PT102078B - Rotor para um motor de inducao com induzido de gaiola de esquilo e processo para a sua fabricacao - Google Patents
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Description
Descrição “Rotor para um motor de indução com induzido de gaiola de esquilo e processo para a sua fabricação”
Fundamento da invenção
A presente invenção refere-se a uma estrutura de união para soldar, com solda forte, barras do rotor a anéis terminais (anéis de curto-circuito) num rotor para, por
exemplo, um motor de indução com induzido em curto-circuito ou em gaiola de esquilo, com dimensões relativamente grandes, e a um processo de soldadura forte para a estrutura de união.
Discussão da técnica anterior
As fig. 16a, 16b e 16c são, respectivamente, uma vista lateral, uma vista de frente e uma vista em planta, que mostram usa estrutura de união para soldar, com solda forte, anéis terminais (anéis de curto-circuito) em barras de rotor num rotor para um motor de indução convencional, apresentado no pedido de patente, não examinado, N° JP-A-55-40051. A fig. 17, é uma vista em perspectiva, parcial, que
O mostra um estado da soldadura com solda forte de um rotor que possui uma estrutura de união convencional, sob a acção de aquecimento por um maçarico. Nas figuras, a referência numérica (1) designa uma barra de rotor, (2) designa um anel terminal (um anel de curto-circuito), (3) designa uma porção soldada depois de o material de soldadura forte ter fundido, (4), uma folha para a soldadura de solda forte, (5), um material de solda forte, que é fornecido manualmente por um operador, (6), um primeiro maçarico para produzir uma chama de CO2, ou similar, para aquecer o anel terminal a partir do seu plano inferior, (7) designa um segundo maçarico para produzir uma chama de CO2, ou similar, para aquecer uma superfície lateral para ser
soldada à barra de rotor (1) e (8) designa uma ranhura para a soldadura forte, que é formada numa superfície do anel terminal (2).
Far-se-à uma descrição de um processo de soldadura com solda forte de um rotor com a estrutura convencional. Em primeiro lugar, aplica-se fundente para a soldadura (não representado) na ranhura de soldadura (8) formada no anel terminal (2). Na técnica- convencional, visto que se utiliza solda de prata (BAg-6 ou BAg-7) como material de soldadura forte (5), é utilizado fundente para a solda de prata. Coloca-se o primeiro maçarico por baixo do anel terminal (2), para o aquecer a partir do seu plano inferior. Quando a temperatura do anel terminal (2) tiver aumentado numa certa medida, aquece-se a barra do rotor (1), utilizando o segundo maçarico (7). Quando o fundente atingir a temperatura de activação e a barra de rotor (1) e o anel terminal (2) atingirem a temperatura a que termina a fusão, ou uma temperatura superior do material de soldadura (5), um operador (não representado) conduz a soldadura aplicando o material de soldadura (5) por operações manuais. Neste caso, o operador avalia a temperatura óptima para a soldadura observando a cor da barra de rotor (1) e do anel terminal (2) aquecidos, o que exige uma certa habilidade técnica. Quando estiver terminada a soldadura da barra do rotor (1), efectua-se a soldadura numa outra barra de rotor. Quando houver um grande número de barras de rotor a soldar (por exemplo, quando houver 20 ou mais barras de rotor), soldam-se 5 a 8 barras de rotor numa zona específica e depois solda-se o mesmo número de barras de rotor numa zona, afastada da área específica de cerca de 180°, minimizando-se desse modo a tensão de origem térmica produzida durante a soldadura. Assim, na técnica tradicional de soldadura, a soldadura demora muito tempo. Por exemplo, se devem i
soldar-se 45 barras de rotor aos anéis terminais, isso exige cerca de 2 horas para completar a soldadura das 45 barras de rotor.
Como atrás se descreveu, no processo tradicional de soldadura, é necessário muito mais tempo e é necessária a habilidade do operador.
Além disso, quando se fabrica um rotor de grandes dimensões, também são grandes as dimensões do rotor. Para formar uma porção inclinada na barra de rotor (1) , para proporcionar uma folga para o material de solda forte (4) entre a barra de rotor e o anel terminal (2), como se mostra na fig. 16a, utilizou-se um tomo para trabalhar um plano terminal da barra de rotor. Dado que era difícil formar um ângulo Θ na porção inclinada, por exemplo com o valor de 1 ° ou inferior, a folha para a solda forte (4) era inconvenientemente grande.
No processo de soldadura com solda forte convencional, por operação manual, e para encurtar o tempo de soldadura, que era um inconveniente no processo convencional, foi proposto um processo no qual se coloca previamente um material de solda forte num lado do plano terminal da barra de rotor, em contacto com o anel terminal (2), de modo a estender-se ao longo de um lado mais comprido da barra de rotor, e aquece-se o anel terminal por aplicação de uma frequência elevada a partir do seu plano inferior, de modo a soldar um certo número de barras nos anéis terminais (2) . Porém, o processo proposto tem o seguinte inconveniente. Quando as operações de soldadura são efectuadas por meio do material de soldadura colocado previamente na estrutura de união convencional, representada nas fig. 16 a, b, c e 18c, o material de soldadura não flui uniformemente no plano terminal da barra de rotor (1), de modo que se verifica um defeito de soldadura na porção central. Isso
deve-se ao facto de o efeito capilar ser forte numa porção com uma pequena folha entre a barra de rotor (1) e o anel terminal (2), enfraquecendo a acção capilar à medida que a folga se toma gradualmente maior, de modo que resulta uma taxa de fluência do material de soldadura com se ilustra na fig. 18f. Por conseguinte, uma parte do material de soldadura que tem uma taxa de fluência mais rápida para a parte periférica exterior da barra de rotor, antes da porção central da barra de rotor, enche-se com o material de soldadura, donde resulta a criação de um vazio na parte central.
Conhece-se igualmente da técnica anterior a patente de invenção norteamericana n° 4 385 720 a qual descreve uma técnica em tudo semelhante à que se acabou de descrever.
Conhece-se igualmente da técnica anterior a patente de invenção norteamericana n° 3 288 982 a qual descreve e reivindica um método de soldadura automática por arco de aços comparativamente espessos no qual se utiliza um aquecimento por altas frequências para elevar a temperatura de trabalho.
Sumário da invenção
Um objecto da presente invenção consiste em proporcionar uma estrutura da união para soldar com solda forte, num rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, que reduz o tempo para a soldadura, não exigindo operadores especializados e é altamente fiável, com a utilização de um material de soldadura forte previamente colocado, e um processo para a produção da estrutura de união.
De acordo com um aspecto da presente invenção, proporciona-se um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, que compreende uma pluralidade de barras de rotor e anéis terminais, fixados nas barras de rotor por soldadura com solda forte, sendo o referido rotor caracterizado por se formar uma cavidade ou uma saliência num plano de topo das barras do rotor em contacto com os anéis terminais de modo a estender-se no sentido de um lado mais curto do plano de topo das barras do rotor, de modo que as barras do rotor fiquem em contacto linear com os anéis terminais.
De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, proporciona-se um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo que compreende
uma pluralidade de barras de rotor e anéis terminais fixados nas barras do rotor por soldadura com solda forte, sendo o referido rotor caracterizado por se formar uma cavidade ou uma saliência num plano dos anéis terminais em contacto com as barras de rotor, de modo a estender-se numa direcção periférica dos anéis terminais, de modo que as barras do rotor fiquem em contacto linear com os anéis terminais.
Num terceiro aspecto da presente invenção, de acordo com os primeiro e segundo aspectos, as barras do rotor estão em contacto linear com os anéis terminais, pela formação de 1 a 5 cavidades ou saliências.
Num quarto aspecto da presente invenção, de acordo com os primeiro e segundo aspectos, a forma da cavidade ou da saliência, em secção transversal, é uma forma semelhante a uma cristã, para aumentar o efeito de capilaridade numa porção central no plano de topo das barras de rotor, em comparação com ambas as porções terminais no plano de topo das barras do rotor.
Num quinto aspecto da presente invenção, de acordo com os primeiro ao quarto aspectos, forma-se em cada um dos anéis terminais uma ranhura que é suficiente para receber uma barra do rotor e um material de soldadura forte, colocado de um lado da barra de rotor, numa quantidade capaz de soldar uma barra de rotor única, em contacto com as barras de corte numa posição onde é colocada cada barra de corte.
De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, proporciona-se um processo para a produção de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, que compreende a ligação de uma pluralidade de barras do rotor a anéis terminais, por soldadura com solda forte, sendo o referido processo / (
/ caracterizado por se colocar alternadamente um material de soldadura forte, numa quantidade capaz de soldar duas barras, em espaços entre barras de rotor adjacente e se aquecem os anéis terminais a partir do seu plano inferior para soldar as barra do rotor e os anéis terminais entre si.
De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, proporciona-se um processo para a produção de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo que compreende a ligação de uma pluralidade de barras de rotor a anéis terminais, por soldadura com solda forte, sendo o referido processo caracterizado pela colocação de um material de soldadura forte na forma de uma barra plana, numa quantidade susceptível de fazer a soldadura forte de uma barra de rotor única, num lado de cada uma das barras do rotor e o aquecimento dos anéis terminais a partir do seu plano inferior para soldar por soldadura forte as barras do rotor e os anéis terminais entre si.
Breve descrição dos desenhos
Uma apreciação mais completa da invenção e muitas das vantagens consequentes, obter-se-ão mais facilmente e serão melhor entendidas com referência à descrição pormenorizada seguinte, quando considerada em ligação com os desenhos anexos, cujas figuras representam;
A fig. 1, uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura de uma união por soldadura com solda forte de uma barra do rotor e um anel terminal num rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção;
A fig. 2, uma vista em perspectiva, com omissão de partes, que mostra um
processo de soldadura forte para o rotor na primeira forma de realização da presente invenção;
A fig. 3, um gráfico que mostra um resultado da medição da temperatura do anel terminal e da barra do rotor na primeira forma de realização da presente invenção;
As fig. 4a a 4c são diagramas para explicar o fluxo do material de soldadura forte para a barra do rotor na primeira forma de realização da presente invenção;
As fig. 5a a 5c, diagramas para explicar o fluxo do material de soldadura forte para outra barra do rotor na primeira forma de realização da presente invenção;
A fig. 6, uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura de união de uma barra do rotor e um anel terminal no rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com uma segunda forma de realização da presente invenção;
As fig. 7a a 7c, diagramas para explicar o fluxo de um material de soldadura forte para uma barra do rotor na segunda forma de realização da presente invenção;
A fia. 8, uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura da união por soldadura forte de uma barra do rotor e um anel terminal num rotor para um motor de indução com induzido de gaiola de esquilo, de acordo com uma terceira forma de realização da presente invenção;
As fig. 9a a 9c, diagramas para explicar o fluxo do material de soldadura forte para a barra do rotor de acordo com a terceira forma de realização da presente invenção;
A fig. 10, uma vista em corte transversal de uma estrutura de união por
soldadura forte de uma barra do rotor a um anel terminal num rotor de um motor de
indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com uma quarta forma de realização da presente invenção;
A fig. 11, uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura da união por soldadura forte de uma barra do rotor num anel terminal num rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com uma quinta forma de realização da presente invenção;
A fig. 12, uma vista em perspectiva que mostra um processo de soldadura forte para um rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com uma sexta forma de realização da presente invenção;
A fig. 13, uma vista em perspectiva que mostra um processo de soldadura forte para um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com uma sétima forma de realização da presente invenção;
As fig. 14a e 14b, diagramas para explicar o efeito do material de soldadura forte na sétima forma de realização da presente invenção;
A fig. 15, uma vista em planta, com corte transversal parcial, que mostra um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com a oitava forma de realização da presente invenção;
As fig. 16a a 16c, respectivamente uma vista de lado, uma vista de frente e uma vista em planta que mostra uma estrutura de união por soldadura forte para um motor de indução convencional com induzido em gaiola de esquilo e um processo para a soldadura forte da barra do rotor ao anel terminal;
A fig. 17, uma vista em perspectiva que mostra um processo de soldadura
i }
forte para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo; e
As fig. 18a a 18c, diagramas para explicar o fluxo do material de soldadura forte para uma barra de rotor convencional.
Descrição pormenorizada das formas de realização preferidas
Descrevem-se formas de realização preferidas da presente invenção, com referência aos desenhos, nos quais as mesmas referências numéricas designam partes iguais ou correspondentes, omitindo-se portanto a descrição dessas partes.
Forma de realização 1
A fig. 1 é uma vista em corte transversal, que mostra uma estrutura de soldadura forte de uma barra do rotor num anel terminal num rotor de um motor de
indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com a forma de realização 1 da presente invenção. Na fig. 1, a referência (1) designa uma barra do rotor entre uma pluralidade de barras de rotor proporcionadas no rotor. Formam-se cavidades e saliências ao longo da direcção de um lado mais curto de um plano de topo da barra do rotor, de modo que se forma uma configuração finamente ondulada em toda a área do plano de topo. A altura das cavidades e saliências, isto é, a altura máxima d numa folga para a soldadura forte é de 0,6 mm ou inferior. A referência (2) designa um anel terminal, que está em contacto linear com a barra de rotor (1), em três linhas. A referência (8) designa uma ranhura para a soldadura forte (de aqui em diante designada por ranhura de soldadura forte), realizada numa superfície do anel terminal (2). A ranhura de soldadura forte (8) é formada na totalidade da direcção periférica do anel terminal (2), visto que a ranhura de soldadura forte é efectuada por um tomo. A referência (9) designa um material de soldadura forte. Nesta forma de realização,
forma-se de cada lado da barra do rotor (1) uma curva de concordância, devido à ranhura de soldadura forte (8), depois de se terem completado as operações de soldadura forte, por meio da qual se impede uma concentração de tensões. Além disso, como se forma uma porção de saliências/cavidades, com uma forma de cristãs no plano de topo da barra do rotor, o material de soldadura forte entra uniformemente na folga para a soldadura forte (de aqui em diante designada por folga para soldadura forte) entre o plano terminal da barra do rotor e a porção cavada da ranhura de soldadura forte (8).
Descreve-se agora um processo de soldadura forte para o rotor de acordo com a forma de realização 1. A fig. 2 é uma vista em perspectiva, com omissão de algumas partes, que mostra um processo para a soldadura forte do rotor de acordo com a forma de realização 1, por aquecimento, por altas frequências, a partir de um plano inferior do anel terminal. Omite-se a descrição das mesmas partes na fig. 17. Na fig. 2, a referência numérica (9) designa duas peças de material de soldadura forte previamente colocadas, proporcionadas de um lado de cada uma das barras do rotor (1), sendo uma quantidade de material de soldadura forte colocada previamente suficiente para soldar uma barra de rotor única. Nesta forma de realização, utilizam-se duas peças de material de soldadura forte na forma de duas barras redondas (7 mm de diâmetro). A referência numérica (10) designa uma bobina de aquecimento por altas frequências, a referência numérica (11) designa uma folha isolante para isolar a bobina de aquecimento (10) do anel terminal (2) e a referência numérica (12) designa um sensor de raios infravermelhos para detectar a temperatura especificada de uma barra (1) do rotor.
Em primeiro lugar, coloca-se o anel terminal (2) na bobina de aquecimento (10), por interposição da folha isolante (11) entre as mesmas. Depois, aplica-se fundente de soldadura (não representado) na ranhura de soldadura forte (8) formada no anel terminal (2). Depois, as barras do rotor (1), às quais se associou já um núcleo laminado, um veio de rotação, etc. (não representados), são colocadas no anel terminal (2). Fomecem-se as duas peças de material de soldadura forte (9) às quais foi aplicado o fundente, a um lado do plano de topo de cada barra do rotor, de modo que fiquem ao longo de um lado mais comprido do plano de topo. Depois, posiciona-se o sensor de raios infravermelhos (12) numa posição predeterminada de detecção da temperatura de uma barra do rotor (1). Fica assim terminada a preparação. A dimensão do anel terminal usado nesta forma de realização é de 500 mm de diâmetro exterior, 340 mm de diâmetro interior e 25 mm de espessura, e utilizaram-se 46 barras de rotor (1), cada uma com um lado mais comprido de 50 mm e um lado mais curto de 20 mm no plano de topo. As operações de soldadura são iniciadas pelo aquecimento do anel terminal (2) a partir do seu plano inferior, por meio da bobina de altas frequências (10). Nesta forma de realização, utilizou-se uma fonte de energia de 150 KW e uma frequência de 13 KHz, para o aquecimento, de modo que se aquece uma porção do anel terminal (2) com uma profundidade de 0,2 mm, a partir do plano inferior.
A fig. 3 é um diagrama que mostra um resultado da medição da temperatura do anel terminal (2) e da barra (1) do rotor, no qual a abcissa representa o tempo e a ordenada representa a temperatura; uma linha a cheio representa a temperatura do anel terminal e uma linha tracejada representa a temperatura da barra do rotor. Como
se mostra na fig. 3, encontra-se um aumento da temperatura apenas no anel terminal nos três minutos iniciais, devido a uma resistência térmica de contacto elevada, por causa do contacto linear do anel terminal (3) e a barra (1) do rotor. Quando o anel terminal (2) atingir una temperatura de fase líquida (cerca de 700°C) do material de soldadura forte, o material de soldadura forte (9), previamente colocado, está fundido. Quando o material de soldadura forte (9) fundido entra em contacto com a barra (1) do rotor, verifica-se uma condução rápida de calor, de modo que a temperatura da barra (1) do rotor aumenta. Todavia, os dados da fig. 3 mostram que a temperatura da porção medida é inferior à da porção efectivamente soldada, visto que está colocado um termopar numa posição a 10 mm acima do plano de topo da barra (1) do rotor. Após cerca de 1 minuto a partir da fusão do material de soldadura forte (9) previamente colocado, a barra (1) do rotor atinge a temperatura de fase líquida do material de soldadura forte e o material de soldadura forte fundido (9) entra no interior da folga de soldadura, de modo que se forma tuna curva de concordância de cada lado da barra do rotor. Pode obter-se uma diferença das temperaturas entre a temperatura numa porção soldada e uma porção de detecção da temperatura da barra do rotor e, quando o sensor de raios infravermelhos (12) detectar que a temperatura da porção soldada da barra (1) do rotor atinge uma temperatura predeterminada (uma temperatura de fase líquida da solda forte + 20°C), interrompe-se a operação de aquecimento por frequências elevadas, para arrefecer a porção soldada. Como mostra a fig. 3, não há qualquer distribuição substancial da temperatura no anel terminal (2) devido ao desenho apropriado da bobina de aquecimento (10), podendo o aquecimento ser efectuado uniformemente. Como o anel terminal se contrai
uniformemente num tempo de arrefecimento, uma tensão térmica produzida no tempo de soldadura cria uma tensão residual na barra do rotor. No entanto ela existe
uniformemente, sendo o valor máximo da tensão pequeno em comparação com o obtido pela soldadura forte manual.
Além disso, na técnica convencional, o anel terminal (2) e a barra de rotor (1) eram aquecidas conjuntamente. No entanto, nesta forma de realização da presente invenção, apenas se aquece o anel terminal (2) e a barra de rotor (1) está em contacto linear com o anel terminal (2), de modo que a resistência térmica de contacto é elevada. Quando se aquela o anel terminal (2) a partir do seu plano inferior, a quantidade de calor tomada pelo núcleo de laminação (não representado) ligado à barra de rotor (1) é pequena, armazenando-se calor no anel terminal (2). Por conseguinte, a soldadura com solda forte pode simultaneamente ser conduzida num curto intervalo de tempo sem aumentar desnecessariamente a capacidade da fonte de energia de alta frequência. Quando um tempo para o aquecimento da barra de rotor (1) for curto, há uma possibilidade pequena de recozimento da barra do rotor, sendo portanto naturalmente o tempo de soldadura forte bastante mais curto (cerca de 15 minutos, incluindo um tempo de arrefecimento) do que a soldadura forte manual convencional. Além disso, não é necessária uma técnica que exija grande habilidade.
A seguir, dá-se uma explicação da maneira como se faz o fluxo do material de soldadura forte no processo de soldadura na forma de realização 1, com referência à fig. 4. Nesta forma de realização, a folga de soldadura d máxima é feita pequena, em comparação com a junta de soldadura forte convencional (isto é, a folga d é 0,8 mm na técnica convencional, enquanto que a folga d é 0,6 mm, ou inferior, na presente invenção) de modo que há uma grande diferença no caudal de material de soldadura.
Além disso, a fornia do plano de topo da barra de rotor (1) tem, em secção transversal, cavidades e saliências na forma de cristãs que são simétricas em relação à linha central vertical, de modo que o caudal de material de soldadura forte na porção central da barra de rotor (1) não é menor do que o caudal na porção periférica, como
mostra a fig. 4b. Assim, aumenta-se a acção capilar na porção central num lado mais curto do plano de topo da barra do rotor, relativamente a uma acção capilar nas duas porções extremas no lado mais curto do plano de topo. Por conseguinte, quando as operações de soldadura forem conduzidas por meio do material de soldadura forte precolocado, o material de soldadura fundido entra na folha de soldadura de maneira substancialmente uniforme e não se verificará qualquer efeito de soldadura no plano de topo da barra de rotor.
Nesta forma de realização, as saliências e as cavidades em forma de cristãs são
formadas simetricamente no plano de topo da barra do rotor. Porém, podem fazer-se cavidades e saliências em forma de dente de serra, como se mostra na fig. 5c. Neste caso, o caudal do material de soldadura é mais rápido num parte extrema do plano de topo da barra do rotor, como se mostra na fig. 5b, que representa uma distribuição do caudal. Como as saliências e as cavidades são formadas assimetricamente, é mais ou menos pobre um equilíbrio da acção capilar, podendo aumentar a ocorrência de um defeito de soldadura. No entanto, pode diminuir-se o tempo de soldadura, visto que a barra de rotor e o anel terminal estão em contacto linear um com o outro da mesma maneira mencionada na forma de realização anterior.
Na forma de realização atrás mencionada, o anel terminal é aquecido, pelo
aquecimento por altas frequências para realizar a soldadura simultânea. No entanto, o aquecimento pode ser feito utilizando um maçarico ou um fomo.
Forma de realização 2
A fig. 6 é um corte transversal que mostra uma estrutura de união de uma barra de rotor e um anel terminal num rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com a forma de realização 2 da presente invenção. Na fig. 6, (1) designa uma barra de rotor entre uma pluralidade de barras de rotor, na qual se forma uma saliência em forma de cristã num plano de topo da barra de rotor, na direcção de um dos lados mais curtos do plano de topo da barra de rotor. A referência numérica (2) designa um anel terminal que está em contacto linear com a barra de rotor (1) numa linha apenas. A altura da projecção, isto é, a altura máxima d na folha de soldadura, é 0,6 mm ou inferior. A referência numérica (8) designa uma ranhura de soldadura formada trabalhando a superfície do anel terminal (2). Como a ranhura de soldadura (8) é formada no anel terminal (2) por meio de um tomo, ela é formada completamente na direcção periférica do anel terminal. A referência numérica (9) designa um material de soldadura forte. Nesta forma de realização, forma-se uma curva de concordância de cada lado da barra de rotor (1), depois de terminada a soldadura, entrando o material de soldadura uniformemente na folga de soldadura entre a barra de rotor (1) e a porção cavada da ranhura de soldadura (8).
Explica-se a seguir o fluxo do material de soldadura forte no processo de soldadura forte na forma de realização 2 da presente invenção. Na forma de realização 2, fez-se a folga de soldadura máxima d pequena em comparação com a da união de soldadura convencional (a folga é 0,8 mm ou mais na técnica
convencional, enquanto que a folga é 0,6 mm ou menos na presente invenção), de modo que houve uma grande diferença no caudal do material de soldadura. Além disso, formou-se uma união de soldadura na qual a saliência em forma de cristã era simétrica relativamente ao eixo vertical do plano de topo, de modo que o caudal de material de soldadura foi máximo punia porção central do plano de topo da barra de rotor (1), como se mostra numa distribuição do caudal na fig. 7b. Daí resulta que, quando se conduziu a soldadura colocando previamente o material de soldadura forte, não se encontrou qualquer defeito de soldadura na porção central da barra de rotor (1), como se mostra na fig. 7a. Além disso, como a barra de rotor (1) está em contacto linear com o anel terminal (2) numa única linha para desse modo aumentar a resistência térmica de contacto, a quantidade de calor tomada por um núcleo de laminação (não representado) montado na barra de rotor (1) é pequena e o calor armazena-se no anel terminal (2). A estrutura de união desta forma de realização é particularmente vantajosa no caso de se usar uma fonte de energia de alta frequência de pequena capacidade e o anel terminal a soldar ter uma grande capacidade térmica. Com esta forma de realização, pode conseguir-se uma soldadura simultânea sem defeitos, num intervalo de tempo mais curto.
Forma de realização 3
A fig. 8 é uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura de união de soldadura forte de uma barra de rotor num anel terminal num rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com a forma de realização 3 da presente invenção. Na fig. 8, (1) designa uma barra de rotor entre uma pluralidade de barras de rotor proporcionadas no rotor na qual são formadas saliências e cavas
num plano de topo da barra de rotor, dispondo-se as saliências e as cavas na direcção de um lado mais curto do plano de topo, de modo que o plano de topo tem uma forma finamente ondulada no seu conjunto. A altura das saliências e cavas, isto é, a altura máxima d da folga de soldadura forte é 0,6 mm, ou inferior. A referência numérica (2) designa um anel terminal que está em contacto linear com a barra de rotor (1), em 5 linhas. A referência numérica (8) designa uma ranhura de soldadura, formada trabalhando uma superfície do anel terminal (2). Como a ranhura de soldadura (8) é feita utilizando um tomo, ela é realizada em toda a direcção periférica do anel terminal (2). A referência numérica (9) designa um material de soldadura forte.
Nesta forma de realização, forma-se uma curva de concordância de cada lado da barra do rotor (1), devido à ranhura de soldadura (8), depois de terminada a soldadura, de modo que se minimiza uma concentração de tensões. Além disso, como se formam saliências e cavas com a forma de cristãs, no plano de topo da barra de rotor, o material de soldadura forte entra uniformemente na folga de soldadura entre o plano de topo da barra de rotor e a superfície cavada da ranhura de soldadura (8).
Explica-se a maneira como se efectua o fluxo de material de soldadura forte num processo de soldadura forte na forma de realização 3 da presente invenção, com referência à fig. 9. Nesta forma de realização, a folga máxima d da soldadura forte é pequena em comparação com a da união convencional de soldadura forte (a folga é de 0,8 mm ou mais na união convencional enquanto que é de 0,6 mm ou inferior na presente invenção) de modo que há uma grande diferença de caudal do material de soldadura forte. Além disso, na extremidade plana da barra do rotor forma-se uma série de projecções e cavidades numa forma nervurada em que a direcção das
projecções e das cavidades era a direcção de um lado mais curto do plano terminal, de modo que o caudal de material de solda forte numa parte central da barra do rotor não era pequena como se mostra numa distribuição do diagrama de caudal na fig. 9b. Por conseguinte, quando se conduz a soldadura colocando previamente o material de soldadura forte, verificou-se que não há qualquer defeito de soldadura no plano de topo da barra de rotor, como se mostra na fig. 9a.
Nesta forma de realização, o contacto da barra de rotor (1) com o anel terminal (2) é obtido por uma pluralidade de porções de linhas de contacto (especificamente, há 5 porções de linhas de contacto), para aumentar a resistência térmica de contacto. Mas nesta forma de realização, a resistência térmica de contacto é determinada para ser menor do que a das formas de realização 1 a 2 (a forma de realização 1 tem 3 porções de linha de contacto e a forma de realização 2 tem apenas uma porção de linha de contacto). Esta foima de realização foi concebida de modo tal que, quando se aqueceu o anel terminal (2) a partir do lado do plano inferior, a quantidade de calor tomada por um núcleo de laminação (não representado) montado na barra de rotor (1) era pequena, podendo o calor ser armazenado principalmente no anel terminal (2), de modo que a quantidade de calor a aplicar à barra de rotor (1) foi maior do que a calor aplicado à barra de rotor (1) nas formas de realização 1 e 2. Este exemplo é particularmente vantajoso num caso em que a capacidade da fonte de energia de alta frequência é grande e o anel terminal tem uma capacidade térmica menor do que a capacidade de aquecimento.
Nesta forma de realização, pode obter-se uma soldadura simultânea sem defeito, num intervalo de tempo mais curto.
Forma de realização 4
A fig. 10 é uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura de união soldada de uma barra de rotor num anel terminal num rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com a forma de realização 4 da presente invenção. Na fig. 10, (1) designa uma barra de rotor entre uma pluralidade de barras de rotor proporcionadas no rotor. A referência numérica (2) designa um anel terminal e (8) designa uma ranhura de soldadura formada numa superfície do anel terminal, trabalhando a superfície com um tomo ou similar, de modo que se forma uma porção em forma de cristã na ranhura de soldadura (8). Designadamente, forma-se uma saliência na direcção periférica, num plano do anel terminal, de modo que a barra de rotor fica em contacto linear com o anel terminal numa linha única. A referência numérica (9) designa um material de soldadura forte. Nesta forma de realização, forma-se uma curva de concordância de cada lado da barra do rotor (1), depois de terminada a soldadura. O material de soldadura forte entra uniformemente na folga de soldadura entre a barra de rotor (1) e a superfície cavada da ranhura de soldadura (8).
Explica-se agora como se efectua o fluxo de material de soldadura num processo de soldadura de acordo com a forma de realização 4. Nesta forma de realização, a relação da barra de rotor e a do anel terminal é oposta à da forma de realização 2. Por conseguinte, o fluxo do material de soldadura, em princípios, e a função de armazenamento de calor no anel terminal (2) que não é tomado pelo núcleo de laminação (não representado) montado na barra de rotor (1) são os mesmos que na forma de realização 2. Por conseguinte, pode obter-se uma soldadura simultânea, sem defeito, num intervalo de tempo curto, da mesma maneira que na forma de realização 2, quando se utiliza uma fonte de energia de alta frequência com uma capacidade pequena e o anel terminal a soldar tem uma capacidade térmica grande.
Forma de realização 5
A fig. 11 é uma vista em corte transversal que mostra uma estrutura de soldadura forte de uma barra de rotor num anel terminal num rotor de um motor de
indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com a forma de realização 5 da presente invenção. Na fig. 11, a referência numérica (1) designa uma barra de rotor, entre uma pluralidade de barras de rotor proporcionadas no rotor, (2) designa um anel terminal e (8) designa uma ranhura de soldadura formada numa superfície do anel terminal com utilização de um tomo, formando-se saliências e cavas com a forma de cristã na ranhura de soldadura, de modo que a ranhura de soldadura tem globalmente uma forma finamente ondulada. A referência numérica (9) designa um material de soldadura forte. Nesta fonna de realização, forma-se uma curva de concordância de cada lado da barra de rotor (1), depois de terminada a soldadura, e um material de soldadura forte fundido entra uniformemente na folha de soldadura entre a barra do rotor (1) e a superfície cavada da ranhura de soldadura (8).
Explica-se agora como se faz o fluxo do material de soldadura forte num processo de soldadura pelo processo da forma de realização 5. Nesta forma de realização, a relação entre a forma da barra de rotor e a do anel terminal é a oposta à da forma de realização 1, o fluxo do material de soldadura forte em princípio e a geração da resistência térmica de contacto na porção de contacto entre a barra de rotor e o anel terminal é a mesma que na forma de realização 1. Por conseguinte,
pode obter-se uma soldadura simultânea, sem defeito, num tempo mais curto, da mesma maneira que na forma de realização 1, quando se utilizar uma fonte de energia de alta frequência com uma grande capacidade e o anel terminal a soldar para a estrutura de união mencionada tiver uma grande capacidade térmica.
Forma de realização 6
A fig. 12 é uma vista em perspectiva para explicar o processo de soldadura forte para um rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com a forma de realização 6 da presente invenção. Na fig. 12, a referência numérica (13) designa peças de material de soldadura forte colocadas previamente junto das barras do rotor. Utilizam-se aqui duas peças de material de soldadura forte que são suficientes para soldar uma roda de rotor única. Nesta forma de realização colocaram-se previamente quatro peças de material de soldadura, em forma de barra redonda (com um diâmetro de 7 mm), entre as barras adjacentes do rotor. No entanto, nesta forma de realização, há um espaço que tem o material de soldadura forte colocado previamente e um espaço sem material de soldadura forte colocada previamente, alternando esses espaços.
Em primeiro lugar, coloca-se um anel terminal (2) numa bobina de aquecimento (10), com interposição de uma folha isolante (11). Aplica-se fundente de soldadura (14) numa ranhura de soldadura (8) formada numa superfície do anel terminal (2). Depois, colocam-se barras de rotor (1), nas quais se montaram já um núcleo de laminação, um veio do rotor, etc. (não representados), no anel terminal (2). O fundente de soldadura (14) é aplicado cobrindo as peças de material de soldadura (13) e as peças de material de soldadura (13) são colocadas alternadamente em
espaços entre barras de rotor adjacentes.
As operações de soldadura forte são iniciadas aquecendo o anel terminal (2) a partir do seu plano inferior, utilizando uma bobina de alta frequência (10). Nesta forma de realização, o material de soldadura forte fundido flui de um lado de cada uma das barras do rotor (1).
Por conseguinte, há uma pequena probabilidade de se produzirem espaços ocos, mesmo num rotor em que seja pequeno o passo entre barras de rotor adjacentes (1). Especificamente, desde que o material de soldadura flua a partir de um lado das barras do rotor e se formem saliências e cavas em forma de cristã num plano de topo das barras do rotor, da mesma maneira que nas formas de realização 1 a 5, de modo que a acção capilar na porção central das barras de rotor (1) seja maior que a acção capilar na sua porção periférica, o material de soldadura forte flui primeiro para o interior da porção central, para desse modo descarregar ar na folga de soldadura, de modo que se minimiza a ocorrência de um defeito de soldadura.
Forma de realização 7
A fig. 13 é uma vista em perspectiva que mostra um processo de soldadura para um rotor de um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com a forma de realização Ί da presente invenção. Na fig. 13, a referência numérica (15) designa peças de material de soldadura forte, em forma de barras chatas, colocadas previamente num lado de cada barra de rotor (1). Nesta forma de realização, cada uma das peças de material de soldadura tem uma secção transversal rectangular de 13 mm x 6 mm, que é substancialmente a mesma área de secção transversal das barras redondas (com um diâmetro de 7 mm). O comprimento das
barras é o mesmo das barras redondas.
As operações de soldadura forte são efectuadas por aquecimento do anel terminal (2), a partir do plano inferior, com uma bobina de alta frequência (10). Quando se utilizarem duas barras redondas de material de soldadura forte (9), como se mostra na fíg. 14a, o material de soldadura (9) fica em contacto linear com o anel terminal (2), como fonte de calor, de modo que a resistência térmica de contacto varia em função das posições do material de soldadura, devido a uma dispersão na aplicação do fundente de soldadura (14). Por conseguinte, há uma possibilidade de uma dispersão dos tempos de fusão do material de soldadura. Quando houver uma dispersão nos tempos de fusão do material de soldadura, há o inconveniente seguinte. Designadamente, quando a temperatura de uma primeira barra de rotor que está em contacto com uma peça de material de soldadura forte (9) que se funde primeiro, aumentar, e depois uma peça de material de soldadura, previamente colocada junto de uma segunda barra de rotor (adjacente) fundir depois do primeiro material de soldadura (9), o material de soldadura na segunda barra de rotor flui para a primeira barra de rotor, cuja temperatura já foi elevada. Então, há uma falta de material de soldadura para a segunda barra de rotor, pelo que se atrasa o tempo de fusão do material de soldadura. Mas, de acordo com esta forma de realização, as peças do material de soldadura têm a forma de placas chatas, como se mostra na fig. 14b, e o anel terminal (2) está em contacto por um plano com as peças de material de soldadura (9). A resistência térmica de contacto é uniforme, em comparação com a do material de soldadura em forma de barra redonda, minimizando-se assim a dispersão dos tempos de fusão do material de soldadura numa operação de soldadura simultânea. Pode assim obter-se uma soldadura sem defeitos.
As dimensões da secção transversal do material de soldadura forte usados nesta forma de realização são 13 mm (na direcção transversal) e 6 mm (na direcçàio vertical). No entanto, quando o passo entre barras de rotor adjacentes for pequeno, pode usar-se uma barra de rotor de forma quadrada ou de forma rectangular, com dimensões de 6 mm (direcção transversal) x 13 mm (direcção vertical), não sendo estes valores numéricos limitativos.
Forma de realização 8
A fig. 15 é uma vista em planta, com corte parcial, de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo, de acordo com a forma de realização 8 da presente invenção, na qual as barras de rotor estão cortadas numa direcção transversal, sendo visível, de cima, um anel terminal (2). Na fig. 15, a referência numérica (16) designa um anel terminal, no qual tal há uma pluralidade de ranhuras de soldadura (17) de forma oval, cada uma das quais é suficiente para receber uma barra de rotor (1) e um material de soldadura forte (18), colocado prevíamente, suficiente para soldar uma única barra de rotor. Embora seja usado material de soldadura (18) na forma de barras redondas (com 7 mm de diâmetro), nesta forma de realização, podem usar-se peças de material de soldadura forte em forma de placa chata. A nervura de soldadura (17) pode ser formada utilizando uma fresadora, um centro de maquinagem, ou estampagem com uma prensa.
Vai explicar-se o processo de soldadura forte para a forma de realização 8.
Aplica-se prevíamente fundente de soldadura (não representado) nas ranhuras de soldadura (17) de forma oval, numa superfície do anel terminal (16). Colocam-se
nas ranhuras de soldadura (17) barras de rotor (1), nas quais foram já montados um núcleo de laminação, um eixo de rotação, etc. (não representados). Coloca-se um material de soldadura forte (18) previamente, num lado de cada uma das barras de rotor recebidas nas ranhuras de soldadura (17). Depois, aquece-se o anel terminal (2) a partir do seu plano inferior, utilizando uma bobina de alta frequência para iniciar a soldadura, da mesma maneira que se mencionou para as outras formas de realização.
Nesta forma de realização, as ranhuras de soldadura (17) de forma oval são formadas independentemente para cada barra de rotor. Por conseguinte, mesmo quando se aquece um certo material de soldadura forte até ao pronto de fusão, ele não pode fluir para uma barra de rotor adjacente. Por conseguinte, pode evitar-se uma falta de material de soldadura forte, pela qual um material de soldadura forte fundida em último lugar flua no sentido do material que primeiro fundiu, mesmo quando o passo entre barras de rotor adjacentes é pequeno e haja uma dispersão dos tempos de fusão do material de soldadura forte.
Na presente invenção, utilizaram-se ranhuras de soldadura de forma oval (17). No entanto, podem usar-se ranhuras de soldadura de forma rectangular ou outras, para obter a mesma função.
Como atrás se descreveu, de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, pode obter-se uma soldadura simultânea, sem defeitos, num curto espaço de tempo. Além disso, pode evitar-se a redução da resistência das barras do rotor visto ser curto o tempo de aquecimento. Além disso, nao se exige grande habilidade técnica.
No segundo aspecto da presente invenção, o processamento é conduzido para formar uma folga de soldadura numa superfície do anel terminal para soldar simultaneamente, sendo desnecessário formar uma folga de soldadura num plano de topo de cada barra do rotor. Por conseguinte, pode reduzir-se o tempo de
processamento.
No terceiro aspecto da presente invenção, podem aquecer-se eficazmente o anel terminal e o material de soldadura forte, sem aquecer as barras do rotor. Por conseguinte, pode conseguir-se, num tempo curto, uma soldadura simultânea sem defeitos.
No quarto aspecto da presente invenção, o material de soldadura entra na folga de soldadura de uma maneira substancialmente uniforme, impedindo-se a possibilidade de produzir-se um defeito de soldadura no plano de topo das barras do rotor e a redução da resistência da porção soldada.
Num quinto aspecto da presente invenção, mesmo que exista uma dispersão dos tempos de fusão do material de soldadura forte na soldadura, simultaneamente, pode evitar-se uma falta de material na qual um material de soldadura forte fundido em último lugar flui para um material de soldadura primeiramente fundido.
No sexto aspecto da presente invenção, o material de soldadura forte flui certamente de um lado de cada uma das barras do rotor mesmo quando for pequeno o passo entre barras de rotor adjacentes. Por conseguinte, pode minimizar-se uma redução da resistência da porção soldada.
No sétimo aspecto da presente invenção, a resistência térmica de contacto do material de soldadura forte pode ser uniforme, em comparação com a de um material de soldadura na forma de barras redondas, não havendo qualquer dispersão dos
i
I / d tempos de fusão do material de soldadura na soldadura simultânea, de modo que pode obter-se uma soldadura sem defeitos.
Como é evidente, são possíveis numerosas modificações e variantes da presente invenção à luz dos ensinamentos anteriores. Deve portanto entender-se que, dentro do escopo das reivindicações anexas, a invenção pode ser levada à prática de maneiras diferentes das descritas atrás.
Claims (6)
1. Rotor para um motor de indução com gaiola de esquilo que compreende uma pluralidade de barras de rotor, tendo cada uma delas um plano terminal que compreende um lado mais comprido e um lado mais curto, e anéis terminais fixados nas barras do rotor por soldadura forte, sendo o referido rotor caracterizado pelo facto de se proporcionar uma parte que fornece material de soldadura forte na superfície de ligação entre uma barra de rotor e um anel terminal ao longo de uma direcção de um lado mais comprido da barra de rotor e de se formar uma saliência semelhante a cristã de forma substancialmente simétrica em secção transversal na superfície de ligação de pelo menos uma das barras de rotor e do anel terminal em que a parte de contacto da barra de rotor com o anel terminal se encontra substancialmente paralela e em contacto linear com a parte que fornece o material de soldadura forte.
2. Rotor para um motor de indução com gaiola de esquilo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se formar uma pluralidade de saliências semelhantes a cristãs de forma substancialmente simétrica em secção transversal na superfície de ligação de pelo menos uma barra de rotor e o anel terminal de modo a proporcionar uma pluralidade de porções de linhas de contacto.
3. Rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se formar uma ranhura que é suficiente para receber uma barra de rotor e um material de soldadura forte colocado num lado da barra de rotor em uma quantidade susceptível de soldar uma única barra de rotor em cada um dos anéis terminais em contacto com as barras de rotor numa posição onde se coloca cada uma das barras de rotor.
4. Processo de produção de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo que compreende uma pluralidade de barras de rotor e anéis terminais ligados às barras de rotor por soldadura forte, sendo o referido processo caracterizado por compreender o fornecimento de uma porção que distribui material de soldadura forte sobre a superfície de ligação entre uma barra de rotor de forma rectângular em secção transversal e um anel terminal ao longo de uma direcção longitudinal da barra de rotor, e de se formar uma saliência semelhante a cristã com uma forma substancialmente simétrica em secção transversal na superfície de ligação de pelo menos uma das barras de rotor e do anel terminal em que a parte de contacto da barra de rotor e do anel terminal é substancialmente paralela e em contacto linear com a porção de fornecimento do material de soldadura forte.
5. Processo de produção de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo que comprende a ligação de uma pluralidade de barras de rotor aos anéis terminais, por soldadura forte, sendo o referido processo caracterizado por se colocar um material de soldadura forte, alternadamente, numa quantidade capaz de soldar duas barras de rotor, em espaços entre barras de rotor adjacentes, e se aquecerem os anéis terminais a partir do seu plano inferior para soldar com soldadura forte as barras de rotor e os anéis terminais entre si.
6. Processo para a produção de um rotor para um motor de indução com induzido em gaiola de esquilo que compreende a ligação de uma pluralidade de banas de rotor a anéis terminais por soldadura forte, sendo o referido processo caracterizado por compreender a colocação de um material de soldadura forte na forma de barras achatadas, numa quantidade capaz de soldar por soldadura forte uma só barra de rotor num lado de cada uma das barras de rotor, e o aquecimento dos anéis terminais a partir do seu plano inferior para soldar por soldadura forte as barras de rotor e os anéis terminais entre si.
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