BR202013024530Y1 - Disposição aplicada em pino direcionador de fluxo de metal em moldes para fabricação de rotores para motores elétricos de indução - Google Patents

Abstract

resumo “disposição aplicada em pino direcionador de fluxo de metal em moldes para fabricação de rotores para motores elétricos de indução”, consiste de um pino (1) direcionador do fluxo do alumínio (2) líquido em um molde (m), com parte superior (ms) e outra parte inferior (mi), para fabricação de rotor (3) utilizado em motores elétricos cujo destaque é a cabeça (4) com delineamento projetado angulado, que propicia melhor enchimento do molde (m) propriamente dito.

Description

Trata a presente solicitação de Patente de Modelo de Utilidade de uma inédita “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, notadamente de um pino direcionador a ser aplicado no processo de injeção por centrifugação de rotores de motores elétricos de indução do tipo gaiola de esquilo, preferentemente aqueles utilizados em compressores herméticos de sistemas de refrigeração de pequeno porte, mas não limitado a estes, cujo destaque é o contorno projetado e angulado da cabeça do referido pino, que favorece o escoamento e o direcionamento do metal líquido e consequentemente o preenchimento do molde.

Os rotores em questão geralmente utilizam o alumínio líquido como matéria-prima ou outro metal adequado ao processo de injeção por centrifugação.

É de conhecimento dos técnicos no assunto, que as gaiolas de esquilo em alumínio dos rotores de motores elétricos são formadas por uma sobreposição de lâminas de aço anelares idênticas providas de aberturas coincidentes, definindo uma pluralidade de canais axiais conhecidas como ranhuras do pacote de lâminas que formarão as barras da gaiola de esquilo do rotor.

A tecnologia de injeção por centrifugação mais primária para obtenção de rotores toma um conjunto de lâminas posicionadas no interior de um molde, que define uma cavidade anelar inferior e uma cavidade superior, substancialmente cilíndrica ou troncônica, em que o alumínio é vazado para o interior do molde por um canal de entrada superior.

2/7

O conjunto de lâminas tem seu orifício central, que posteriormente recebe o eixo do motor, cuja extremidade inferior toma assento pelo diâmetro externo sendo apoiado no molde inferior.

Desse modo, efetivada a montagem supracitada, o alumínio líquido é vertido através do canal de entrada seguindo para a cavidade inferior, que uma vez preenchida passa a ocupar os canais axiais (ranhuras) configurados no conjunto de lâminas, e por fim a cavidade superior do molde. O alumínio líquido dosado é solidificado radialmente de fora para dentro, e axialmente de baixo para cima quando do giro do molde em torno do seu eixo vertical.

No processo de injeção por centrifugação acima descrito as cavidades superior, inferior e o conjunto de lâminas são aquecidas para que o alumínio líquido passe por estas áreas sem solidificar prematuramente. Outrossim, a temperatura de aquecimento da cavidade superior do molde e do conjunto de lâminas é inferior ao ponto de fusão do alumínio, enquanto a temperatura da cavidade inferior do molde é mais baixa, possibilitando assim a solidificação do metal líquido de baixo para cima.

Concluído o vazamento do alumínio e sua solidificação, o molde é aberto e o rotor originado é submetido a processos de usinagem para a remoção do material remanescente no canal de entrada (massalote) e desobstrução da extremidade adjacente ao orifício central, definindo o perfil correto para o anel superior da gaiola.

Em síntese, o processo de injeção por centrifugação primário apresenta como maiores inconvenientes:

Z O contato do alumínio líquido em alta temperatura com a face superior das primeiras lâminas causa a deformação dessas, dando margem à entrada de alumínio líquido entre as mesmas, e reduzindo a eficiência

3/7 eletromagnética do rotor devido a fuga de correntes parasitas;

V Exigência de operações de usinagem extensivas para corrigir a deformação provocada pelo choque térmico, para desobstrução e formatação do canal de entrada do anel superior possibilitando a sua adequação à bomba de óleo do compressor ou montagem do eixo do motor elétrico de indução;

V As operações de usinagem impactam na produtividade e elevam o custo de produção dos rotores, principalmente, mas não só limitado aos de pequenas dimensões e com grande volume de produção.

O atual estado da técnica antecipa uma evolução processual que dirime os inconvenientes acima comentados como demonstrado no documento PI 01066597-1 - Processo de Injeção de Rotores de Motores Elétricos - que prevê um pino de processo a ser inserido no orifício central do rotor, tendo como objetivo principal proteger as primeiras peças do conjunto de lâminas do contato direto com o alumínio líquido vazado em alta temperatura, evitando assim a deformação das mesmas, além de permitir fazer o acabamento do anel superior por estampagem ao invés de usinagem utilizada na técnica anterior.

Dessa forma, o processo do PI 01066597-1 segue as mesmas etapas de obtenção inicialmente explanadas, porém melhorado com o acréscimo do pino de cabeça plana que tem um diâmetro suficiente para recobrir e proteger as primeiras peças do conjunto de lâminas.

Apesar de resolver o problema causado pelo choque térmico na parte de cima do conjunto de lâminas, o delineamento plano da cabeça do pino não favorece a entrada do material no molde e o seu preenchimento, tendo como consequência, devido a turbulência gerada, o arraste de ar que provoca porosidade e retenção de gases nos anéis de alumínio do rotor e barras. Outro ponto não

4/7 menos importante é a perda do material igual ao volume acima da cabeça do pino.

Ciente do estado da técnica, seus inconvenientes e limitantes, o inventor, pessoa atuante no segmento em tela, após estudos e pesquisas criou a “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO” em questão, cujo delineamento conforma um apêndice cilíndrico adequado a inserção no orifício central do rotor, ao passo que a sua extremidade distal e/ou cabeça apresenta um delineamento projetado angulado propício ao escoamento laminar do metal, preferentemente alumínio líquido, para o interior do molde que tem o preenchimento melhorado, além de promover uma economia do alumínio igual a área projetante da cabeça angulada. Com esta construtividade, o pino inovado não deixa de proteger as lâminas superiores do rotor, assim como permite extrair e remover o massalote do processo de injeção.

Basicamente, a geometria da cabeça do pino apresenta uma projeção angulada sempre favorável ao escoamento do alumínio vazado para o interior do molde.

Numa forma preferencial de viabilização da invenção, a projeção apresenta um delineamento cônico central, também podendo ser cônico total, troncônico central, semi-esférico e pontiagudo, no entanto não se limitando a estas.

Em suma, o pino inovado apresenta como vantagens mais preponderantes:

S Melhora o preenchimento do molde - a superfície projetada e angulada da cabeça do pino promove um escoamento laminar do alumínio líquido no molde;

S O preenchimento do molde é mais rápido e uniforme;

5/7

X A minimização da turbulência no vazamento do alumínio reduz o arraste de ar que causa porosidade e retenção de gases no anel de alumino do rotor e barras;

X A cabeça projetada e angulada ocupa um espaço na região de entrada do molde resultando em economia do alumínio utilizado para aquele rotor;

X Protege as primeiras camadas das lâminas do efeito danoso do choque térmico;

X Possibilita a extração e remoção do massalote do rotor semiacabado.

A seguir, a inovação será explicada tecnicamente, utilizando como base os desenhos abaixo representados de forma ilustrativa e não limitativa:

Figura 1: Vista em perspectiva do pino direcionador de fluxo em um delineamento cônico central, com detalhe lateral e superior;

Figura 2: Vista em perspectiva do pino direcionador de fluxo em um delineamento cônico total, com detalhe lateral e superior;

Figura 3: Vista em perspectiva do pino direcionador de fluxo em um delineamento troncônico central, com detalhe lateral e superior;

Figura 4: Vista em perspectiva do pino direcionador de fluxo em um delineamento semi-esférico central, com detalhe lateral e superior;

Figura 5: Vista em perspectiva do pino direcionador de fluxo em um delineamento pontiagudo central, com detalhe lateral e superior;

Figura 6: Vista em corte lateral do pino direcionador de fluxo com delineamento cônico central, mostrando sequência de uso no processo de fabricação por injeção centrífuga;

Figura 7: Vista em corte lateral do pino direcionador de fluxo com

6/7 delineamento esférico central, mostrando sequência de uso no processo de fabricação por injeção centrífuga.

A “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”; objeto desta solicitação de Patente, consiste de um pino (1) direcionador do fluxo do alumínio (2) líquido em um molde (M), com parte superior (MS) e outra parte inferior (MI), para fabricação de rotor (3) utilizado em motores elétricos cujo destaque é a cabeça (4) com delineamento projetado angulado, que propicia melhor enchimento do molde (M) propriamente dito.

Mais particularmente, o pino (1) direcionador inovado é configurado por um apêndice (5) cilíndrico cujas dimensões são apropriadas para sua inserção no orifício central (6) do rotor (3) e numa cota inferior (X). Na extremidade distal do apêndice, o pino (1) configura uma cabeça (4) cujo destaque é ter o delineamento projetado e angulado sempre favorável ao escoamento laminar do alumínio (2) líquido para o interior do molde (M), composto de duas partes (MS e MI), que tem seu preenchimento substancialmente melhorado. A cabeça (4) apresenta um diâmetro suficiente para proteger as primeiras camadas das lâminas (7), em que o delineamento projetado angulado origina uma rampa (8) que tem início no canal de entrada (9) do molde superior (MS) e se estende até as imediações da sua cavidade superior (10) onde perfaz um estreitamento não impeditivo à passagem em estado laminar do alumínio líquido em direção, nesta sequência de baixo para cima, à cavidade inferior (11) do molde inferior (MI), aos canais axiais (12) das lâminas (7) e finalmente à cavidade superior (10) do molde superior (MS). Independente do delineamento da cabeça haverá sempre uma rampa e um estreitamento em benefício ao preenchimento do molde (M) e à economia do material que é igual ao

7/7 volume ocupado pela referida cabeça. Conforme mostrado na figura 1, em uma primeira forma de viabilização da inovação, o pino (1) apresenta o apêndice (5) cilíndrico e a cabeça (4) com um delineamento cônico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral. Conforme ilustrado na figura 2, em uma segunda forma de viabilização da inovação, o pino (1) apresenta o apêndice (5) cilíndrico e a cabeça (4) com um delineamento cônico total sem nenhum um rebordo. Conforme ilustrado na figura 3, em uma terceira forma de viabilização da inovação, o pino (1) apresenta o apêndice (5) cilíndrico e a cabeça (4) com um delineamento troncônico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral. Conforme ilustrado na figura 4, em uma quarta forma de viabilização da inovação, o pino (1) apresenta o apêndice (5) cilíndrico e a cabeça (4) com um delineamento semi-esférico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral. Conforme ilustrado na figura 5, em uma quinta forma de viabilização da inovação, o pino (1) apresenta o apêndice (5) cilíndrico e a cabeça (4) com um delineamento pontiagudo central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral.

As figuras 6 e 7 ilustram a sequência de uso do pino (1), respectivamente com as cabeças de delineamento cônico central e semi-esférico, que nas vistas (6a e 7a) está inserido no orifício central do rotor com o molde (M) fechado e vazio, ao passo que nas vistas (6b e 7b) o molde está preenchido com o alumínio (2) líquido com setas indicativas do seu fluxo. Nas vistas (6c e 7c) é ilustrado apenas o rotor semi-acabado já sem o molde, porém com o pino e o massalote (14) ainda presentes. Nas vistas (6d e 7d) é ilustrado apenas o rotor acabado com a extração e remoção da cavidade (15) de entrada do orifício central e do pino.

Claims (5)

1) “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, configurado por um apêndice (5) cilíndrico caracterizado por na extremidade distal configurar uma cabeça (4) com delineamento projetado angulado, preferentemente cônico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral.

2) “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela cabeça (4) ter um delineamento cônico total.

3) “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela cabeça (4) ter um delineamento troncônico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral.

4) “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela cabeça (4) ter um delineamento semi-esférico central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral.

5) “DISPOSIÇÃO APLICADA EM PINO DIRECIONADOR DE FLUXO DE METAL EM MOLDES PARA FABRICAÇÃO DE ROTORES PARA MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela cabeça (4) ter um delineamento pontiagudo central perfazendo um rebordo (13) plano perimetral.