioni di esercizio delle macchine elettriche alimentate alla frequenza fissa di rete.

Queste macchine elettriche hanno però lo svantaggio di essere più rumorose.

Infatti le grandezze elettriche di alimentazione delle macchine elettriche, da cui discendono le forze elettromagnetiche che movimentano le parti rotanti, hanno uno spettro armonico molto denso ed esteso a frequenze interessanti un ampio campo sonoro. Le forze elettromagnetiche derivanti, di tipo alternato influenzano gli inserti strutturali meccanici della macchina elettrica rotante dando origine all'emissione di indesiderato rumore. Questo rumore si divide in un rumore del tipo strutturale, cioè una vibrazione delle superfici della macchina e del basamento, ed un rumore del tipo aereo, cioè onde sonore generate dalle superfici vibranti.

Essendo sempre più sentita la necessità di ridurre il rumore negli ambienti di lavoro e nei mezzi di trasporto, soprattutto se destinati al trasporto di passeggeri, ed essendo per ovvie ragioni, vitale la riduzione del rumore aereo e del rumore strutturale in veicoli militari, il rumore- generato dalle note macchine elettriche rotanti costituisce una limitazione al loro utilizzo.

Attualmente vengono ridotte le vibrazioni, trasmesse dai macchinari rotanti alle strutture portanti, mediante l'interposizione tra i piedi della macchina elettrica ed il basamento di inserti elastici antivibranti.

Questa soluzione non impedisce alle forze generate all'interno della macchina elettrica rotante di mettere in vibrazione le superiici esterne della macchina, producendo indesiderate onde sonore.

Scopo della presente invenzione è di ovviare agli inconvenienti dello stato della tecnica ed in particolare di ridurre le vibrazioni che si trasmettono all'esterno del macchinario rotante, sia come onde sonore che come vibrazioni al basamento ed alla struttura portante.

Gli scopi del trovato vengono raggiunti mediante una macchina elettrica rotante, con un dispositivo per la riduzione del rumore generato, comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico ed una carcassa statorica, caratterizzata dal fatto che tra il nucleo magnetico e la carcassa statorica sono interposti inserti elastici.

Al fine di distribuire in modo uniforme sugli inserti elastici il peso del nucleo magnetico di statore e le forze elettrodinamiche alternate generate nello statore, gli inserti elastici sono disposti, nella carcassa statorica, lungo tutta la circonferenza.

Si realizza così vantaggiosamente un letto di supporto elastico sul quale appoggia il nucleo magnetico di statore. In una forma realizzativa vantaggiosa gli inserti elastici sono supportati circonferenzialmente lungo anelli di supporto del nucleo magnetico.

Vantaggiosamente gli inserti elastici appoggiano in sedi realizzate sulla carcassa statorica.

Con ulteriore vantaggio gli inserti elastici hanno forma ad arco.

E' un ulteriore vantaggio il fatto che gli inserti elastici sono uniti con la sede presente nella carcassa statorica con accoppiamento geometrico.

Dovendo sorreggere dei carichi anche elevati diretti sia radialmente che tangenzialmente che assialmente alla macchina elettrica rotante, gli inserti elastici sono realizzati come corpi compositi.

Vantaggiosamente gli inserti elastici sono realizzati con strati di materiale elastico, come il materiale sintetico o la gomma naturale, interposti a strati di materiale solido e rigido.

Vantaggiosamente gli inserti elastici presentano sezione a V.

Per permettere la facile sostituzione degli inserti elastici, ad esempio a causa di deterioramenti termici dei materiali elastici, e per ridurre i tempi di fermomacchina, gli inserti elastici sono collegati agli anelli di supporto del nucleo magnetico in modo amovibile.

Vantaggiosamente la sede realizzata sulla carcassa statorica presenta aperture laterali con forme ad arco di grandezza corrispondente agli inserti elastici.

Vantaggiosamente le sedi in cui sono appoggiati gli inserti elastici sono delimitate da due pezzi che dividono la sede lontigudinalmente in due metà e che i pezzi posti sui lati della macchina elettrica rotante sono a forma di arco e sono amovibili.

Nel caso la macchina elettrica rotante non sia lateralmente completamente accessibile, quando è istallata per l'esercizio, vantaggiosamente le sedi presenti sulla carcassa statorica formano una guida e nella guida sono appoggiati in modo scorrevole gli inserti elastici permettendo al nucleo magnetico di statore di ruotare portando nella zona accessibile della macchina elettrica rotante la parte dello statore su cui si deve operare.

I vantaggi del presente trovato sono da ravvisare principalmente nella riduzione del rumore strutturale tramite l'assorbimento della vibrazione trasmessa alla carcassa statorica e quindi al basamento della macchina elettrica rotante e una riduzione del rumore aereo generato dalla carcassa statorica.

L'oggetto, concepito secondo la presente invenzione, sarà in seguito descritto più dettagliatamente ed illustrato in una forma di esecuzione data, solo a titolo di esempio nei disegni allegati, nei quali:

la figura 1 illustra schematicamente in sezione trasversale la macchina elettrica rotante;

la figura 2 illustra, in vista frontale, un inserto elastico;

la figura 3 illustra, in vista laterale, un inserto elastico;

la figura 4 illustra, in una sezione laterale, un inserto elastico montato su una macchina elettrica;

la figura 5 illustra in sezione, un montaggio alternativo degli inserti elastici;

la figura 6 illustra, in vista laterale, un settore di macchina elettrica.

Dalla figura 1 si possono rilevare i principali componenti della macchina elettrica rotante come ad esempio un motore elettrico o un generatore di elevata potenza, macchina che è complessivamente indicata con 1. I percorsi di propagazione delle vibrazioni prodotte dalle forze elettromagnetiche generate al traferro 2, sono indicate schematicamente con (V).

Una carcassa di statore 3 appoggia mediante piedi 4 e con noti inserti antivibranti su un basamento 5.

Tra il nucleo magnetico 6 di statore e la carcassa 3 sono previsti degli inserti elastici 7.

Gli inserti elastici 7 sono presenti su più sezioni trasversali del nucleo magnetico 6 di statore, ad esempio su due anelli di supporto 8 posti alle estremità dello statore 6.

Gli inserti elastici 7 hanno forma ad arco e sono distribuiti lungo tutta la circonferenza dell'anello di supporto 8 con simmetria circolare formando un letto elastico per il suppporto del nucleo magnetico 6 di statore.

All'interno del nucleo magnetico 6 di statore è inserito il rotore 9 poggiante su noti cuscinetti, non illustrati, supportati dalla carcassa 3.

Dalle figure 2, 3 e 4 si può rilevare una possibile forma d'esecuzione dell'inserto elastico 7. L'inserto elastico 7 presenta vantaggiosamene un fusto 20 avente sezione a V. Sulla sommità dei lati del fusto è posto, ad esempio mediante incollaggio, un tassello 21 in materiale elastico, come un materiale sintetico o la gomma naturale. Superiormente al tassello 21 è applicata una lamella 22 metallica. Nel corpo del fusto 20 è realizzata una sede 23 (figura 3) a sezione rettangolare. Con l'ausilio della sede 23 l'inserto elastico 7 è assemblato all'anello di supporto 8 del nucleo magnetico di statore 6. Sul fusto 20 dell'inserto elastico 7, lateralmente alla sede 23 per l'anello di supporto 8, sono previsti dei fori 30, 31, 32 per spine 33 di centraggio e viti 34 di collegamento.

La forma a V della sezione del fusto 20 dell'inserto elastico 7 permettere di sopportare e smorzare le sollecitazioni sia di tipo radiale che assiale provenienti dal nucleo magnetico 6 di statore.

La sede 40 per l'inserto elastico presente sulla carcassa 3 è delimitata da due pezzi che chiudono la sede longitudinalmente in due metà. La metà della sede 40 rivolta verso il lato esterno della macchina elettrica 1 rotante può essere rimossa in corrispondenza dell'inserto elastico 7 realizzando un'apertura ad arco sufficiente per estrarre l'inserto elastico 7 guando è scollegato dall'anello di supporto 8.

Gli inserti elastici 7, vantaggiosamente, realizzano dei pattini che scorrono sulle sedi formanti guide permettendo al nucleo magnetico di statore 6 di ruotare attorno al suo asse trattenuto e guidato da mezzi di vincolo e rotazione, come ad esempio una vite senza fine e una cremagliera, non illustrati.

Le figure 5 e 6 rappresentano una realizzazione alternativa della sede 40 presente sulla carcassa 3 per gli inserti elastici 7 realizzati a guisa di pattini.

La sede 40 è realizzata in un unico pezzo. Lungo la circonferenza presenta, superiormente e sul lato rivolto verso .l'esterno della macchina 1, un'apertura 60 sufficientemente ampia da permettere di estrarre dal fronte della macchina l'inserto elastico 7 che si desidera sostituire.

L'inserto elastico 7 rappresenta l'unico mezzo di collegamento tra la parte attiva dello statore, ovvero il nucleo .magnetico di statore 6, e la struttura di supporto dell'intera macchina, ovvero la carcassa 3 di statore.

Il tassello 21 in materiale elastico degli inserti elastici 7 viene dimensionato in modo tale da permettere di fissare lo statore 6 alla carcassa 3 e nel medesimo tempo di attenuare il livello vibratorio generato delle forze elettromagnetiche al traferro.

Per questo l'inserto elastico 7 viene progettato staticamente per sostenere il peso del nucleo magnetico di statore 6, dinamicamente per smorzare ed attenuare le vibrazioni (V) generate dalle forze (F) elettromagnetiche al traferro (2) e termicamente per sopportare i regimi termici presenti nella macchina 1 elettrica rotante.

Proprio a causa della sollecitazione termica il tassello 21 in materiale, ad esempio sintetico o in gomma naturale dell'inserto elastico 7 si deteriora col tempo. E' prevista, quindi, la possibilità di sostituire gli inserti elastici 7.

Rimossa la metà esterna 41 dal settore circolare della sede 40, corrispondente all'inserto elastico 7 da sostituire, è possibile scollegare l'inserto elastico 7 dagli anelli di supporto 8 del nucleo magnetico di statore 6 ed estrarre l'inserto elastico 7 dalla sede 40 presente sulla carcassa 3 di statore.

Nel caso gli inserti elastici 7 realizzino dei pattini per la rotazione del nucleo magnetico di statore 6, gli inserti elastici 7 da sostituire vengono portati, con la rotazione del nucleo magnetico di statore 6, in corrispondenza dell'apertura 60 presente sul fronte della sede 40 della carcassa 3 di statore e guindi scollegati dagli anelli di supporto 8 ed estratti.

Il funzionamento sarà di seguito descritto con la figura 1. Nel traferro 2, presente tra il rotore 9 e lo statore 6, vengono generate dal campo elettromagnetico le forze che determinano un'indesiderata vibrazione (V) dello statore 6. La vibrazione (V) si trasmette, fortemente filtrata ed attenuata, dagli inserti elastici 7, alla carcassa 3 e tramite i piedi 4 della carcassa 3, ulteriormente filtrata ed attenuata, viene trasmessa al basamento 5.

In quésto modo la superficie esterna della carcassa 3, sollecitata da una ridotta vibrazione (V), genera delle onde sonore (S) attenuate ed in una banda di frequenza più limitata che si propagano nell'aria circostante la macchina

Claims (14)

1. Rivendicazioni 1. Macchina elettrica (1) rotante, con un dispositivo per la riduzione del rumore generato, comprendente uno statore composto da un nucleo magnetico (6) ed una carcassa (3) statorica, caratterizzata dal fatto che tra il nucleo magnetico (6) e la carcassa statorica (3) sono interposti inserti elastici (7).
2. 2 . Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) sono disposti nella carcassa (3) statorica, lungo tutta la circonferenza.
3. 3. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che gli inserti elstici realizzano un letto di supporto elastico sul quale appoggia il nucleo magnetico (6) di statore.
4. 4. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) sono supportati circonferenzialmente lungo anelli di supporto (8) del nucleo magnetico (6) di statore.
5. 5. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) appoggiano in sedi (40) realizzate sulla carcassa (3) statorica.
6. 6. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) hanno forma ad arco.
7. 7. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che gli inserti (7) sono assemblati con la sede (40) presente nella carcassa (3) statorica con un accoppiamento geometrico.
8. 8. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) sono realizzati come corpi compositi.
9. 9. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici sono realizzati con strati di materiale elastico interposti a strati di materiel solido e rigido.
10. 10. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) presentano sezione a V.
11. 11. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che gli inserti elastici (7) sono assemblati con gli anelli di supporto (8) del nucleo magnetico (6) di statore in modo amovibile.
12. 12. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che le sedi (40) presenti sulla carcassa (3) statorica formano una guida in cui appoggiano in modo scorrevole gli inserti elastici (7).
13. 13. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che la sede (40) realizzata sulla carcassa (3) statorica presenta aperture laterali (60) a forma di arco con dimensioni corrispondenti agli inserti elastici (7).
14. 14. Macchina elettrica (1) rotante, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che le sedi (40) sono delimitate da due pezzi che dividono le sedi (40) longitudinalmente, che i pezzi (41) posti sui lati della macchina elettrica (1) rotante sono a forma di arco e sono amovibili.