ITPD20100082A1 - Motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre applicazioni in veicoli - Google Patents

Motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre applicazioni in veicoli Download PDF

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Description

MOTORE ELETTRICO A CORRENTE CONTINUA PERFEZIONATO, PARTICOLARMENTE PER MOTORIDUTTORI PER ALZAVETRI, SEDILI, TERGICRISTALLI E ALTRE APPLICAZIONI IN VEICOLI
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto un motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre applicazioni in veicoli.
Sono oggi noti e molto diffusi motori elettrici, con associato riduttore, per l'applicazione ad esempio in autoveicoli, per la movimentazione di alzavetri, tergiscristalli, parti di sedile e simili, la cui peculiarità principale à ̈ la compattezza.
Tali motori elettrici infatti sono atti ad essere alloggiati in spazi angusti come l'interno di una portiera, o nel portellone posteriore, o nel cofano di un veicolo.
Vista la sempre maggiore richiesta da parte degli acquirenti di avere veicoli, tipo auto, fuoristrada, ma anche natanti, dotati di dispositivi servoassistiti, come ad esempio, ma non solo, alzavetri, sedili, tergicristalli e simili, e visto quindi il costante incremento della richiesta di tali motori elettrici compatti, à ̈ oggigiorno sempre più sentita nel settore l'esigenza di automatizzare la produzione di tali motori elettrici compatti, al fine di rispondere quanto più celermente possibile al rapido mutare del mercato, contemporaneamente contenendo i costi a livelli altamente competitivi.
La ricerca di una maggiore automazione di produzione, implica la semplificazione e la standardizzazione della componentistica, volta non solo a velocizzare il montaggio, ma anche a determinare la produzione di motori pronti per essere associati a veicoli di produttori diversi, e aventi a loro volta degli standard diversi ad esempio di controllo del movimento del motore elettrico.
Oggigiorno, la lettura di posizione, di velocità e di accelerazione di un albero motore di un motore elettrico a corrente continua da montare in un autoveicolo, viene generalmente effettuata con un dispositivo di tipo incrementale, nel quale una elettronica di controllo riconosce un punto zero (al raggiungimento e al riconoscimento di un finecorsa) e, a tale punto zero esegue una prima calibrazione in modo che, a partire da quel punto zero tale elettronica, contando gli impulsi che riceve da un sensore posto nel motore e affacciato all'albero motore, possa conoscere e valutare i movimenti di tale albero.
Particolarmente diffusi nei motori elettrici per tali applicazioni, sono i sensori di tipo digitale, noti come "sensori ad effetto Hall".
Con l'impiego di tali sensori, l’elettronica riconosce un susseguirsi di transizioni 1/0 e, dal conteggio e degli stessi ricava le informazioni di posizione, velocità ed accelerazione dell'albero motore e quindi degli azionamenti associati.
E' altresì nota la possibilità di effettuare la rilevazione dei parametri di rotazione dell'albero motore senza ricorrere ai sensori Hall, predisponendo l'elettronica per la lettura del segnale analogico di alimentazione.
In particolare, l'elettronica à ̈ predisposta per conteggiare i cosiddetti 'ripple' di commutazione, ovvero i 'rimbalzi' di tensione dovuti alla commutazione tra spazzole e collettore.
Per poter essere letto dall’elettronica di controllo in modo utile, un simile segnale analogico deve però presentare un livello di rumore basso e ben filtrabile dall’elettronica, e con livelli di impulso (i rimbalzi di tensione alla commutazione) di energia sufficiente per essere ben riconosciuti dalla stessa elettronica; in tal modo il segnale analogico à ̈ assimilabile ad un segnale digitale e come tale computabile.
Per ottenere ciò à ̈ necessario che vi sia equilibrio stabile nel contatto tra spazzola e collettore commutatore.
I produttori di veicoli adottano ciascuno una propria peculiare unità elettronica di controllo, ove la progettazione di una unità elettronica che tratta un segnale analogico, come à ̈ il segnale di "ripple", richiede uno sviluppo diverso rispetto ad una elettronica che tratta un segnale digitale, come à ̈ il segnale rilevato da un sensore Hall.
Il compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare un motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e simili, avente un miglior equilibrio stabile delle zone di contatto tra spazzole e collettore, e al contempo assemblabile mediante operazioni automatizzate o semiautomatizzate, in cui quindi la standardizzazione dei componenti e le modifiche strutturali preposte a consentirne l'assemblaggio automatizzato non ne inficino le prestazioni in generale ed in particolare la possibilità che il moto rotatorio dell'albero motore sia rilevato in modo ottimale per via analogica.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un motore elettrico perfezionato associabile a riduttori noti senza particolari modifiche di questi ultimi.
Importante scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un motore elettrico a corrente continua controllabile sia mediante segnale analogico, sia mediante segnale digitale di prestazioni non inferiori ai similari motori elettrici di tipo noto.
Non ultimo scopo del trovato à ̈ quello di proporre un motore elettrico a corrente continua, particolarmente per movimentazioni a bordo di autoveicoli quali alzavetri, sedili, tergicristalli e simili, realizzabile con impianti e tecnologie note.
Questo compito, nonchà ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre simili applicazioni in veicoli, comprendente una carcassa di contenimento per un corpo statore e per un rotore, con un albero motore recante un collettore commutatore, corrispondenti spazzole per il collettore commutatore, comprendente anche un elemento connettore per l'alimentazione elettrica del motore, un coperchio di chiusura per la carcassa, che si caratterizza per il fatto che - detto corpo statore à ̈ dato da un magnete tubolare, magnetizzato a quattro poli ciascuno avente sezione ad arco di corona circolare, il quale arco ha ampiezza angolare di 90°,
- detto rotore presenta nove cave,
- dette spazzole sono presenti nel numero di due e sono spinte contro detto collettore commutatore su direzioni radiali distanti angolarmente 80°.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di tre forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, del motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
- la figura 1 illustra una vista prospettica in parziale esploso del motore elettrico secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa;
- la figura 2 Ã ̈ una vista laterale del motore elettrico di figura 1;
- la figura 3 rappresenta la sezione secondo la linea di sezione III-III di figura 2;
- la figura 4 mostra parte di un esploso del motore secondo il trovato in tale sua prima forma realizzativa;
- la figura 5 rappresenta una vista laterale in parziale sezione del motore elettrico secondo il trovato;
- la figura 6 mostra una vista prospettica in esploso di un motore elettrico secondo il trovato in una sua seconda forma realizzativa;
- la figura 7 Ã ̈ una vista laterale in parziale sezione del motore elettrico di figura 6;
- la figura 8 Ã ̈ un ulteriore esploso prospettico del motore nella sua seconda forma realizzativa; - la figura 9 Ã ̈ una vista prospettica in esploso del motore elettrico secondo il trovato in una sua terza forma realizzativa.
Con riferimento alle figure citate, un motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre simili applicazioni in veicoli, Ã ̈ indicato complessivamente, nella sua prima forma realizzativa rappresentata nelle figure da 1 a 5, con il numero 10.
Tale motore elettrico 10 comprende una carcassa 11 di contenimento per un corpo statore 12 e per un rotore 13, con un albero motore 14 con collettore commutatore 15 e spazzole 16 e 17, tutti elementi ben visibili nella sezione di figura 3.
Il motore elettrico 10 comprende anche un elemento connettore 18 per l'alimentazione elettrica del motore, ed un coperchio 19 di chiusura per la carcassa 11.
La peculiarità del motore elettrico secondo il trovato 10 risiede nel fatto che
- il corpo statore 12 Ã ̈ dato da un magnete tubolare 20, magnetizzato a quattro poli, ciascuno dei quali poli avente sezione ad arco di corona circolare, il quale arco ha ampiezza angolare A di 90°,
- il rotore 13 presenta nove cave 21,
- le spazzole 16 e 17 sono presenti nel numero di due e sono spinte contro detto collettore commutatore 15 su direzioni radiali distanti angolarmente un angolo A sostanzialmente di 80°. Dei quattro poli, ne sono evidenziati due in figura 3, indicati rispettivamente con 20a un primo polo "nord", e con 20b un secondo polo "sud".
La forma del rotore 13, magnete tubolare, i suoi quattro poli a fronte di un rotore 13 a nove cave 21, e la posizione delle spazzole a 80° una dall'altra, consentono di realizzare il miglior "ripple" di commutazione possibile per tale tipologia di motori elettrici.
In tale prima forma realizzativa del motore elettrico 10 secondo il trovato, il corpo 22 dell'elemento connettore 18 Ã ̈ atto ad essere in parte inserito, con movimento in direzione parallela all'asse motore, e vincolato con mezzi d'impegno rapido a scatto, ad esempio due corrispondenti denti 24 e 25 di cui almeno uno elasticamente deformabile, in una nicchia 26 sul corpo del coperchio 19.
Il corpo 22 dell'elemento connettore 19 presenta sedi di alloggiamento per componenti elettronici preposti per la rilevazione di un segnale analogico di movimento dell'albero motore.
In tale esempio realizzativo, sono presenti una prima sede 27 per un sensore Hall 28 preposto a cooperare con un magnete cilindrico 29 calettato sull'albero motore 14, ed una seconda sede, non a vista nei disegni, per un elemento passivo 30 per i collegamenti 31 per la trasmissione dei segnali e dell'alimentazione.
La sede 27 per il sensore Hall 28 definita direttamente sul corpo dell'elemento connettore 18 consente di alloggiare rapidamente ed economicamente senza interposizione di altri contenitori dedicati di preassemblaggio il sensore Hall al motore elettrico 10, e assicurandone al contempo la corretta posizione rispetto al magnete cilindrico 29.
Le spazzole 16 e 17 sono montate sul coperchio 19 ciascuna in una corrispondente sede, 32 e 33 rispettivamente, di avanzamento radiale.
Tali sedi possono essere o realizzate in corpo unico con il coperchio, o realizzate su componenti distinti e poi assemblati al coperchio.
In un motore a spazzole, la posizione angolare delle spazzole che produce il massimo rendimento elettrico à ̈ quella che copia il passo magnetico. Con quattro poli magnetici, ciascuno di 90°, le massime prestazioni si hanno quindi con 90° fra le spazzole.
In un motore a magneti permanenti, le vibrazioni e quindi il rumore, parametro molto importante per la valutazione della bontà di un motore elettrico destinato a dispositivi alzavetri o di movimentazione sedili, à ̈ tanto minore quanto più à ̈ costante, durante i 360° di rivoluzione del rotore, la coppia prodotta dall'interazione statore-rotore, in quanto ogni picco di coppia genera vibrazioni e accelerazioni.
In un motore elettrico a spazzole che viene progettato per essere compatto, questi effetti di vibrazione/rumore si amplificano sia per il ridotto numero di cave e poli, sia per la scelta di utilizzare magneti permanenti di elevate caratteristiche magnetiche.
Per diminuire le vibrazioni ed il rumore, la migliore combinazione si ha quando il numero di poli dello statore ed il numero di cave del rotore sono numeri primi fra di loro e quindi non si ha contemporaneità di ingresso ed uscita fra i punti omologhi delle scarpe polari di rotore ed i poli magnetici di statore.
Ulteriore miglioramento in questo senso à ̈ dato dall'impiego del corpo statore tubolare ed in un pezzo unico, poiché in tal modo non si genera una interazione di forze "violenta" fra gli spigoli delle scarpe polari del rotore e gli spigoli dei poli magnetici, proprio perché fisicamente i poli magnetici non sono generati da quattro tegoli separati che generano un traferro non costante, ciascuno con i suoi spigoli, ma vengono creati magnetizzando un unico elemento tubolare che definisce invece un traferro costante.
La descritta soluzione del trovato con quattro poli magnetici creati in un magnete tubolare 20 e nove scarpe polari 21a, o nove cave 21, di rotore 13, realizza tale condizione di minima vibrazione. Per ottimizzare il segnale di ripple, occorre invece contemporaneità di commutazione, così da raddoppiare il rimbalzo di tensione/corrente, ed à ̈ quindi preferita la posizione angolare delle spazzole ad 80° una dall'altra.
Il magnete tubolare 20 Ã ̈ alloggiato nella carcassa 11 in accoppiamento con interferenza.
In alternativa, il magnete tubolare à ̈ accoppiato con gioco; tale soluzione, in termini di tolleranze, potrebbe generare vibrazioni e rumori sgradevoli, battendo il magnete tubolare contro la carcassa.
L'accoppiamento con gioco à ̈ quindi accompagnato dall'adozione a mezzi di fissaggio.
Una possibilità di fissaggio, anche parziale, à ̈ data da incollaggio; l'incollaggio però à ̈ un processo che rallenta la produttività delle linee di assemblaggio automatizzate.
E' preferibile quindi che il fissaggio in sede del magnete tubolare avvenga per la cooperazione di mezzi meccanici e parziale incollaggio, in modo che i mezzi meccanici tengono in sede ed in posizione il magnete tubolare fino a che, ad esempio, il collante non raggiunge il 100% della sua efficacia.
In alternativa, il magnete permanente 20 Ã ̈ bloccato alla carcassa 11 con soli mezzi meccanici antirotazione
La rotazione del magnete tubolare 20 all'interno della carcassa 11 à ̈ impedita dall'adozione ad esempio di un anello antirotazione 35 piantato in interferenza nella stessa carcassa 11 e innestato al magnete tubolare 20 in direzione assiale mediante uno o più denti 36 uscenti da detto anello 35 e atti ad inserirsi in controsagomati incavi 37 definiti sul magnete 20.
Dalla parte del fondello della carcassa 11 il magnete tubolare 20 Ã ̈ fermato da un accoppiamento tra un dente 38 sporgente all'interno della carcassa 11 e un secondo incavo 39 definito sul bordo inferiore dello stesso magnete tubolare 20. Nelle figure da 6 a 8 Ã ̈ rappresentato un motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, in una sua seconda forma realizzativa indicata complessivamente con il numero 110.
In tale seconda forma realizzativa del trovato, il coperchio 119 Ã ̈ sagomato per coprire e contenere una scheda elettronica 140 a sua volta associata all'elemento connettore 118.
Tale scheda elettronica 140 porta da una parte, rivolte verso l'interno della carcassa 111, le spazzole 116 a 80° una dall'altra, e dalla parte opposta un sensore Hall 128 preposto ad essere inserito in una corrispondente controsagomata sede 127, di contenimento e mantenimento del corretto assetto d'uso, definita in detto coperchio 119, in affaccio al magnete cilindrico 129.
Il magnete anulare 120 che definisce il corpo statorico presenta un primo incavo superiore 137 per un corrispondente dente sporgente dall'anello antirotazione 135, e un secondo incavo inferiore 139 per il dente 138 sul fondello della carcassa 111.
Le spazzole 116 sono da intendersi alloggiabili in corrispondenti cassetti di avanzamento radiale e sospinte da una estremità di una corrispondente molla elicoidale, oppure montate su supporti elastici a balestra, o portate e spinte da altri dispositivi simili ed equivalenti.
In una terza forma realizzativa del motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, rappresentata nell'esploso di figura 9, e ivi indicata con il numero 210, i mezzi di bloccaggio antirotazione sono dati da un dente 235 sporgente dal bordo inferiore di un tratto tubolare 250 allungantesi dal coperchio 219 verso l'interno della carcassa 211, il quale dente 235 Ã ̈ preposto a inserirsi in un corrispondente primo incavo superiore 237 sul bordo superiore del magnete tubolare 220.
Il magnete tubolare 220 presenta anche un secondo incavo inferiore 239 per il dente 238 sul fondello della carcassa 211.
Il motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, 10, 110 e 210 Ã ̈ da intendersi poter essere del tipo a cave rotoriche dritte, ovvero sviluppantisi secondo una traiettoria rettilinea di direzione parallela all'asse di rotazione, oppure inclinate, ovvero sviluppantisi su una traiettoria elicoidale.
Similmente, il motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo il trovato, 10, 110 e 210 Ã ̈ da intendersi poter presentare un magnete tubolare 20, 120 e 220 del tipo a poli dritti, ovvero sviluppantisi secondo una traiettoria rettilinea di direzione parallela all'asse di rotazione, oppure inclinati, ovvero sviluppantisi su una traiettoria elicoidale.
Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.
In particolare, con il trovato si à ̈ messo a punto un motore elettrico a corrente continua perfezionato, particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e simili, avente un miglior equilibrio stabile delle zone di contatto tra spazzole e collettore, e al contempo assemblabile mediante operazioni automatizzate o semiautomatizzate, in cui quindi la standardizzazione dei componenti e le modifiche strutturali preposte a consentirne l'assemblaggio automatizzato non ne inficiano le prestazioni in generale, ed in particolare la possibilità che il moto rotatorio dell'albero motore sia rilevato in modo ottimale per via analogica.
Inoltre, con il trovato si à ̈ realizzato un motore elettrico perfezionato associabile a riduttori noti senza particolari modifiche di questi ultimi. In più, con il trovato si à ̈ messo a punto un motore elettrico a corrente continua controllabile sia mediante segnale analogico, sia mediante segnale digitale, di prestazioni non inferiori ai similari motori elettrici di tipo noto, e quindi adattabile ai diversi standard interni dei produttori di veicoli.
Non ultimo, con il trovato si à ̈ realizzato un motore elettrico a corrente continua, particolarmente per movimentazioni a bordo di autoveicoli quali alzavetri, sedili, tergicristalli e simili, realizzabile con impianti e tecnologie note.
Il trovato, così concepito, à ̈ 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, 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 (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Motore elettrico a corrente continua perfezionato (10), particolarmente per motoriduttori per alzavetri, sedili, tergicristalli e altre simili applicazioni in veicoli, comprendente una carcassa (11) di contenimento per un corpo statore (12) e per un rotore (13), con un albero motore (14) con collettore commutatore (15) e spazzole (16, 17), che si caratterizza per il fatto - di comprendere anche un elemento connettore (18) per l'alimentazione elettrica del motore, - di comprendere un coperchio di chiusura (19) per la carcassa, - detto corpo statore (12) essendo dato da un magnete tubolare (20), magnetizzato a quattro poli ciascuno avente sezione ad arco di corona circolare, il quale arco ha ampiezza angolare di 90°, - detto rotore (13) presentando nove cave (21) - dette spazzole (16, 17) essendo presenti nel numero di due ed essendo spinte contro detto collettore commutatore su direzioni radiali distanti angolarmente di un angolo (A) sostanzialmente di 80°.
  2. 2) Motore elettrico perfezionato secondo la rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto che il corpo (22) dell'elemento connettore (18) Ã ̈ atto ad essere in parte inserito e vincolato, con mezzi d'impegno rapido a scatto, in una nicchia (26) sul corpo del coperchio (19).
  3. 3) Motore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che il corpo (22) dell'elemento connettore (19) presenta sedi di alloggiamento per componenti elettronici preposti per la rilevazione di un segnale analogico di movimento dell'albero motore (14).
  4. 4) Motore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che dette spazzole (16, 17) sono montate sul coperchio (19) ciascuna in una corrispondente sede (32, 33) di avanzamento radiale.
  5. 5) Motore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto magnete tubolare (20) Ã ̈ alloggiato nella carcassa (11) in accoppiamento con essa con interferenza.
  6. 6) Motore secondo le rivendicazioni da 1 a 4, che si caratterizza per il fatto che detto magnete tubolare (20) Ã ̈ inserito nella carcassa con gioco, ed bloccato alla carcassa (11) stessa con mezzi meccanici antirotazione.
  7. 7) Motore secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detti mezzi antirotazione sono dati da un anello antirotazione (35) piantato in interferenza nella stessa carcassa (11) e innestato al magnete tubolare (20) in direzione assiale mediante uno o più denti (36) uscenti da detto anello (35) e atti ad inserirsi in controsagomati incavi (37) definiti sul magnete (20), dalla parte del fondello della carcassa (11) il magnete tubolare (20) essendo fermato da un accoppiamento tra un dente (38) sporgente all'interno della carcassa (11) e un secondo incavo (39) definito sul bordo inferiore dello stesso magnete tubolare (20).
  8. 8) Motore secondo le rivendicazioni 1 e 6, che si caratterizza per il fatto che detto coperchio (119) Ã ̈ sagomato per coprire e contenere una scheda elettronica (140) a sua volta associata all'elemento connettore (118), detta scheda elettronica (140) portando dette spazzole (116) a 80° una dall'altra, e almeno un sensore Hall (128) preposto ad essere inserito in una corrispondente controsagomata sede (127), di contenimento e mantenimento del corretto assetto d'uso, definita su detto coperchio (119), in affaccio al magnete cilindrico (129).
  9. 9) Motore elettrico a corrente continua perfezionato secondo le rivendicazioni 1, 6 e 8, che si caratterizza per il fatto che detti mezzi di bloccaggio antirotazione sono dati da un dente (235) sporgente dal bordo inferiore di un tratto tubolare (250) allungantesi dal coperchio (219) verso l'interno della carcassa (211), il quale dente (235) Ã ̈ preposto a inserirsi in un corrispondente primo incavo superiore (237) sul bordo superiore del magnete tubolare (220), e da un secondo incavo inferiore (239) sul bordo inferiore del magnete tubolare (220) per un dente (238) sul fondello della carcassa (211).
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