ITPD20080158A1

ITPD20080158A1 - Motore elettrico perfezionato

Info

Publication number: ITPD20080158A1
Authority: IT
Original assignee: Ln 2 S R L
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-11-30
Also published as: WO2009144171A1

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un motore elettrico avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.

Nel settore tecnico di pertinenza è tipicamente previsto che il pacco statorico del motore venga sostenuto fra una coppia di calotte contrapposte, nelle quali sono previste sedi centrali di alloggiamento per cuscinetti volventi o per bronzine di supporto dell’albero, su questo ultimo essendo calettato il pacco rotorico del motore.

I l pacco statorico anzidetto presenta tipicamente una struttura lamellare, essendo formato da una pluralità di lamierini sovrapposti, tipicamente conformati a corona con appendici dentate sporgenti internamente in direzione radiale sulle quali sono montati gli avvolgimenti in rame dello statore. Tra i lam ierini e gli avvolgimenti in rame è tradizionalmente previsto un isolante elettrico in forma di gabbia o involucro altrimenti conosciuto con il termine di “cartoccio”. La funzione di tale elemento è principalmente quella di garantire un adeguato isolamento elettrico.

Le calotte contrapposte che supportano l’albero sono inoltre assialmente trattenute fra di loro mediante viti di bloccaggio passanti assialmente fra le stesse, le quali hanno la funzione di garantire la chiusura a pacco dei lamierini statorici bloccando reciprocamente fra loro le calotte.

Uno scopo principale del presente trovato è quello di mettere a disposizione un motore elettrico di struttura semplificata rispetto alle soluzioni della tecnica nota che permetta facilità di assemblaggio, riduzione di componenti, in particolare senza alcuna necessità di viti di bloccaggio delle calotte, con conseguente maggior compattezza ed economicità dei costi di fabbricazione.

Questo ed altri scopi che appariranno più chiaramente nel seguito sono raggiunti dall’invenzione mediante un motore elettrico realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcuni suoi esempi preferiti di attuazione illustrati, a titolo indicativo e non lim itativo, con riferimento agli uniti disegni in

cui:

- la figura 1 è una vista in prospettiva di un esempio di motore elettrico realizzato secondo la presente invenzione,

- la figura 2 è una vista in esploso prospettico del motore di figura 1 , - la figura 3 è una vista in sezione assiale del motore delle figure precedenti,

- la figura 4 è una vista prospettica di un particolare del motore delle figure precedenti,

- la figura 4A è una vista corrispondente a quella di figura 1 di un secondo esempio di realizzazione di un particolare del trovato,

- la figura 5 è una vista prospettica del motore delle figure precedenti in una variante realizzativa del particolare di figura 4,

- la figura 6 è una vista prospettica della variante realizzativa del particolare di figura 5,

- le figure 7, 8 e 9 sono viste schematiche in parziale sezione di rispettive ulteriore varianti di un particolare del motore delle figure precedenti, - le figure 10, 1 1 e 12 sono viste corrispondenti a quella di figura 9 di ulteriori varianti alternative di particolari della presente invenzione. Con riferimento alle figure citate, con 1 è complessivamente indicato un motore elettrico realizzato in accordo con la presente invenzione, il quale comprende un pacco rotorico 2 solidarizzato in rotazione con l’albero 3 del motore, il cui asse è indicato con X. L’albero motore 3 è altresì supportato girevolemente, attorno all’asse X, da parti assialmente contrapposte del pacco rotorico 2, mediante una coppia di mezzi di supporto girevole, rispettivamente indicati con 4 e 5.

Con 6 è indicato un pacco statorico del motore includente una prima parte 6a di lam ierini 7 ferromagnetici ed una seconda parte 6b di avvolgimenti 8 in filo conduttore elettrico.

I lam ierini 7 sono conformati a corona recante quattro denti 7a radialmente estesi in direzione dell’asse X e distanziati angolarmente a passo regolare, attorno a ciascun dente 7a essendo avvolto ciascun corrispondente avvolgimento 8 della parte statorica.

Tra la prima e la seconda parte 6a, 6b del pacco statorico è interposto un elemento realizzato in materiale isolante elettrico, complessivamente indicato con 9, il quale è realizzato in sorta di un involucro avente caratteristiche strutturali oltre che funzionali di isolante elettrico, come apparirà chiaramente nel seguito della descrizione.

Più in particolare, l’involucro 9 comprende una corona anulare 10 dalla quale sono estesi tratti radiali 1 1 , in direzione dell’asse X, ciascun tratto recando una apertura centrale 12 suscettibile di accogliere il corrispondente dente 7a del rispettivo lam ierino ad essa accoppiato. Sulla superficie laterale esterna di ciascun tratto 1 1 è avvolto il filo conduttore elettrico del corrispondente avvolgimento 8, assicurando così l’isolamento elettrico tra le parti statoriche 6a, 6b.

Secondo una principale caratteristica del trovato, l’involucro 9 comprende una coppia di sedi 14, 15 di accoglimento dei rispettivi mezzi di supporto girevole 4,5 dell’albero, per il conseguente trattenimento assiale dell’albero motore 3 e bloccaggio relativo del pacco statorico 2, come apparirà in dettaglio nel seguito. All’estremità libera di ciascun tratto 1 1 dell’involucro sono estese una coppia di appendici 16, 17, integrali con l’involucro e sviluppate da parti assialmente contrapposte rispetto alla corrispondente apertura 12.

Con riferimento alla figura 4, il gruppo formato dalle quattro appendici 16 definisce la sede 14 di accoglimento di uno dei mezzi di supporto ed il gruppo delle quattro appendici 17 definisce la sede 15 dell’altro mezzo di supporto. Ciascuna appendice 16, 17 presenta in particolare un profilo superficiale circolare e concentrico con l’asse X. Si fa notare inoltre come le appendici di ciascuno dei gruppi anzidetti siano disposte a passo angolare regolare rispetto all’asse X.

I profili superficiali di ciascun gruppo di appendici 16, 17 definiscono rispettive porzioni 16a, 17a di una rispettiva superficie cilindrica atta ad essere impegnata, con accoppiamento di forma fra le superfici in reciproco impegno, da un rispettivo elemento di supporto anulare 18, 19 del rispettivo mezzo di supporto.

Ciascun elemento anulare 18, 19 comprende un mantello cilindrico esterno 18a, 19a suscettibile di accoglimento e trattenimento nella rispettiva sede 14, 15 ed una rispettiva cavità centrale 18b, 19b cilindrica, coassiale con l’asse X, la quale costituisce sede di accoglimento di un corrispondente cuscinetto 20, 21 . Per il bloccaggio assiale e radiale del rispettivo elemento anulare 18, 19 di supporto nella corrispondente sede 14, 15 è previsto un accoppiamento ad incastro e preferibilmente ad incastro rimovibile, ad esempio realizzato mediante un accoppiamento ad interferenza fra rispettive superfici accoppiate, in cui grazie all’attrito superficiale tra le superfici 16a, 17a e le corrispondenti superfici cilindriche 18a, 19a in contatto reciproco, viene garantito il trattenimento assiale e radiale degli elementi 18, 19 nelle loro rispettive sedi. I n alternativa all’accoppiamento per sola interferenza è possibile prevedere mezzi di trattenimento con arresto meccanico, ad esempio realizzati mediante previsione di rispettivi risalti o dentelli 16b, 17b sporgenti dalle corrispondenti appendici 16, 17, i quali presentano un bordo di estremità sporgente in direzione radiale così da costituire battuta di arresto assiale per l’elemento anulare 18, 19 quando accolto nella corrispondente sede 14, 15.

I n figura 10 è schematicamente raffigurata una forma realizzativa, in cui il dentello 16b, 17b è predisposto per trattenere assialmente il rispettivo elemento anulare 18, 19.

I n figura 1 1 è illustrata una variante realizzativa in cui i dentelli 16b, 17b sono predisposti per impegnare rispettive sedi 18c, 19c ricavate nel mantello esterno dell’elemento anulare 18, 19. Tali sedi, realizzate quali cavità cieche possono essere impegnate dal corrispondente dentello con un accoppiamento del tipo a scatto. E’ anche possibile ricavare il dentello o risalto come sporgenza dal mantello esterno dell’elemento anulare 18, 19 prevedendo la corrispondente sede di impegno nella appendice 16, 17, ad esempio in accordo con la configurazione illustrata in figura 12.

Sono anche possibili, in ulteriore alternativa, combinazioni dei sistem i di trattenimento sopra descritti, ad esempio è possibile combinare la previsione di dentelli di arresto con accoppiamenti ad interferenza.

I n figura 4A è raffigurata una ulteriore forma di realizzazione del trovato, in cui ciascuna sede 14, 15 ha conformazione a profilo poligonale, ed in particolare quadrilaterale, i lati della sede essendo definiti dalle porzioni 16a, 17a realizzate come superfici piane.

I n questo caso il mantello esterno dell’elemento anulare 18, 19 presenta un corrispondente profilo poligonale in cui sono ricavate spianature superficiali in corrispondenza delle superfici di accoppiamento con le appendici 16, 17. La conformazione a profilo poligonale, anziché circolare, delle sedi 14, 15 può altresì fungere quale mezzo anti-rotazione dell’elemento anulare 18,19 rispetto alla rispettiva sede di accoglimento 14, 15. I n questo caso il trattenimento radiale ed assiale dell’elemento anulare nella sua rispettiva sede è agevolato dalla presenza del profilo poligonale di accoppiamento superficiale.

I n una forma di realizzazione preferita del motore, i mezzi 4, 5 di supporto girevole comprendono rispettivi cuscinetti volventi 20, 21 , ciascuno dei quali essendo provvisto di una rispettiva corona esterna 20a,21 a ed una rispettiva corona interna 20b, 21 b con corrispondenti corpi di rotolamento 22 (sfere o rulli) interposti dette corone interna ed esterna.

I n questa applicazione con cuscinetti volventi, è previsto che la corona esterna di ciascun cuscinetto sia accolta e trattenuta nella corrispondente sede centrale 18b, 19b del rispettivo elemento anulare di supporto 18, 19, mentre la corona interna è calettata sull’albero motore.

I n alternativa è possibile prevedere cuscinetti ad attrito radente, ad esempio in forma di bronzine a strisciamento, accolte e trattenute nelle sedi centrali provviste nei rispettivi elementi anulari di supporto.

Si fa notare in particolare come l’involucro isolante 9 svolga una funzione portante nel motore in quanto sull’involucro stesso sono ricavate le sedi 14, 15 di accoglimento dei supporti del motore, mediante accoppiamento ad incastro tale da assicurare il bloccaggio relativo fra il pacco statorico e l’albero motore, senza richiedere di conseguenza la previsione di altri mezzi ausiliari di bloccaggio assiale (ad esempio del tipo a vite come previsto nelle soluzioni di tecnica nota) . Vi è inoltre da notare come venga ridotto il numero di componenti richiesti all’assemblaggio del motore rendendo più semplice e compatta la struttura dello stesso.

I n una forma preferita di attuazione del trovato, in cui sono previsti cuscinetti 20, 21 di tipo volvente per il supporto del motore, ed in particolare a sfere o a rulli conici, è inoltre previsto che il montaggio della coppia di cuscinetti 20, 21 sia realizzato con una configurazione di montaggio ad “O”, con le rispettive corone interne dei cuscinetti calettate a spinta sull’albero in cui i centri di spinta sono raffigurati in figura 3. Con una tale configurazione di montaggio ad “O”, differentemente dalla configurazione alternativa ad “X”, presente nelle soluzioni note, l’albero motore stesso trattiene assialmente e solidali fra loro il pacco statorico 2, la coppia di contrapposti elementi anulari di supporto 18, 19 e l’involucro isolante 9. Questa configurazione permette di conseguenza di evitare la previsione di viti di bloccaggio assiale del tipo previsto nei motori di concezione tradizionale, con l’ulteriore vantaggio di permettere un alleggerimento complessivo delle parti del motore.

Secondo un’altra caratteristica del trovato gli elementi di supporto anulare 18, 19 comprendono mezzi di auto-allineamento all’asse X del motore.

Con riferimento alla figura 7, i mezzi di auto-allineamento comprendono, in una prima forma di esecuzione, un anello 25 in materiale elasticamente cedevole, ad esempio in materiale elastomerico, il quale è suscettibile di essere interposto tra il cuscinetto 20, 21 ed il corrispondente elemento anulare di supporto 18, 19..

Con riferimento alla figura 8, in una variante realizzativa, i mezzi di autoallineamento comprendono porzioni 26 localizzate dell’elemento anulare di supporto aventi differenti caratteristiche elastiche, in direzione assiale e/o radiale, rispetto alla restante parte dell’elemento di supporto.

Con riferimento alla figura 9, in una ulteriore variante realizzativa, i mezzi di auto-allineamento comprendono un primo profilo 27 ad andamento conico ricavato sulle superfici 16a, 17a delle appendici 16, 17 che definiscono la rispettiva sede 14, 15 del corrispondente elemento anulare 18, 19 di supporto ed un secondo profilo 28 ad andamento sferico ricavato sul mantello esterno dell’elemento anulare 18, 19. I profili conico e sferico sono in reciproco impegno di accoppiamento superficiale quando l’elemento anulare di supporto 18, 19 è accolto nella sua corrispondente sede 14, 15 dell’involucro 9, permettendo il movimento relativo di auto-allineamento.

I n una ulteriore forma realizzativa del trovato, illustrata nelle figure 5 e 6, è previsto che l’involucro 9 comprenda una pluralità di formazioni a perno 29 per il fissaggio al gruppo motore di altri accessori, quali ad esempio schede elettroniche di controllo o altri componenti, tali formazioni di attacco essendo ottenute di pezzo con l’involucro e sporgendo dalla corona 10, in direzione assiale e/o radiale.

Con 30 sono inoltre contrassegnate appendici sporgenti radialmente dalla corona 10 dell’involucro 9, le quali recano sedi 30a, con profilo circolare a contorno aperto, per il montaggio ed il trattenimento di elementi anti-vibranti, non rappresentati. Dette appendici, preferibilmente in numero di tre, sono ottenute di pezzo con l’involucro stesso, come chiaramente illustrato in figura 6.

Una configurazione preferita prevede che siano ricavate tre appendici 30, disposte con passo angolare di 120° l’una dall’alt ra, e tre formazioni a perno equiversamente estese dalla corona 10, parallelamente all’asse X, nonché disposte in posizione contigua alla corrispondente appendice, anche tali formazioni essendo pertanto distanziate con passo angolare regolare.

Le appendici 30 e le formazioni a perno 29 possono convenientemente essere ottenute di pezzo con l’involucro 9, tramite stampaggio ad iniezione dell’involucro 9 stesso. Qualora l’involucro, per ragioni legate al processo di stampaggio, debba essere ricavato in almeno due parti fra loro distinte ed accoppiabili, le appendici 30 e le formazioni 29 sono ottenute integrali con l’una o con l’altra delle patri che formano l’involucro.

L’invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo i vantaggi più sopra enunciati rispetto alle soluzioni note.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Motore elettrico del tipo comprendente: - un pacco rotorico solidarizzato in rotazione con un albero motore, detto albero essendo supportato da mezzi di supporto girevole disposti da parti assialmente contrapposte del rotore, - un pacco statorico includente una prima parte di lam ierini ferromagnetici ed una seconda parte di avvolgimenti in filo conduttore elettrico, - un elemento in materiale isolante elettrico interposto tra dette prima e seconda parte del pacco statorico, caratterizzato dal fatto che detto elemento in materiale isolante comprende un involucro recante rispettive sedi di accoglimento dei mezzi di supporto girevole dell’albero, per il conseguente trattenimento assiale dell’albero motore e bloccaggio relativo del pacco statorico.
2. Motore secondo la rivendicazione 1 , in cui detto involucro comprende, per ciascun mezzo di supporto girevole, una pluralità di appendici distanziate angolarmente fra loro rispetto alla direzione assiale dell’albero motore, tra le quali è suscettibile di essere accolto e trattenuto il corrispondente mezzo di supporto girevole dell’albero.
3. Motore secondo la rivendicazione 2, in cui le appendici di detta pluralità sono estese radialmente in corrispondenza di rispettivi denti radiali della prima parte di statore attorno ai quali sono avvolti gli avvolgimenti in filo conduttore della seconda parte di statore.
4. Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette appendici presentano un profilo superficiale circolare e concentrico con l’asse motore nonché suscettibile di accoppiamento superficiale con un mantello cilindrico esterno del mezzo di supporto girevole dell’albero.
5. Motore secondo la rivendicazione 4, in cui dette appendici sono estese alle rispettive estrem ità libere di corrispondenti tratti radiali di detto involucro sviluppati in corrispondenza dei denti della parte in lam ierino del pacco statorico.
6. Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’accoppiamento dei mezzi di supporto girevole con dette sedi è del tipo ad incastro.
7. Motore secondo la rivendicazione 6, in cui detto accoppiamento ad incastro è di tipo rimovibile.
8. Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno di detti mezzi di supporto girevole comprende un elemento anulare suscettibile di essere accolto e trattenuto nella corrispondente sede di detto involucro, detto elemento comprendendo una rispettiva seconda sede centrale di accoglimento di un rispettivo cuscinetto di supporto girevole dell’albero.
9. Motore secondo la rivendicazione 8, in cui detto cuscinetto è del tipo ad attrito volvente con una coppia di corone esterna ed interna tra le quali sono montati i corpi a rotolamento del cuscinetto, la corona esterna essendo suscettibile di essere accolta e trattenuta ad incastro nella corrispondente sede dell’elemento anulare definita dalle rispettive appendici di detto involucro.
10. Motore secondo la rivendicazione 8, in cui detto cuscinetto è del tipo ad attrito radente con corpi a strisciamento a bronzina suscettibili di essere accolti e trattenuti nella sede centrale dell’elemento anulare.
1 1 . Motore secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detto elemento anulare comprende un mantello cilindrico esterno suscettibile di essere accolto nella corrispondente sede dell’involucro, impegnando le superfici a profilo circolare di dette appendici, per il trattenimento ad incastro del medesimo, relativamente all’involucro.
12. Motore secondo la rivendicazione 9, in cui la coppia di cuscinetti volventi, previsti da parti contrapposte rispetto al rotore, sono montati sull’albero motore con una configurazione di montaggio ad “O”, con le rispettive corone interne dei cuscinetti calettate a spinta sull’albero in modo tale che con detta configurazione di montaggio dei cuscinetti l’albero motore trattenga assialmente e solidali fra loro, il pacco statorico, la coppia di elementi anulari dei mezzi di supporto e detto involucro.
13. Motore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti elementi anulari, interposti fra l’involucro dell’elemento isolante ed il corrispondente cuscinetto di supporto dell’albero motore, comprendono mezzi di autoallineamento all’asse del motore a seguito di montaggio nell'involucro.
14. Motore secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di autoallineamento comprendono un anello in materiale elasticamente cedevole suscettibile di essere interposto tra il cuscinetto e l’elemento anulare recante la sede di accoglimento del cuscinetto.
15. Motore secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di autoallineamento comprendono porzioni di detto elemento anulare aventi differenti caratteristiche elastiche, nella direzione radiale e assiale.
16. Motore secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di autoallineamento comprendono un primo profilo ad andamento conico ricavato sulle porzioni superficiali delle appendici di detto involucro definenti la sede di accoglimento dell’elemento anulare ed un secondo profilo ad andamento sferico ricavato sul mantello esterno di detto elemento anulare, detti profili essendo suscettibili di reciproco impegno relativo nell’accoppiamento dell’elemento anulare nella corrispondente sede dell’involucro.
17. Motore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previste una o più formazioni di supporto del motore, estese da detto involucro dell’elemento isolante.
18. Motore secondo la rivendicazione 17, in cui dette formazioni di supporto sono ottenute di pezzo con detto involucro.
19. Motore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previste una o più appendici sporgenti da detto involucro e recanti sedi per il montaggio e trattenimento di elementi anti-vibranti.
20. Motore secondo la rivendicazione 19, in cui dette appendici sono ottenute di pezzo con detto involucro.