BR102018072562A2 - Máquina de fluxo axial - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a uma máquina de fluxo axial, com um conjunto (12) dimensionalmente estável, com um eixo de má-quina (3), com um rotor (2) fixado no eixo de máquina (3), que apresenta um cubo de rotor (6), ímãs permanentes (7.1, 7.2) dispostos em forma de círculo em torno do eixo de máquina, um adesivo (9) e um supor-te (8) disposto no perímetro externo (2.1) do rotor (2), e que circunda o mesmo de modo fechado, e que carrega os ímãs permanentes (7.1, 7.2) com uma força de aperto (fr) dirigida radialmente para dentro, e com estatores (4, 5) dispostos nos dois lados do rotor (2), caracterizada pelo fato de que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) estão assentados sobre o cubo de rotor (6) através de primeiras juntas adesivas (10.1) dotadas de adesivo (9) e que se unem uma na outra através de segundas juntas adesivas (10.2) dotadas de adesivo, sendo que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) formam o cubo de rotor (6), o suporte e o adesivo (9) o conjunto (12) dimensionalmente estável, cuja estabilidade dimensional radial e axial é determinada, substancialmente, pela força de aperto (fr) radial do suporte (8) sobre os ímãs permanentes (7.1, 7.2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÁQUINA DE FLUXO AXIAL.

[0001] A invenção refere-se a uma máquina de fluxo axial, com um conjunto com dimensões estáveis, com um eixo de máquina, com um rotor fixado no eixo de máquina 3, que apresenta um cubo de rotor, ímãs permanentes dispostos em forma de círculo em torno do eixo de máquina, um adesivo e um suporte 8 disposto no perímetro externo do rotor, circundando o mesmo de modo fechado, que solicita os ímãs permanentes com uma força de aperto, e com estatores dispostos nos dois lados do rotor.

[0002] Para poder realizar um rotor de uma máquina de fluxo axial com baixa concentração de massa e inércia, é conhecido do estado da técnica (EP1203436A1) criar uma espécie de roda de raios de plástico reforçado por fibras, no qual estão embutidos por encaixe positivo e, com isso, encobertos, ímãs permanentes magnetizados. O plástico reforçado por fibras forma junto com os ímãs permanentes um conjunto de dimensões estáveis no rotor, que está conectado fixamente através de flanges com um eixo de máquina da máquina de fluxo axial. A unidade de dimensões estáveis está circundada de modo fechado no perímetro externo por um suporte formado como bandagem, que exerce sobre o conjunto de dimensões estáveis uma força de aperto radial, para resistir, pelo menos, às forças centrífugas. Desvantajosamente, para a união por encaixe positivo do conjunto são necessárias dimensões mais largas na roda de raios - o que limita a proporção em tamanho dos ímãs permanentes no rotor e, com isso, a potência do motor da máquina de fluxo axial. O uso de ímãs terrestres laterais - por exemplo de ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro de custos elevados - para compensação de uma potência de motor reduzida, é, portanto, indispensável, o que, consequentemente, entre outros, aumenta os custos de produção da máquina de fluxo axial.

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 5/21

2/8 [0003] A invenção, portanto, propôs-se a tarefa de modificar construtivamente uma máquina de fluxo axial da espécie narrada incialmente, de tal modo que, apesar de uma alta potência do motor e estabilidade, é possível uma produção a custo favorável.

[0004] A invenção soluciona a tarefa proposta pelas características da reivindicação 1.

[0005] Se os ímãs permanentes estiverem assentados sobre o cubo de rotor através de primeiras juntas adesivas dotadas de adesivo e unirem os ímãs permanentes um no outro através de segundas juntas adesivas dotadas de adesivo, é possível dispensar uma conexão por encaixe positivo, circundando os ímãs permanentes - com o que é criado um rotor realizado de modo particularmente compacto, com uma proporção elevada em volume magnético. Apesar da dispensa de uma conexão por encaixe positivo, não é necessário que se conte com uma capacidade de carga mecânica reduzida do rotor, uma vez que de acordo com a invenção, os ímãs permanentes, o cubo de rotor, o suporte e o adesivo formam o conjunto de dimensões estáveis, cuja estabilidade dimensional radial e axial é determinada, substancialmente, pela força de aperto radial do suporte sobre os ímãs permanentes. A conexão por encaixe positivo do adesivo pode, assim, ser descarregada mecanicamente, o que reduz o risco de uma falha de aderência ou coesão no adesivo. O suporte disposto no perímetro externo do rotor, descarrega, a saber, a conexão de adesivo, por exemplo, em relação a um cisalhamento ,que se forma devido à força magnética para o campo rotatório do estator, entre os ímãs permanentes. Esse suporte também pode abrir uma janela de temperatura mais ampla no rotor, uma vez que pela estabilidade de dimensões do rotor radial e axial, o adesivo é impedido a escoar. O rotor de acordo com a invenção pode, portanto, apesar de uma estrutura construtiva simples - pôr à disposição de modo estável - uma potência do motor particularmente alta.

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 6/21

3/8 [0006] A complexidade de construção do rotor pode ser reduzida adicionalmente, quando uma bandagem ou um anel de apoio aplicado por contração forma o suporte.

[0007] De preferência, é usada uma bandagem, para poder realizar o rotor com uma concentração de massa e inércia particularmente baixa.

[0008] A conexão entre o rotor e o eixo de máquina pode ser aperfeiçoada quando o cubo de estator apresenta em seção transversal um perfil externo poligonal, com bordas laterais, nas quais estão assentados ímãs permanentes através da primeira junta adesiva enchida com adesivo. Nesse caso, é concebível que vários ímãs permanentes estejam assentados sobre uma borda lateral em comum.

[0009] Se em cada borda lateral estiver assentado um ímã permanente através de uma junta adesiva enchida com adesivo, podem ser transmitidos altos torques - com o que a estabilidade da máquina de fluxo axial pode ser aumentada adicionalmente.

[0010] Um rotor de custo comparativamente mais favorável pode ser criado quando os ímãs permanentes consiste em um material de ferrita.

[0011] Uma potência de motor comparativamente alta pode ser possibilitada quando ímãs térreos laterais formam os ímãs permanentes.

[0012] Se o rotor apresentar várias coberturas de um material composto de pó magnético macio, que estão previstas sobre os lados largos dos ímãs, podem ser reduzidas perdas por correntes turbulentas no rotor - particularmente, quando ímãs terrestres laterais formam os ímãs.

[0013] Se o adesivo for elástico macio, o mesmo pode absorver dilatações térmicas diferentes e, desse modo, impedir tensões térmicas nos ímãs permanentes. Dessa maneira também podem ser redu

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 7/21

4/8 zidos o risco de ruptura e aumentada adicionalmente a estabilidade da máquina de fluxo axial. Particularmente, para esse fim, pode distinguirse um adesivo de silicone elástico macio como adesivo.

[0014] Um conjunto particularmente estável em dimensões pode ser criado, quando o adesivo é um adesivo de resina de epóxido. Além disso, pode ser criado com isso um conjunto mais rígido, cuja frequência de ressonância pode ser deslocada para áreas não críticas do rotor, que pode aumentar adicionalmente a resistência da máquina de fluxo axial. De preferência, o adesivo de resina de epóxido apresenta um sistema de dois componentes na base de resina de epóxido e endurecedor. De preferência, esse adesivo de resina de epóxido apresenta um condensado de polimerização de bisfenol A e epicloridrina, para poder garantir um módulo E alto na conexão por encaixe positivo.

[0015] De preferência, as juntas adesivas apresentam uma medida de fenda máxima de 0,5 mm. Particularmente, pode mostrar-se vantajosa uma medida d fenda de 0,3 a 0,5 mm, para atuar de modo compensador sobre imprecisões de medida dos ímãs permanentes, mas não obstante, garantir uma conexão adesiva resistente.

[0016] A construção de máquina defluxo axial pode ser simplificada adicionalmente, quando os ímãs permanentes e das segundas juntas adesivas enchidas com adesivo formam um superfície periférica no rotor em forma cilíndrica, na qual está disposto o suporte. Além disso, isso pode facilitar uma previsão do suporte.

[0017] Se a superfície periférica do rotor tiver sido torneada com levantamento de aparas, particularmente, polida, isso pode evitar de maneira segura uma ruptura da superfície, por exemplo, por compressão e borda magnética. A estabilidade da máquina de fluxo axial pode, desse modo, ser aumentada adicionalmente, particularmente, quando o suporte estiver realizado como bandagem.

[0018] Nas figuras está representado mais detalhadamente, por

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 8/21

5/8 exemplo, o objeto da invenção por meio de uma variante de modalidade. Mostram:

Figura 1 uma vista lateral aberta sobre uma máquina de fluxo axial representada parcialmente, e

Figura. 2 uma vista em corte de acordo com II -II da figura

1.

[0019] A máquina de fluxo axial 1 representada, por exemplo, de acordo com a figura 1, apresenta um rotor 2, ume eixo de máquina 3 e dois estatores 4,5, dispostos nos dois lados do rotor 2.0 rotor 2 está fixado no eixo de máquina 3, mais precisamente através do cubo de rotor 6 assentado com união por encaixe positivo no eixo de máquina 3 do mesmo. Ao rotor 2 estão associados, além disso, ímás permanentes 7.1, 7.2,que estão dispostos em forma de círculo em torno do eixo de máquina.

[0020] Os ímãs permanentes 7,1, 7,2, estão magnetizados alternadamente, - pelo fato de que, por exemplo, dois ímãs permanentes adjacentes apresentam uma direção de magnetização inversa, o que está representado de acordo com a figura 2 em chanfrado diferente. As direções de magnetização dos ímãs permanentes 7.1, 7.2 estendem-se paralelamente ao eixo longitudinal do eixo de máquina 3.

[0021] Além disso, o rotor 2 apresenta o suporte 8, disposto no perímetro externo 2.1 do rotor 2 e circundando o mesmo de modo fechado. Esse suporte 8, realizado como bandagem 8.1 consiste em um material de fibras impregnado previamente, de preferência, fibras de vidro etc., que foram enrolados em direção circunferencial 2.3. Também é concebível que o material de fibras seja impregnado depois do enrolamento. O suporte 8 carrega os ímãs permanentes 7.1, 8.2 com uma força de aperto dirigida radialmente para dentro e atua contra a força centrífuga. O suporte 8 pode estar como anel de suporte aplicado por contração, o que não foi representado.

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 9/21

6/8 [0022] De acordo com a invenção os ímãs permanentes 7.1, 7.2 estão assentados sobre o cubo de rotor 6 através de primeiras juntas adesivas 10.1 e estão unidos um ao outro através de segundas juntas adesivas 10.2 - para esse fim, o adesivo 9 está previsto nas primeiras e segundas juntas adesivas 10.1, 10.2.Portanto, em uma área periférica em forma de anel de círculo o rotor 2 consiste, substancialmente, em ímãs permanentes 7.1, 7.2. Isso põe à disposição um volume magnético maximizado, para obter uma potência de motor particularmente alta.

[0023] A estabilidade mecânica do rotor 2, no entanto, não é prejudicada, nesse caso, porque os ímãs permanentes 7.1, 7.2, o cubo de rotor 6, o suporte 8 e o adesivo 9 formam um conjunto 12 de dimensões estáveis. Isso está garantido pelo fato de que a estabilidade dimensional do conjunto 12 é determiando, substancialmente, pela força de aperto radial Fr do suporte 8 sobre os ímãs permanentes 7.1, 7.2. Como o suporte 8 aperta os ímãs permanentes 7.1, 7.2 com o cubo de rotor 6, também a resistência da conexão por encaixe positivo do adesivo 9 perde em importância, de modo que a mesma pode satisfazer, substancial mente, uma função de distanciamento dos ímãs permanentes 7.1, 7.2 - por exemplo, para proteger os mesmos contra torção e, com isso, contra ruptura. A protensão de pressão do suporte 8 pode ser absorvida sem problemas pelos ímãs permanentes 7.1, 7.2. A força de aperto Fr é mais alta do que a força centrífuga sobre os ímãs permanentes 7.1, 7.2. Com isso, fica assegurado que a tensão de tração admissível dos ímãs permanentes 7.1,7.2 não seja excedida ou não levanta os mesmos. Portanto, a máquina de fluxo axial 1 não se distingue apenas por uma potência de motor particularmente alta, mas também por uma alta estabilidade.

[0024] Isso particularmente também pelo fato de que o adesivo 9 também é altamente resistente - particularmente, porque o mesmo

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 10/21

7/8 está realizado como adesivo de resina de epóxido. Além disso, essa conexão de adesivo pode vantajosamente deslocar a frequência de ressonância do rotor para áreas não críticas, o que pode aumentar adicionalmente a estabilidade da máquina de fluxo axial. Particularmente, nesse caso, pode distinguir-se um adesivo de resina de epóxido 9, por exemplo, um condensado de polimerização e bisfenol A e epicloridrina, sob adição de um endurecedor, por exemplo, do tipo EPH 161.

[0025] As primeiras e segundas juntas adesivas 10.1, 10.2 apresentam uma medida de fenda de 0,3 mm até 0,5 mm, com o que é garantido um apoio estável dos ímãs permanentes 7.1, 7.2 sobre o cubo de rotor 6.

[0026] Por esse modo de construção compacto do rotor 2, também é possível formar os ímãs permanentes de um material de ferrita. Isso reduz consideravelmente os custos do rotor 2 - de modo que é possibilitada uma máquina de fluxo axial 1 construída a custos favoráveis.

[0027] O cubo de rotor 6 apresenta em seção transversal um perfil externo poligonal com bordas laterais 13 - tal como está visível na figura 2. Sobre cada borda lateral 13 está assentado um ímã permanente 7.1, 7.2, em cada caso, com uma primeira junta adesiva 10.1, sendo que essas primeiras juntas adesivas 10.1 estão enchidas com adesivo 9. Com isso é obtida uma resistência à torção elevada dos ímãs permanentes 7.1,7.2 em relação ao cubo de rotor 6.

[0028] Além disso, o rotor 2 apresenta várias coberturas 14.1, 14.2 magnéticas macias, que estão previstas sobre os lados largos 15.1, 15.2 dos ímãs permanentes 7.1, 7.2 e que consistem em um material composto de pó magnético macio. Essas coberturas 14.1, 14.2 magnéticas macias, na verdade, ampliam a fenda de ar 15 entre os ímãs permanentes 7.1, 7.2 e os respectivos rotores 4, 5, mas, não obstante, desse modo, podem ser excluídos vantajosamente, efeitos de corrente

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 11/21

8/8 turbulenta, sobretudo também quando os ímãs permanentes 7.1, 7.2 estão formados como ímãs terrestres laterais.

[0029] Tal como pode ser visto na figura 2, os ímãs permanentes 7.1, 7.2 e as segundas juntas adesivas 10.2 enchidas com adesivo 9 formam uma superfície periférica 2.2 em forma cilíndrica no rotor 2, no qual o suporte 8 está disposto. Formados de modo construtivamente simples, os ímãs permanentes 7.1, 7.2 apresentam, substancialmente, uma forma trapezoidal isósceles, sendo que o lado da base mais longo apresenta uma forma em arco de círculo.

[0030] A superfície periférica 2.2 cilíndrica do rotor 2 está torneada com levantamento de aparas, particularmente polida, a saber, polida finamente, para poder excluir as cargas mecânicas especiais sobre o suporte 8. Uma alta estabilidade, mesmo a altos números de rotações pode ser obtida desse modo com a máquina de fluxo axial 1 de acordo com a invenção.

Claims (11)

1/2

REIVINDICAÇÕES

1. Máquina de fluxo axial, com um conjunto (12) com dimensões estáveis, com um eixo de máquina (3), com um rotor (2) fixado no eixo de máquina (3), que apresenta um cubo de rotor (6), ímãs permanentes (7.1, 7.2) dispostos em forma de círculo em torno do eixo de máquina, um adesivo (9) e um suporte (8) disposto no perímetro externo (2.1) do rotor (2), e que circunda o mesmo de modo fechado, que carrega os ímãs permanentes (7.1, 7.2) com uma força de aperto (Fr) dirigida radialmente para dentro, e com estatores (4, 5) dispostos nos dois lados do rotor (2), caracterizada pelo fato de que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) estão assentados sobre o cubo de rotor (6) através de primeiras juntas adesivas (10.1) dotadas de adesivo (9) e que se unem uma na outra através de segundas juntas adesivas (10.2) dotadas de adesivo, sendo que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) formam o cubo de rotor (6), o suporte e o adesivo (9) o conjunto (12) de dimensões estáveis, cuja estabilidade de dimensões radial e axial é determinada, substancialmente, pela força de aperto (Fr) radial do suporte (8) sobre os ímãs permanentes (7.1, 7.2).

2. Máquina de fluxo axial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma bandagem (8.1) ou um anel de apoio aplicado por contração forma o suporte (8).

3. Máquina de fluxo axial de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o cubo de rotor (6) apresenta em seção transversal um perfil externo poligonal com lados laterais (13), sobre as quais os ímãs permanentes (7.1, 7.2) estão assentados através da primeira junta adesiva (10.1) enchida com adesivo (9).

4. Máquina de fluxo axial de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que em cada lado lateral está assentado, em cada caso, um ímã permanente (7.1, 7.2) através de uma junta adesiva (10.1) enchida com adesivo (9).

Petição 870180157460, de 30/11/2018, pág. 13/21

2/2

5. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) consistem em um material de ferrita.

6. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que ímãs terrestres laterais formam os ímãs permanentes (7.1,7.2).

7. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o rotor (2) apresenta várias coberturas (15.1, 15.2) de um material composto em pó magnético macio, que estão previstas nos lados largos (15,1, 15,2) dos ímãs permanentes (7.1, 7.2).

8. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o adesivo (9) é um adesivo de resina de epóxido, particularmente, um condensado de polimerização de bisfenol A e epicloridrina.

9. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a junta adesiva apresenta uma medida de fenda de 0,5 mm, particularmente, uma medida de fenda com 0,3 mm até 0,5 mm.

10. Máquina de fluxo axial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que os ímãs permanentes (7.1, 7.2) e as segundas juntas adesivas (10.2) enchidas com adesivo (9), formam uma superfície periférica (2.2 cilíndrica no rotor (2), na qual está disposto o suporte (8).

11. Máquina de fluxo axial de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a superfície periférica (2.2) cilíndrica do rotor (2) foi usinada em torno, com levantamento de aparas, particularmente, polida.