BR112014011079B1 - Método e aparelho de fundição centrífuga - Google Patents
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Abstract
método e aparelho de fundição centrífuga. o aparelho de fundição centrífuga compreende: metade inferior de molde (10) montada sobre um suporte (12) equipado com meios de acionamento para rotação sobre um eixo centra (14) substancialmente vertical, em que a metade inferior de molde (10) é um sólido de revolução que tem uma primeira cavidade central (36); uma metade superior de molde (16) frontal para a metade de molde (10), em que a metade superior de molde (16) é um sólido de revolução que tem uma segunda cavidade central (56); e meios para causar o movimento axial entre as metades de molde (10, 16) para perto e para longe uma das outras. cada uma dentre a metade inferior de molde (10) e a metade superior de molde (16) tem pelo menos uma passagem (46, 66) que coloca a respectiva cavidade central (36, 56) em comunicação com o lado de fora por meio de uma abertura de saída, através da qual o eixo central (14) não passa.
Description
Método e Aparelho de Fundição Centrífuga [001] A presente invenção refere-se à produção por meio da fundição centrífuga, também conhecida como fundição giratória, de uma gaiola de curto circuito de um rotor de um motor elétrico, particularmente para um motor elétrico giratório para compressores herméticos de refrigeradores ou similares.
[002] Como é conhecido, uma gaiola desse tipo é feita de material condutor elétrico, particularmente alumínio, e é formada por uma parte anular superior e uma parte anular inferior, que são conectadas por uma série de barras espaçadas em circunferência. Geralmente, uma gaiola desse tipo é feita por meio da modelagem de alumínio fundido em um molde giratório no qual um conjunto de laminações magnéticas foi posicionado anteriormente. O alumínio preenche os espaços entre as paredes do molde e o conjunto de laminações e também preenche passagens criadas dentro do conjunto, de maneira a formar as partes anulares e barras supracitadas respectivamente. Deste modo, as barras permanecem incorporadas ao conjunto, ao qual o eixo do rotor é fixado em seguida.
[003] Mais particularmente, a presente invenção se refere a um aparelho que tem as características listadas no preâmbulo da reivindicação 1 abaixo.
[004] Um aparelho conhecido desse tipo é descrito em WO 03/097.274.
[005] Gaiolas produzidas com esse aparelho podem ter formato irregular e não uniforme, levando a variações indesejáveis no torque inicial, desempenho mais pobre e a aumento da vibração durante a operação.
[006] Essa não uniformidade é devida aos gases que, quando capturados durante a modelagem, não podem ser ventilados para fora e, portanto, permanecem presos na fundição.
[007] O objeto da presente invenção é, portanto, superar as desvantagens do método usado hoje, tornando possível, deste modo, obter modelagens uniformes e de forma regular.
[008] De acordo com a presente invenção, esse objeto é alcançado por meio de um aparelho que tem as características indicadas na reivindicação 1 abaixo. As características preferidas do aparelho de acordo com a presente invenção são indicadas nas reivindicações dependentes 2 a 8 abaixo. Particularmente, as duas metades de molde têm
2/6 canais com forma e inclinação de tal maneira que os gases são extraídos da fundição e expelidos quando os moldes são forçados a girar.
[009] As peças produzidas pelo aparelho de acordo com a presente invenção, particularmente gaiolas de curto circuito, são substancial mente livres de espiráculos e, portanto, têm grau excelente de preenchimento e compactação assim como dimensões e peso virtualmente constantes, enquanto as variações entre as gaiolas são virtualmente insignificantes.
[0010]Consequentemente, objetos adicionais da presente invenção são um método de produção de gaiolas de curto circuito e as gaiolas produzidas dessa forma, como descrito, respectivamente, nas reivindicações 9 e 10 abaixo.
[0011]A constância dos parâmetros dimensionais das gaiolas causa a formação de um espaço mais regular entre o rotor e o estator, melhorando, deste modo, o desempenho inicial do motor elétrico de interesse. Além disso, o perfil dos anéis de curto circuito é de tal forma que o tamanho do espaço possa ser verificado de forma precisa, evitando, deste modo, que quaisquer pontas ou fios que se protuberam dos enrolamentos do estator de fiquem presos durante a operação de verificação e sejam colocados em contato com o rotor, de forma a aterrá-lo.
[0012]0utras vantagens e características da presente invenção tornar-se-ão claras a partir da descrição detalhada a seguir, que é dada por meio de um exemplo não limitador com referência às figuras anexas, nas quais:
- a Figura 1 é uma vista esquemática, em elevação e em corte transversal, de um aparelho de acordo com a presente invenção;
- a Figura 2 é uma vista em perspectiva de cima da metade inferior de molde que faz parte do aparelho da Figura 1;
- a Figura 3 é uma vista em perspectiva de baixo da metade inferior de molde da Figura 2;
- a Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida da metade inferior de molde das Figuras 2 e 3;
- a Figura 5 é uma vista em perspectiva de cima de uma metade superior de molde que faz parte do aparelho da Figura 1;
3/6
- a Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida da metade superior de molde da Figura 5; e
- a Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma gaiola de curto circuito de um rotor de um motor elétrico moldado sobre um conjunto de laminações, utilizando o aparelho das figuras anteriores.
[0013]Um aparelho para executar os procedimentos de modelagem centrífuga compreende (Figura 1) uma metade inferior de molde 10 montada sobre um suporte 12 que é equipado com meios de acionamento para rotação sobre um eixo central 14 substancial mente vertical, uma metade superior de molde 16 voltada para a metade inferior de molde 10 e meios para causar o movimento axial das metades de molde 10, 16 entre uma configuração de molde aberta e uma configuração de molde fechada.
[0014]A estrutura geral mencionada acima do aparelho corresponde àquela descrita em WO 03/097.274, que pode ser consultada para informação sobre elementos particulares que não estão descritos em detalhes no presente documento por não serem relevantes para os propósitos da presente invenção.
[0015]A princípio, o suporte 12 da metade inferior de molde 10 é montado de forma giratória por meio de rolamentos 18 sobre um quadro fixo 20 e os meios de acionamento giratórios incluem uma polia 22 integral com a terminação inferior do suporte 12. O suporte 12 tem também colunas 24 espaçadas em intervalos em circunferência iguais que agem como guias para o movimento axial da metade inferior de molde 10. Hastes 26 espaçadas em intervalos em circunferência iguais também se protuberam do suporte 12 e alternam-se com as colunas 24, em que molas espirais 28 são montadas sobre essas hastes e impulsionam a metade inferior de molde 10 para longe do suporte.
[0016]O aparelho ainda compreende uma barra central 30 posicionada ao longo do eixo central 14 e que passa através das cavidades centrais do suporte 12 e das metades de molde 10, 16. A barra 30 é equipada com uma flange 32 para suportar um conjunto 34 de laminações de um motor elétrico e é equipada com meios de acionamento (não exibidos) que causam a sua translação ao longo do eixo 14.
[0017]As terminações superiores das colunas 24 também são associadas a meios para fixar a metade superior de molde 16, que pode, deste modo, ser associada às partes
4/6 restantes do aparelho.
[0018]A metade inferior de molde 10 (Figuras 2 a 4) é um sólido de revolução que tem uma primeira cavidade central 36 que se estende ao longo do eixo central 14 sobre a altura total da metade de molde 10. Ela tem um corte transversal, em um plano que passa através do eixo 14, substancial mente na forma de quadrilátero e tem, sobre sua face superior 38, um sulco em circunferência 40 e uma primeira projeção em circunferência 42 que fica radialmente fora do sulco 40. Ela também tem uma segunda projeção em circunferência 44 sobre a borda radialmente externa de sua face inferior.
[0019]A metade inferior de molde 10 possui uma série de passagens 46 espaçadas entre si em circunferência, as quais colocam a primeira cavidade central 36 em comunicação com o lado externo através de aberturas de saída 48, através das quais o eixo central 14 não passa. Cada passagem 46 é formada por um primeiro ramo 50 substancialmente vertical que se estende a partir do fundo do sulco 40 e um segundo ramo inclinado 52 que se abre radialmente do lado de fora da primeira projeção 42 sobre a face superior 38. O primeiro e o segundo ramo 50, 52 comunicam-se por meio de uma câmara 54 que se estende sobre a face inferior da metade de molde 10, radialmente do lado de dentro da segunda projeção em circunferência 44.
[0020]O primeiro ramo 50 tem um corte transversal constante, cujo diâmetro está na faixa de 0,5 a 2 mm.
[0021]A metade superior de molde 16 (Figuras 5 a 6) também é um sólido de revolução, que tem uma segunda cavidade central 56 que se estende ao longo do eixo central 14 sobre a altura total da metade de molde 16. Ela compreende uma porção tubular superior 58 e uma porção inferior 60 que tem, em um plano que passa pelo eixo central, um corte transversal na forma de L invertido formado por uma parte substancialmente horizontal 62 e por uma parte radialmente externa substancialmente vertical 64.
[0022]A metade superior de molde 16 possui uma série de passagens 66 espaçadas entre si em circunferência, as quais colocam a segunda cavidade central 56 em comunicação com o lado de fora por meio de aberturas de saída, através das quais o eixo central 14 não passa. Cada passagem 66 é formada, sucessivamente, por um primeiro ramo substancial mente vertical 68 que se estende a partir da segunda cavidade 56, um segundo
5/6 ramo radial 70 e um terceiro ramo 72 que é inclinado com relação à vertical e o qual atinge a face inferior da porção inferior da metade de molde 16. O primeiro e o segundo ramo 68, 70 são formados na parte substancial mente horizontal 62, enquanto o terceiro ramo 72 é feito na forma de sulco sobre a superfície lateral externa da parte substancial mente vertical 64 e tem um ângulo de inclinação dentro do intervalo de 25o a 50o com relação à vertical.
[0023]O aparelho descrito acima pode ser utilizado para produzir uma gaiola de curto circuito para um rotor de um motor elétrico por meio de modelagem centrífuga.
[0024]O processo de modelagem centrífuga inclui (Figura 1) uma etapa preparatória na qual a metade superior de molde 16 é removida do aparelho e um conjunto de laminações 34 é posicionado sobre a terminação superior da barra 30, sustentada sobre a flange 32 que se protubera radialmente a partir dessa terminação. De modo conhecido, canais espaçados em circunferência (não visíveis nas figuras) são formados no conjunto 34, em que esses canais conectam as superfícies superior e inferior do conjunto e são geralmente inclinados com relação à vertical.
[0025]De modo similar ao que é descrito e ilustrado em WO 03/097.274, a qual pode ser consultada para descrição geral da operação, a barra 30 é então rebaixada de tal forma que a flange 32 sustente a metade inferior de molde 10 e a empurre para baixo, de forma a comprimir as molas 28. Deste modo, a metade superior de molde 16 pode ser posicionada sobre o conjunto 34 de laminações e fixada às colunas guia 24 (esta é a configuração aberta de molde). A barra 30 é então levantada de forma que traga as duas metades de molde 10, 16 juntas, deixando espaços entre suas paredes e o conjunto 34 (esta é a configuração de molde fechado).
[0026]A etapa real de moldagem é então conduzida. Nessa etapa, metal fundido, particularmente alumínio, é moldado a partir de cima na segunda cavidade 56, a partir da qual flui pelos canais formados por meio do conjunto 34 e os espaços entre este último e as paredes das metades de molde 10, 16 e então se solidifica como resultado da rotação do aparelho. Durante a rotação, quaisquer gases formados no metal fundido são despejados para fora através das passagens 46, 66 formadas nas duas metades de molde 10, 16, respectivamente, as quais agem como aberturas de tal forma que a gaiola de
6/6 modelagem fica livre de qualquer imperfeição devido à incorporação do gás e tem peso e dimensões que são substancialmente constantes e que atingem os padrões desejados. Por outro lado, o metal fundido não pode penetrar nas passagens de abertura 46, 66, por causa de sua dimensão e posicionamento.
[0027]A gaiola de alumínio moldada 74, que foi fixada ao conjunto 34 de laminações (ver Figura 7), pode ser removida do aparelho por meio da realização das operações opostas àquelas descritas acima, na ordem reversa. Particularmente, a gaiola 74 é formada por uma parte anular superior 76 e uma parte anular inferior 78 conectadas por uma série de barras espaçadas em circunferência (não visível na Figura 7). Devido à forma das metades de molde 10 16, as partes anulares superior e inferior 76, 78 têm substancialmente forma frustocônica com superfícies externas inclinadas.
[0028]Evidentemente, desde que seja mantido o princípio da presente invenção, os detalhes da construção e as realizações podem variar amplamente do que foi descrito simplesmente por meio de exemplos, sem abandonar o escopo da presente invenção. Particularmente, o aparelho de acordo com a invenção pode ser utilizado para produzir outras peças moldadas além das gaiolas de curto circuito.
Claims (10)
1. Aparelho de fundição centrífuga que compreende:
- uma metade inferior de molde (10) montada sobre um suporte (12) equipado com meios de acionamento para girar sobre um eixo central substancial mente vertical (14), em que a mencionada metade inferior de molde (10) é um sólido de revolução que tem uma primeira cavidade central (36);
- uma metade superior de molde (16) voltada para a metade inferior de molde (10), em que a mencionada metade superior de molde (16) é um sólido de revolução que tem uma segunda cavidade central (56); e
- meios para realizar o movimento axial das mencionadas metades de molde (10, 16) para posição próxima e/ou distante entre si;
em que o mencionado aparelho é caracterizado porque a mencionada metade inferior de molde (10) tem pelo menos uma passagem (46) que coloca a mencionada primeira cavidade central (36) em comunicação com o lado de fora por meio de uma abertura de saída, através da qual o mencionado eixo central (14) não passa e porque a mencionada metade superior de molde (16) tem pelo menos uma passagem (66) que coloca a mencionada segunda cavidade central (56) em comunicação com o lado de fora por meio de uma abertura de saída, através da qual o mencionado eixo central (14) não passa.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado porque a mencionada metade inferior de molde (10) e/ou a mencionada metade superior de molde (16) tem uma série de mencionadas passagens (46, 66) que são espaçadas em circunferência entre si.
3. Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado porque as mencionadas passagens (46, 66) têm pelo menos uma porção que se estende em uma direção radial.
4. Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado porque a mencionada metade inferior de molde (10) tem, em um plano que passa através do mencionado eixo central (14), um corte transversal substancial mente na forma de quadrilátero e tem, sobre a sua face superior (38), um
2/3 sulco em circunferência (40) e uma primeira projeção em circunferência (42) que está radialmente do lado de fora do mencionado sulco (40) e, sobre a borda radialmente externa de sua face inferior, uma segunda projeção em circunferência (44) e a mencionada pelo menos uma passagem (46) da metade inferior de molde (10) é formada por um primeiro ramo substancial mente vertical (50) que se estende a partir do fundo do sulco (40) e por um segundo ramo inclinado (52) que se abre radialmente para fora da mencionada primeira projeção (42), em que o primeiro e o segundo ramo (50, 52) comunicam-se através de uma câmara (54) que se estende sobre a face inferior da metade inferior de molde (10), radialmente do lado de dentro da segunda projeção em circunferência (44).
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado porque o mencionado primeiro ramo (50) tem um corte transversal com diâmetro na faixa de 0,5 a 2 mm.
6. Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado porque a mencionada metade superior de molde (16) compreende uma porção tubular superior (58) e uma porção inferior (60) que tem, em um plano que passa através do mencionado eixo central (14), um corte transversal na forma de L invertido, formado por uma parte substancialmente horizontal (62) e por uma parte radialmente externa substancial mente vertical (64) e a mencionada pelo menos uma passagem (66) da metade superior de molde (16) é formada, sucessivamente, por um primeiro ramo substancial mente vertical (68) que se estende a partir da mencionada segunda cavidade (56), um segundo ramo radial (70) e um terceiro ramo (72) inclinado com relação à vertical.
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado porque o mencionado terceiro ramo (72) é inclinado em um ângulo na faixa de 25o a 50o com relação à vertical e/ou é feito na forma de sulco sobre a superfície lateral externa da mencionada parte substancial mente vertical (64).
8. Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 6 ou 7, caracterizado porque o mencionado primeiro e o mencionado segundo ramo (68, 70) são formados na mencionada parte substancial mente horizontal (62).
3/3
9. Método de modelagem centrífuga de uma gaiola de curto circuito (74) formado a partir de uma parte anular superior (76) e uma parte anular inferior (78) conectadas por uma série de barras espaçadas em circunferência, por meio de um aparelho conforme definido em qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um conjunto (34) de laminações magnéticas empilhadas é posicionado entre as metades de molde inferior e superior (10, 16) e o metal fundido, particularmente alumínio, é moldado em espaços entre as paredes das metades de molde (10, 16) e o conjunto (34) e em canais que passam através do conjunto (34), formando, deste modo, as mencionadas partes anulares (78, 76) e as mencionadas barras da gaiola (74), respectivamente, em que os gases formados durante a modelagem são expelidos através de passagens de abertura (46, 66) formadas nas mencionadas metades de molde (10, 16).
10. Gaiola de curto circuito (74) que pode ser feita por meio de um método conforme definido na reivindicação 9 caracterizada por ser formada por uma parte anular superior (76) e uma parte anular inferior (78) conectadas por uma série de barras espaçadas em circunferência, em que as mencionadas partes anulares superior e inferior (76, 78) têm forma substancial mente frustocônica com uma superfície externa inclinada.
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