ITPN20110059A1 - Â??miglioramento costruttivo per un motore elettrico per elettrodomestico" - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“MIGLIORAMENTO COSTRUTTIVO PER UN MOTORE ELETTRICO PER

ELETTRODOMESTICO”

SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE

[001] La presente invenzione si riferisce ad un motore elettrico per elettrodomestici, ad esempio del tipo a magneti permanenti, che può essere montato in modo semplice e sicuro senza l’ausilio di macchine di centratura.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

[002] Attualmente, motori elettrici ad esempio a magneti permanenti per elettrodomestici, quali quelli impiegati nelle lavatrici per azionare in rotazione un cesto di lavaggio della biancheria, comprendono convenzionalmente un albero motore attorno al quale sono montati un rotore ed uno statore. L’albero motore ha generalmente una prima estremità rotabilmente montata ad un primo scudo metallico di fissaggio alla vasca di una macchina ed una seconda estremità rotabilmente montata e sporgente da un secondo scudo metallico di fissaggio a detta vasca per consentire l’impegno con una cinghia di trasmissione. Gli scudi di fissaggio primo e secondo vengono tra loro collegati in modo solidale per mezzo di tiranti o lunghi bulloni dotati di vite e dado che impegnano corrispondenti asole di detti scudi.

[003] L’assemblaggio del motore richiede una serie di operazioni complicate. Prima di tutto, la suddetta prima estremità dell’albero motore deve essere fissata al primo scudo di supporto in una rispettiva sede con l’interposizione di primi cuscinetti. In seguito, il secondo scudo di supporto con rispettivi cuscinetti vene calzato sulla seconda estremità dell’albero motore e, attraverso una macchina opportuna, viene centrato rispetto al primo scudo. Tale operazione di centraggio è particolarmente delicata proprio perché deve garantire precisione nell’allineare tra loro rispettivamente l’asse di rotazione dell’albero motore con quello dei relativi cuscinetti primo e secondo ad entrambe le sue prima e seconda estremità e con quello degli scudi primo e secondo. In altre parole, l’asse di rotazione dell’albero motore deve coincidere perfettamente con l’asse dei suddetti cuscinetti e dei suddetti scudi. Infatti, come è noto, disallineamenti tra ciascuno di detti assi implicano, quando il motore è mosso in rotazione, che le forze centrifughe che agiscono su di detti elementi sono squilibrate e, quindi, creano vibrazioni dannose. In particolare, le vibrazioni provocando da un lato logorio delle parti e dall’altro insorgenza di rumori molto fastidiosi. E’ anche da tenere presente che l’operazione di centraggio è resa ulteriormente complicata dallo statore. Infatti, come è noto, lo statore è composto principalmente da numerose lamine anulari che vengono impacchettate. Ora, è praticamente impossibile mantenere un perfetto allineamento assiale e parallelismo tra dette lamine anulari.

[004] Per minimizzare tali inconvenienti sono quindi necessarie le suddette macchine. Come è evidente, però, le macchine comportano una complicazione di assemblaggio del motore con inevitabile un aggravio di costi di produzione.

RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

[005] Il problema tecnico alla base della presente invenzione è quindi quello di proporre un modo per assemblare un motore elettrico in modo facile senza la necessità delle convenzionali macchine di centraggio.

[006] Tale problema è risolto da un motore elettrico dotato di caratteristiche strutturali tali da consentire il suddetto semplice assemblaggio del motore e, contemporaneamente, ottenendo compattezza e solidità.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

[007] Ulteriori oggetti, caratteristiche e vantaggi dell’invenzione diverranno più evidenti dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento alle seguenti figure in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista assonometrica in esploso del motore;

- la figura 2 rappresenta una vista assonometrica dello scudo del motore aperto; - la figura 3 rappresenta una vista laterale in sezione dello scudo di figura 2 assemblato;

- la figura 4 rappresenta una vista laterale in sezione del motore di figura 1 assemblato.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

[008] L’idea alla base della presente invenzione è quella di fornire un motore che soddisfi le esigenze del mercato. Per fare fronte a dette esigenze, è stato pensato di migliorare l’assemblaggio del motore in termini di operazioni da svolgere, in altre parole semplificare le stesse operazioni di assemblaggio. Di conseguenza, è stato visto che l’impiego di una apposita macchina di centraggio dello statore, dei cuscinetti, dell’albero motore e dei suddetti scudi costituisce il più grosso vincolo al raggiungimento degli obiettivi prefissi. Inoltre, è stato notato che anche la preparazione di due scudi di supporto in metallo richiede una lavorazione a macchina di precisione e, quindi, dispendiosa.

[009] In seguito a studi e sperimentazioni accurate, è stato pensato di sostituire gli scudi da centrare/allineare con scudi autocentranti/autoallineanti.

[0010] Come mostrato in figura 1 , in generale il numero di riferimento 1 indica un motore elettrico quale un motore a magneti permanenti impiegato neN’azionamento di un cesto di una macchina lavatrice, lava-asciuga o asciugatrice. Il motore 1 comprende un primo 2 ed un secondo 3 scudo atti a contenere sostanzialmente completamente le componenti funzionali del motore elettrico, cioè uno statore 4, un rotore 5 ed un albero motore 6.

[0011] In particolare, con riferimento alle figure 2 e 3, gli scudi 2 e 3 sono strutturati in modo da potersi accoppiare delimitando una cavità interna 7 praticamente chiusa, provvista solo di due fori disposti lungo un asse comune X-X per consentire l’impegno con rispettive estremità dell’albero motore 5, come descritto in seguito in dettaglio.

[0012] Preferibilmente, il primo scudo 2 ha una forma generale a tazza comprendente una parete laterale 21 esterna dotata di una pluralità 21 A di alette di raffreddamento ed un fondo 23 attraversato da un foro passante 24. Il foro passante 24 è provvisto di una parete interna conformata in modo da creare una sede 25 di accoglimento di primi cuscinetti dell’albero motore 6. Inoltre, dal foro passante 24 sporge una prima estremità dell’albero motore 6 per l’impegno con una cinghia di trasmissione. Convenzionalmente, la parete laterale 21 è provvista di un braccio 22 portante un’asola per il fissaggio del motore ad esempio ad una vasca di una macchina lavatrice.

[0013] E’ da notare che vantaggiosamente lo scudo 2 comprende una cavità interna 71 suddivisa in una prima porzione 72 ed una seconda porzione 73. Tale suddivisione consente di poter alloggiare statori di differenti dimensioni e, quindi, rendere gli scudi 2 e 3 versatili senza la necessità di essere costretti ad impiegare scudi differenti per statori differenti. In altre parole, gli scudi permettono di alloggiare motori elettrici di potenze variabili a seconda delle esigenze. In particolare, ciascuna porzione prima 72 e seconda 73 è dotata di una propria sede 72A e 73A, rispettivamente, per l’accoglimento a misura del rispettivo statore. In questo modo, indipendentemente dalla dimensione, ciascun statore viene alloggiato e supportato nella sua posizione corretta all’interno dei due scudi 2 e 3 senza l’inconveniente di spostamenti indesiderati provocati dalle vibrazioni del motore stesso. In altre parole, il primo scudo 2 blocca al suo interno lo statore 4 in modo fermo cosicché il secondo scudo 3 può essere accoppiato al primo scudo in maniera semplice e rapida, come descritto in seguito.

[0014] Vantaggiosamente, come meglio mostrato in figura 2, lo scudo 2 comprende un bordo libero 26 per l’impegno con il secondo scudo 3. Questo bordo libero 26 comprende una serie di pareti 27 che si estendono assialmente verso il secondo scudo 3. Dette pareti 27 sono separate tra loro da interruzioni 28. Inoltre, a livello delle interruzioni sono presenti sporgenze 29 dirette radialmente. Le interruzioni 28 costituiscono primi mezzi di centraggio che cooperano con secondi mezzi di centraggio, descritti in seguito, ricavati sul secondo scudo 3 per realizzare un autocentraggio semplice ed efficace. Diversamente, le sporgenze 29 hanno funzione di presa per la manipolazione e la lavorazione da parte di macchine.

[0015] Preferibilmente, il primo scudo 2 è costruito con materiale metallico scelto tra acciaio, alluminio e leghe metalliche, più preferibilmente è in alluminio.

[0016] Il secondo scudo 3 ha preferibilmente forma di coperchio e comprende anch’esso una parete laterale 31 ed un fondo 32, che assieme delimitano una cavità 74 (figura 3).

[0017] Vantaggiosamente, il bordo 35 libero dello scudo 3 comprende una serie di sporgenze 36 radiali che costituiscono secondi mezzi di centraggio atti a cooperare con i suddetti primi mezzi di centraggio, rappresentati dalle aperture 28 del primo scudo 2, per realizzare un autocentraggio dei due scudi in modo semplice e rapido senza l’ausilio di alcuna macchina.

[0018] In corrispondenza, poi, di dette sporgenze 36 sono ricavati fori passanti 37 atti ad allinearsi con i fori passanti 20 del primo scudo 2 e consentire l’impegno con mezzi di fissaggio, quali dadi e viti, per bloccare i due scudi 2 e 3 in posizione chiusa.

[0019] Ulteriormente, sia la parete laterale 31 che il fondo 32 sono percorse da nervature esterne (figura 2) atte da un lato a rinforzare la struttura dello scudo 3 e dall’altro ad aumentare la superficie di scambio termico per favorire il raffreddamento.

[0020] In particolare, come meglio mostrato in figura 3, il fondo 32 è attraversato da un foro passante 33 giacente sullo stesso asse X-X quando i due scudi 2 e 3 sono assemblati. Inoltre, dalla superficie esterna dello scudo 3 si estendono due braccia 34 (figura 2) dotate di estremità ad asola per il fissaggio con convenzionali mezzi alla vasca di una macchina.

[0021] La cavità 74 interna dello scudo 3 è conformata in modo da accogliere una porzione di uno statore 4 e, in corrispondenza del foro passante 33, cuscinetti di un’estremità dell’albero motore 6 in una opportuna sede 38 (figura 3).

[0022] Vantaggiosamente, inoltre, il secondo scudo 3 è costituito da materiale plastico, termoindurente o similare. Preferibilmente, le plastiche termoindurenti sono scelte tra BMC (Bulk Moulding Compounds, materiali compounds a base di poliestere, adottati generalmente per stampaggio a compressione ed iniezione, possono essere rinforzati con cariche di fibre di vetro, minerali, fibre carbonio, fibre aramidiche, fibre naturali, ecc. o cariche miste), SMC (Sheet Moulding Compounds, compositi Termoindurenti in fogli del tutto simili al BMC, prodotti però in forma di rotoli o fogli larghi circa un metro), resine fenoliche (PF, famiglia di polimeri ottenuti mediante condensazione tra il fenolo e la formaldeide che si dividono in novolacche e resoli), resine melaminiche (MF, famiglia di polimeri ottenuti mediante condensazione tra la melamina e l'aldeide), resine fenoliche caricate - resine melaminiche caricate (resine che possono essere integrate con cariche di fibre di vetro o di natura minerale o miste). Più preferibilmente, vengono impiegate resine BMC.

[0023] La scelta dei materiali termoindurenti consente di ottenere, oltre alle ottime proprietà meccaniche, geometrie che presentano sostanziali differenze di spessori nelle varie sezioni e tolleranze centesimali, in altre parole possono essere stampati con estrema precisione senza la necessità di lavorazioni aggiuntive con macchine utensili. Inoltre, hanno alta resistenza alle alte temperature senza alcuna deformazione.

[0024] Da quanto fino ad ora descritto, è evidente che l’assemblaggio del motore 1 secondo la presente invenzione diviene semplice, veloce e porta numerosi vantaggi rispetto ai corpi motori della tecnica nota.

[0025] Infatti, l’assemblaggio prevede l'inserimento dello statore 4 all’interno del primo scudo 2 in modo che venga accolto a misura nella corrispondente sede 72 o 73 a seconda delle dimensioni. In seguito, l’albero motore 6, dotato di un primo cuscinetto 61 montato ad una prima estremità ed un secondo cuscinetto 62 montato ad una seconda estremità dell’albero, con infrapposto il rotore 5, viene inserito all’interno dello statore 4 finché il primo cuscinetto 62 non viene accolto nella sede 25 del primo guscio 2 e la prima estremità dell’albero motore sporge dal foro passante 24. E’ evidente che tali operazioni consentono di ottenere un assieme solido e compatto.

[0026] In particolare, è da tenere presente che con la struttura suddetta gli allineamenti e i centraggi sono automatici o, in altre parole, si facilita la necessità di far combaciare differenti assi di differenti pezzi quali albero motore, statore e due scudi.

[0027] A questo punto, infatti, basta semplicemente avvicinare anche manualmente il secondo scudo 3 al primo 2 facendo attenzione ad allineare le sporgenze 36 del secondo scudo 3 con le aperture 28 del primo scudo 2. Così operando, è evidente che l’accoppiamento è autocentrante. Una volta portati a contatto i rispettivi bordi 35 del secondo scudo 3 e 26 del primo scudo 2, è sufficiente bloccare tra loro gli scudi con opportuni mezzi di fissaggio 8 quali viti e bulloni (mostrati in figura 1 ) che impegnano i fori passanti 37 e 20 rispettivamente del secondo scudo 3 e del primo scudo 2.

[0028] In questo modo, come mostrato in figura 4, il motore 1 risulta un pezzo unico sostanzialmente completamente chiuso esternamente da due scudi 2 e 3 autocentranti.

[0029] In aggiunta, i mezzi di centraggio unitamente all’incastro del motore nella cavità interna definita dagli scudi realizzano un struttura portante solida priva di disallineamenti e, quindi, sbilanciamenti.

[0030] Appare ora chiaro che lo scudo di contenimento in accordo con la presente invenzione risolve gli inconvenienti lamentati nella parte introduttiva di questa descrizione e, contemporaneamente, sono stati raggiunti importanti vantaggi.

[0031] Prima di tutto, come già ribadito più volte, essendo i due scudi autocentranti, non è più necessario l’uso di una macchina dedicata alla centratura degli scudi della tecnica nota. Infatti, grazie all’autocentratura, l’asse X-X corrisponde esattamente sia all’asse di rotazione dell’albero 6 del motore elettrico sia all’asse degli scudi 2 e 3. Questo comporta un importante abbattimento di costi di produzione e costi di funzionamento e manutenzione della macchina stessa. Inoltre, ovviamente, i tempi di assemblaggio dell’intero motore si riducono. Vengono, di conseguenza, evitati pericolosi disallineamenti che provocano i suddetti inconvenienti di malfunzionamento. In altre parole, i pezzi che compongono il motore sono incastrati ad uno ad uno e, quindi, l’allineamento e centratura sono automatici senza la necessità di ulteriori manipolazioni.

[0032] In aggiunta, gli scudi 2 e 3, chiudendo sostanzialmente completamente il motore elettrico, evitano da un lato il contatto e l’accumulo di sporcizia e liquidi che possono inficiare il corretto funzionamento e la durata di vita e dall’altro lato insonorizzano lo stesso motore. Ne deriva che non solo l’efficienza del motore è migliorata, ma anche la rumorosità viene fortemente abbattuta.

[0033] E’ anche da tenere presente che nonostante il motore sia chiuso verso l’esterno, fenomeni di surriscaldamento sono evitati grazie alla predisposizione su entrambi gli scudi di alette o nervature dissipatrici.

[0034] Ulteriore vantaggio deriva dal fatto di avere progettato una cavità interna tale da consentire l’alloggiamento di differenti tipi di motori. Questo consente, infatti, uno sfruttamento praticamente universale dello scudo di contenimento dell’invenzione. In altre parole, lo scudo risulta adattabile ai differenti tipi di motori elettrici evitando l’uso di differenti scudi per differenti motori. Dunque, ulteriore abbattimento di costi.

[0035] L’impiego di almeno un scudo prodotto con materiale termoindurente risulta poi vantaggioso sotto diversi punti di vista. Prima di tutto, il materiale è molto più economico dei materiali metallici. Inoltre, risulta più facile da lavorare dato che può essere stampato in modo molto preciso con convenzionali stampi di facile predisposizione, nonostante forme e spessori complessi. I materiali termoindurenti sono anche facilmente riciclabili e, come spiegato in precedenza, sono dotati di ottime caratteristiche meccaniche e termiche.

[0036] L’autocentraggio degli scudi per contatto dei rispettivi bordi implica che sono sufficienti mezzi di fissaggio molto più semplici rispetto ai lunghi tiranti convenzionali necessari per fissare i due scudi secondo la tecnica nota.

[0037] E’ anche da tenere presente che la struttura a scudi autocentranti svolge l’importante funzione di supportare il motore elettrico stesso in modo molto più robusto e sicuro rispetto alla struttura della tecnica nota. Infatti, come già spiegato, gli scudi autocentranti non solo si collegano e si orientano automaticamente direttamente tra loro tramite i suddetti mezzi di aggancio autocentranti ricavati sui rispettivi bordi di contatto, ma sono anche dotati di sedi di accoglimento e sostegno per una pluralità di statori di differenti dimensioni. Il tutto, cioè albero motore, statore, rotore, cuscinetti e scudi, formano una struttura chiusa, solida e compatta.

[0038] In altre parole, prima lo statore viene inserito nella rispettiva cavità di un primo scudo in modo molto preciso e qui rimane fermo. Poi, rotore ed albero possono essere montati nello statore in maniera convenzionale. Infine, un secondo scudo viene accoppiato al primo scudo tramite i mezzi autocentranti bloccando il tutto fermamente in maniera da allineare assialmente automaticamente tutti i pezzi, statore, rotore, albero motore e scudi.

[0039] Un vantaggio notevole che deriva dalla costruzione dell’invenzione risiede nel fatto che il materiale dello statore richiesto per la creazione del flusso magnetico e per conferire struttura meccanica può essere notevolmente ridotto. Infatti, è stato visto che sia la funzione magnetica che strutturale può in parte essere in qualche modo trasferita agli scudi, in particolare, allo scudo a tazza in materiale metallico. Questo scudo, come già spiegato, supporta meccanicamente lo statore per cui la componente strutturale delle sue lamine può praticamente essere portata a zero. Inoltre, anche parte della componente funzionale magnetica delle stesse lamine può essere ridotta al minimo in quanto lo scudo stesso coopera a creare il flusso magnetico necessario a far funzionare correttamente il motore elettrico.

[0040] Ne deriva che le numerose tolleranze dimensionali coinvolte secondo la tecnica nota sono ridotte proprio perché esiste in pratica un unico riferimento dettato dall’incastro tra guscio e statore. Essendo poi lo statore semplificato per quanto appena spiegato, esistono minori rischi di sovra-dimensionamento o sottodimensionamento e, quindi, riduzione di vibrazioni e rumori.

[0041] Una conseguenza aggiuntiva alla struttura dell’invenzione è la possibilità di eliminare l’anello di compensazione assiale con semplice gomma a livello di uno dei due cuscinetti.

[0042] Ulteriori varianti del guscio di contenimento e supporto dell’invenzione sono alla portata del tecnico del settore pur tuttavia senza uscire dall’abito di tutela definito dalle seguenti rivendicazioni.

[0043] Ad esempio, entrambi gli scudi possono essere prodotti in materiale termoindurente qualora le condizioni lo consentissero, cioè motori elettrici di potenze non elevatissime o, comunque, ove le caratteristiche meccaniche del materiale lo consentano.

[0044] Le dimensioni e le forme possono variare a seconda di esigenze o particolari preferenze. Ad esempio, lo statore può avere una superficie esterna cilindrica, come mostrato nelle figure, o poligonale. In ogni caso, il suddetto accoppiamento a misura con la cavità interna degli scudi deve essere sempre rispettato. Di conseguenza, anche gli scudi verranno formati, lavorati e/o stampati in modo complementare proprio per garantire il suddetto perfetto incastro.

[0045] In particolare, gli scudi possono anche non chiudersi completamente attorno allo statore. Infatti, pur mantenendo la capacità di accogliere fermamente statori di differenti misure, i mezzi di aggancio autocentranti possono essere rappresentati da linguette che si estendono assialmente da uno scudo per impegnarsi con corrispondenti feritoie ricavate sull’altro scudo in modo da lasciare aperture nella porzione centrale del motore.

[0046] I primi e secondi mezzi di centraggio e fissaggio degli scudi possono essere rappresentati da elementi di impegno a scatto, quali denti elastici che impegnano corrispondenti asole o sottosquadri, oppure innesto a baionetta.

Claims (9)

1. Rivendicazioni del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “MIGLIORAMENTO COSTRUTTIVO PER UN MOTORE ELETTRICO PER ELETTRODOMESTICO" RIVENDICAZIONI 1. Motore (1) elettrico di elettrodomestici comprendente un primo (2) scudo ed un secondo (3) scudo di fissaggio ad una struttura di uno statore (4), un rotore (5) interno a detto statore e montato su un albero motore (6) , caratterizzato dal fatto che detto primo scudo (2) e detto secondo scudo (3) sono accoppiabili direttamente tra loro lungo un asse longitudinale (X-X) comune tramite primi (28) e secondi (36) mezzi di accoppiamento autocentrante in modo da racchiudere detto statore e detto rotore in una cavità (7) di detti scudi comprendente almeno una sede (72A, 73A) conformata sostanzialmente a misura di detto statore (4).
2. 2. Motore (1) secondo la rivendicazione 1 , in cui detti primi mezzi di accoppiamento autocentrante comprendono interruzioni (28) ricavate su un bordo libero (26) di uno di detti primo e secondo scudo e detti secondi mezzi di accoppiamento autocentrante comprendono sporgenze (36) ricavate su un bordo libero (35) dell'altro di detti primo e secondo scudo ed atte ad impegnare ciascuna una corrispondente interruzione (28).
3. 3. Motore (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detto bordo libero (26) è ricavato su detto primo scudo (2) e comprende una serie di pareti (27) che si estendono assialmente verso detto secondo guscio (3) e sono separate tra loro da dette interruzioni (28), mentre dette sporgenze (36) di detti secondi mezzi di accoppiamento autocentrante si dipartono assialmente da un bordo libero (35) di detto secondo scudo (3).
4. 4. Motore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto primo scudo (2) ha una forma generale a tazza comprendente una parete laterale (21) dotata di una pluralità (22) di alette di raffreddamento ed un fondo (23) attraversato da un foro passante (24)
5. 5. Motore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni secondo da 1 a 4, in cui detto scudo (3) ha forma di coperchio e comprende una parete laterale (31) ed un fondo (32), che assieme delimitano una cavità (74), sia la parete laterale che il fondo essendo percorse da nervature atte da un lato a rinforzare la struttura dello scudo e dall’altro ad aumentare la superficie di scambio termico.
6. 6. Motore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui almeno uno di detti primo (2) e secondo (3) scudo è costituito da un materiale plastico termoindurente.
7. 7. Motore (1) secondo a rivendicazione 6, in cui detto primo scudo (2) è in materiale metallico scelto tra acciaio, alluminio e leghe metalliche, mentre detto secondo scudo (3) è in materiale termoindurente scelto tra BMC, SMC, resine fenoliche, resine melaminiche caricate o meno, e/o rinforzate con fibre di rinforzo o meno.
8. 8. Motore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 da 8, comprendente magneti permanenti.
9. 9. Motore (1) secondo la rivendicazione 8, in cui detto motore è assemblato in un elettrodomestico scelto tra lavatrice, lavastoviglie, lava-asciugatrice, asciugatrice.