BRPI0717237A2

BRPI0717237A2 - Processo e dispositivo para produção de uma máquina elétrica com um comutador

Info

Publication number: BRPI0717237A2
Application number: BRPI0717237-0A
Authority: BR
Inventors: Pascal Chaumet; Axel Diederichs; Achim Neubauer; Andreas Friedmann; Dirk Altmeyer; Helmut Huber; Werner Herm; Edgar Seiler-Wegner
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2013-10-08
Also published as: EP2080259A1; US20100295409A1; BRPI0717237B1; DE502007005705D1; US8294327B2; ATE488902T1; CN101523705A; WO2008040630A1; MX2009003339A; DE102006046667A1; CN101523705B; EP2080259B1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA ELÉTRICA COM UM COMUTADOR"

ESTADO DA TÉCNICA A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo

para produção de uma máquina segundo a espécie das reivindicações inde- pendentes. Com o documento G 8902562.8 tornou-se conhecido um disposi- tivo de solda por ultrassom, para fixação de extremidades de arames de en- rolamentos de arame em tiras de ligação de um comutador. Nesse caso, uma cabeça de sonotrodo do dispositivo de solda por ultrassom comprime o arame contra uma tira de ligação do comutador. Nesse caso, a energia de ultrassom é introduzida diretamente no arame, que se aquece tão fortemente que ele forma uma ligaçãa soldada com a tira de ligação do comutador. Esse processo de solda por ultrassom tem a desvantagem de que o material do arame e da tira de ligação é fundido em pontos, para formar uma união sóli- da. Uma introdução de calor com essa intensidade pode levar a um dano dos componentes adjacentes à tira de ligação. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Vantagens da Invenção O processo de acordo com a invenção e o dispositivo de acordo

com a invenção, com as características das reivindicações independentes, por sua vez, têm a vantagem de que, pela introdução da solda entre o enro- Iamento de arame e o gancho de comutador é criada uma boa ligação me- cânica e elétrica entre o enrolamento de arame e o comutador, sem que o material de núcleo do enrolamento de arame e do gancho de comutador seja fundido. Desse modo, por exemplo, componentes soldados no gancho de comutador ou partes de matéria sintética adjacentes são protegidos contra aquecimento excessivo. A corrente, que corre pelo gancho de comutador através dos eletrodos, pode ser dimensionada de tal modo que a solda para formação de uma ligação por solda entre o enrolamento de arame e o comu- tador é levada à fusão, sem formar uma ligaçãa soldada entre o comutador e o enrolamento de arame. Pelas medidas descritas nas reivindicações dependentes, são possíveis desenvolvimentos e aperfeiçoamentos das características indica- das nas reivindicações independentes. Para formar uma ligação forte entre o enrolamento de arame e o comutador, o arame é favoravelmente disposto no interior da região de flexão, na qual o gancho de comutador está moldado em uma contrassuperfície correspondente. Nesse caso, a extremidade livre do gancho de comutador é comprimido contra a contrassuperfície, de modo que os enrolamentos de arame são firmemente envolvidos pelo gancho de comutador.

O braço livre do gancho de comutador pode ser vantajosamente

comprimido contra a contrassuperfície pro meio dos eletrodos, depois de os enrolamentos de arame terem sido inseridos no gancho de comutador aber- to, em forma de U ou forma de V. Nessa primeira fase de compressão, os eletrodos ainda não são alimentados com corrente, para minimizar a introdu- ção de calor no gancho de comutador.

Pela subsequente alimentação de corrente controlada aos ele- trodos, pode ser introduzida uma quantidade de calor tal nos ganchos de comutador, que o isolamento do enrolamento de arame é eliminado, a solda se funde e o braço livre do comutador é deformado a quente, sob a pressão dos eletrodos.

É particularmente vantajoso continuar a comprimir os eletrodos contra o gancho de comutador, sem fluxo de corrente, depois da formação da soldagem, para possibilitar uma descarga de calor eficiente pelos eletro- dos.

Convenientemente, os eletrodos situam-se a uma distância de

cerca de 0,5 a 3 mm sobre o gancho do comutador, para impedir um curto circuito entre os elétricos, no processo de ligação de acordo com a invenção. Pela extensa sobreposição dos eletrodos com o gancho de comutador, o mesmo pode, por um lado, ser comprimido em toda superfície contra a con- trassuperfície, e, por outro lado, energia pode ser transportada rapidamente para dentro do gancho de comutador e para fora do mesmo. Como material de solda é particularmente apropriado prata ou estanho ou uma liga com esses materiais, que se fundem ou se ligam, aproximadamente, entre 200 e 300°C, de preferência, entre 210 e 240°C. Desse modo, pode ser impedida uma danificação nos componentes adjacentes à contrassuperfície.

A solda pode ser disposta de modo muito econômico, revestindo o gancho de comutador, junto com a contrassuperfície, sobre toda a superfí- cie com a solda. A solda pode, então, ser fundida, em pontos, pela corrente de eletrodos, na região na qual o gancho de comutador se encosta contra a contrassuperfície, depois da compressão.

O gancho de comutador com a contrassuperfície é vantajosa- mente produzido de um material contendo cobre, que tem um ponto de fusão nitidamente mais alto do que a solda.

O processo de acordo com a invenção é particularmente apro- priado para a produção de um comutador plano, no qual a contrassuperfície apresenta um prolongamento radial, que está unido com uma superfície de apoio de carvão para os contatos de corrediça elétricos. A camada de união entre o prolongamento radial e a superfície de apoio de carvão pode ser pro- tegida eficientemente contra um superaquecimento pelo processo de produ- ção de acordo com a invenção.

Na execução do processo de acordo com a invenção, o disposi- tivo de eletrodo apresenta, por exemplo, dois cilindros de deslocamento, por meio dos quais os eletrodos podem ser deslocados linearmente, indepen- dentemente um do outro. Nesse caso, os dois eletrodos podem ser compri- midos com uma pequena distância um do outro sobre o gancho de comuta- dor, sendo que as forças de compressão ou os caminhos de deslocamento dos dois eletrodos podem ser ajustadas de modo diferente.

Pelo processo de produção de acordo com a invenção pode ser produzida uma máquina elétrica, na qual o enrolamento de arme está unido por meio de uma ligação por solda com o comutador e a contrassuperfície. Nesse caso, na superfície periférica radialmente externa do gancho de co- mutador é formado um rebordo e/ou escalão, que se estende transversal- mente ao eixo de induzido e foi moldado pelos eletrodos comprimidos de modo adjacente contra o gancho de comutador. Na máquina elétrica de acordo com a invenção, um ou dois ou três ou mais enrolamentos de arame podem ser unidos por meio da ligação por solda com o gancho de comutador. Os enrolamentos de arame ligam o gancho de comutador com o pacote de lâminas de induzido, sobre o qual os enrolamentos de arame estão enrolados, particularmente, para formação de um rotor.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Exemplos de modalidade da invenção estão representados nos desenhos e são explicados mais detalhadamente na descrição abaixo. Mostram

figura 1 esquematicamente, um corte por uma disposição de ele- trodos e com um comutador,

figura 2 uma variação do processo de produção representado esquematicamente,

figura 3 um detalhe de uma máquina elétrica produzida de acor- do com a invenção.

Na figura 1 está representado um comutador 12 como parte de uma máquina elétrica 10, que está fixado com um núcleo de comutador 14 sobre um eixo de rotor 16. O comutador 12 está formado na figura 1 como comutador de tambor 18 ou como comutador plano 19, em cujo perímetro externo estão dispostos vários ganchos de comutador. O gancho de comu- tador 20 apresenta um braço livre 22, que através de uma região de flexão 24 está unido com uma contrassuperfície 26 do gancho de comutador 20. Para enrolamento de um enrolamento de arame 28 na máquina elétrica 10, o gancho de comutador 20 está formado em forma de V ou forma de U, de modo que os enrolamentos de arame 28 podem ser inseridos facilmente no olhai 30 aberto do gancho de comutador 20. A contrassuperfície 26 e o lado interno 32 da extremidade livre 22 estão revestidos com uma solda 34, já antes de o enrolamento de arame 28 ser inserido no olhai 30 aberto. Para ligar mecanicamente e eletricamente o enrolamento de arame 28, depois do término do processo de enrolamento da máquina 10, com o comutador 12, é produzida uma ligação por solda, por meio de dois eletrodos 40. Para esse fim, os dois eletrodos 40 são comprimidos com uma distância 42 um do ou- tro contra o braço livre 22 do gancho de comutador 20. No exemplo de mo- dalidade de acordo com a figura 1, os dois eletrodos 40 são comprimidos paralelamente um ao outro contra o gancho de comutador 20, sendo que a distância 42 perfaz, por exemplo, 0,5 a 3 mm. Durante a compressão dos eletrodos 40 - aproximadamente perpendicularmente à contrassuperfície 2 - o braço livre 22 é comprimido contra a contrassuperfície 26. Nesse passo de processo, os eletrodos 40 ainda não estão alimentados com corrente, de modo que a transformação do gancho de comutador 20 é uma transforma- ção a frio. Subseqüentemente, os dois eletrodos 40 são alimentados com corrente, de modo que uma corrente corre, através dos eletrodos 40, pelo gancho de comutador 20. Nesse caso, o gancho de comutador 20 é aqueci- do tão fortemente, que uma camada de isolamento 29 disposta sobre os en- rolamentos de arame 28 se evapora e funde a solda 34 entre o braço livre 22 e a contrassuperfície 26. Nesse estado, o gancho de comutador 20 está de tal modo quente que o mesmo é facilmente deformável pela pressão de compressão 44 dos eletrodos 40 e, portanto, é estampado a quente.

Um passo de processo desses está representado, por exemplo, na figura 2, no qual o eletrodo esquerdo 40 está um pouco mais deslocado em relação à contrassuperfície 26 do que o eletrodo direito 40. Desse modo, é moldado na região do braço livre 22 um escalão 46 na superfície periférica externa 48 do gancho de comutador 20. Devido à pressão de compressão dos dois eletrodos 40 forma-se um rebordo 50, que se estende em direção periférica 68 e apresenta uma largura 52, que corresponde aproximadamen- te à distância 42 entre os eletrodos 40. A solda 34 fundida forma então uma união por encaixe positiva entre os enrolamentos de arame 28 e o gancho de comutador 20 ou a contrassuperfície 26. Desse modo, é produzida tanto uma ligação mecanicamente estável, como também um contato de boa con- dutibilidade elétrica entre o enrolamento de arame 28 e o comutador 20. No exemplo de modalidade da figura 2, por exemplo, o eletrodo esquerdo 40 não está deslocado paralelamente ao eletrodo direito 40, mas sob um ângulo 53 ao mesmo. Nessa solução, entre os dois eletrodos 40 existe mais espaço construtivo para as ligações dos eletrodos ou um dispositivo de deslocamen- to dos eletrodos 40, não representado. A solda 34 está disposto nessa mo- dalidade, apenas na região do gancho de comutador 20 e não se estende sobre toda a região axial da contrassuperfície 26. Aqui, a contrassuperfície 26 está unida com um prolongamento 54 radial, que está formado como su- porte 56 para uma superfície de apoio de carvão 58. Nesse caso, o comuta- dor 12 está formado como comutador plano 19, de modo que as superfícies de apoio de carvão 58 cooperam com os contatos de corrediça 60. A super- fície de apoio de carvão 58 está unida com uma camada de ligação 62 ter- micamente sensível, com prolongamento radial 54, e circundada no períme- tro externo 48 com uma camada de matéria sintética 64. Depois de ser des- ligada a corrente de aquecimento, os eletrodos 40 ainda são comprimidos por um determinado período contra o gancho de comutador 20, para evacuar o calor do comutador 12. Os enrolamentos de arame 28 ligam o comutador 12 com o pacote de lâminas de induzido 66, sobre o qual os enrolamentos de arame 28 estão enrolados. Dependendo da modalidade da máquina elé- trica 10, números diferentes de ramais de enrolamento estão dispostos so- bre o pacote de lâminas de induzido 66, que estão ligados com um número diferente de ganchos de comutador 20. Portanto, também o número de enro- lamentos de arame 28 individuais, que são unidos por solda com os ganchos de comutador 20 individuais, pode variar de modo correspondente, de modo que, por exemplo, um ou dois ou três ou mais enrolamentos de arame 28 são guiados pelo olhai 30. O número de ganchos de comutador 20 corres- pondente ao das lâminas de comutador diferentes, sendo que todos os gan- chos de comutador 20 são ligados, sucessivamente ou, pelo menos em par- te, simultaneamente, de acordo com o processo de acordo com a invenção, com o enrolamento de arame 28.

Na figura 3 está representado um detalhe de um coletor 12, que foi ligado por meio do processo de produção de acordo com a invenção com um enrolamento de arame 28. O braço livre 22 está encostado, nesse caso, na contrassuperfície 26 e está unido com a mesma por meio da solda 34. Do mesmo modo, a solda 34 forma uma ligação mecânica e elétrica entre o en- rolamento de arame 28 e a contrassuperfície 26, bem como com a superfície interna 32 do braço livre 22. Na superfície periférica externa 48 do gancho de comutador 20 está formado o rebordo 50, cuja largura 52 corresponde a uma distância 42, com a qual os dois eletrodos 40 foram comprimidos contra o gancho de comutador 20. O rebordo 50 estende-se, nesse caso, sobre toda a região periférica 69 do braço livre 22 e, opcionalmente, forma, simul- taneamente, um escalão 46 com relação à direção axial 70. O gancho de comutador 20 está formado, nesse caso, de modo mais estreito em direção periférica 68, do que a contrassuperfície 26 oposta. Os eletrodos 40 estão formados, por exemplo, como eletrodos

de tungstênio, sendo que um eletrodo 40 é inserido na extremidade do braço livre 22 e o outro eletrodo 40 recobre a região de flexão 24 do gancho de comutador 20. Durante a alimentação com corrente dos eletrodos 40, os mesmos são avançados em relação à contrassuperfície 26, de modo que o braço livre 22, pela transformação a quente, encosta-se tanto nos enrola- mentos de arame 28 como também na contrassuperfície 26.

Deve ser observado que, no que se refere aos exemplos de mo- dalidade mostrados nas figuras e na descrição, são possíveis múltiplas pos- sibilidades de combinação das características individuais. Desse modo, por exemplo, a disposição da solda 34 pode ser variada de acordo com a aplica- ção e, opcionalmente, ser inserido, em pontos, na região de contato entre o enrolamento de arame 28 e o gancho de comutador 20. Do mesmo modo, também podem ser usados outros materiais coma solda 34, cuja temperatu- ra de fusão impede uma fusão do gancho de comutador 20 e/ou dos enrola- mentos de arame 28. Também a forma concreta e ligação do gancho de co- mutador 20 no comutador 12 podem ser variadas, com o que, de acordo com o processo de produção de acordo com a invenção, pode ser reduzido, particularmente, o comprimento de construção axial do comutador. De prefe- rência, são usados eletrodos 40 com uma superfície de apoio quadrada. A forma dos eletrodos, porém, bem como o dispositivo de compressão dos mesmos, podem ser adaptada às máquinas elétricas a ser produzidas. De preferência, o processo de acordo com a invenção encontra aplicação para a produção de um rotor de um motor elétrico para peças móveis no automóvel.

Claims

1. Processo para produção de uma máquina elétrica (10), parti- cularmente, de um motor elétrico no automóvel, com um comutador (12), que apresenta pelo menos um gancho de comutador (20) para fixação de pelo menos um enrolamento de arame (28) elétrico, sendo que entre o gan- cho de comutador (20) e o enrolamento de arame (28) é disposto uma solda (34), e dois eletrodos, dispostos de modo adjacente um ao outro, são com- primidos contra o gancho de comutador (20), e uma corrente elétrica é guia- da através dos eletrodos (40) pelo gancho de comutador (20), de tal modo que a solda (34) é fundida e se liga com o enrolamento de arame (28).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gancho de comutador (20) apresenta um braço livre (22) e uma região de flexão (24), que está moldada em uma contrassuperfície (26), e o braço livre (22) é comprimido pelos eletrodos (40) contra a contrassuperfície (26), enquanto o enrolamento de arame (28) se encontra entre o braço livre (22) e a contrassuperfície (26).

3. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, ca- racterizado pelo fato de que os eletrodos (40) comprimem mecanicamente o braço livre (22) na direção da contrassuperfície (26), antes de corrente ser conduzida pelo gancho de comutador (20).

4. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que corrente é guiada pelo gancho de comu- tador (20), até que um isolamento (29) do enrolamento de arame (28) se e- vapore, e o braço livre (22) é estampado a quente.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que os eletrodos (40) são comprimidos contra o gancho de comutador (20), também depois de a corrente ser desligada, para evacuar o calor do gancho de comutador (20) para os eletrodos (40).

6. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que os dois eletrodos (40) estão apoiados sobre o gancho de comutador a uma distância (42) de 0,5 a 3 mm, de prefe- rência, cerca de 1 a 2 mm, e se estendem, particularmente, sobre toda a região periférica (69) do gancho de comutador (20).

7. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que a solda (34) contém prata e/ou estanho e se funde ou se liga, particularmente, a 200-300°C.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que o gancho de comutador (20) e/ou a con- trassuperfície (26) são revestidos com solda (34), antes de o enrolamento de arame (28) ser inserido no gancho de comutador (20).

9. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que o gancho de comutador (20) e a contras- superfície (26) estão substancialmente produzidos de cobre, que não se fun- de durante a passagem de corrente.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que a contrassuperfície (26) está formada como parte de uma camisa de cilindro, que apresenta, particularmente, um prolongamento (54), que está formado como suporte (56) para uma superfí- cie de apoio de carvão (58), que coopera com contatos de corrediça (60) da máquina elétrica (10).

11. Dispositivo (8) para ligação de um enrolamento de arame (28) com um gancho de comutador (20), particularmente, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que dois eletrodos estão dispostos de modo linearmente deslocável, de tal modo que os dois eletrodos (40) podem ser comprimidos, independentemente um do outro, com uma distância pequena (42) um do outro, contra o braço livre (22) do gancho de comutador (20).

12. Máquina elétrica (10) de acordo com uma das reivindicações precedentes, produzida com um comutador (12), que está ligado por meio de ganchos de comutador (20) com pelo menos um enrolamento de arame (28), caracterizada pelo fato de que entre o enrolamento de arame (28) e o gan- cho de comutador (20) e/ou a contrassuperfície (26) está disposta a solda, que une o enrolamento de arame (28) com o comutador.

13. Máquina elétrica (10) de acordo com a reivindicação 12, ca- racterizada pelo fato de que os ganchos de comutador (20) apresentam em sua superfície periférica externa (48) um rebordo (50) e/ou um escalão (48), que se estende em direção periférica (68).

14. Máquina elétrica (10) de acordo com uma das reivindicações 5 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que entre o gancho de comutador (20) e a contrassuperfície (26) estão dispostos um ou dois ou três enrolamentos de arame (28), que se estendem, particularmente, sobre um pacote de lâminas de induzido (66).