BRPI0804939B1

BRPI0804939B1 - máquina elétrica, em particular, dispositivo de arranque para uma máquina de combustão interna de um veículo automotor

Info

Publication number: BRPI0804939B1
Application number: BRPI0804939A
Authority: BR
Inventors: Schustek Siegfried; Knorr Torsten
Original assignee: Bosch Gmbh Robert; Seg Automotive Germany Gmbh
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2019-02-05
Also published as: DE102007058911A1; EP2066006A3; EP2066006A2; BRPI0804939A2; EP2066006B1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma máquina elétrica, em particular, a um dispositivo de arranque (10) para uma máquina de combustão interna de um veículo automotor, com um estator (28, 31, 34) e com um rotor (37), sendo que, o enrolamento do estator (34) e<sym>ou o enrolamento do rotor (49) apresentam condutores de alumínio, que estão conectados a partes da máquina de cobre condutoras de corrente. para impedir a corrosão, nas extremidades dos condutores de alumínio (50) na área de sua ligação com partes da máquina de cobre condutoras de corrente é sugerido que, as extremidades dos condutores de alumínio (50) estejam fechadas, respectivamente, com uma seção de condução de cobre, de preferência, em forma de uma luva de contato (51), e essas seções de condução, então, são ligadas elétrica ou mecanicamente com a outra parte da máquina condutora de corrente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÁQUINA ELÉTRICA, EM PARTICULAR, DISPOSITIVO DE ARRANQUE

PARA UMA MÁQUINA DE COMBUSTÃO INTERNA DE UM VEÍCULO

AUTOMOTOR.

ESTADO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a uma máquina.

[002] Da patente DE-GBM 74 40 605 já é conhecida uma máquina elétrica, cujo estator e/ou rotor apresentam enrolamentos de alumínio, que em virtude dos custos de material menores em relação ao cobre podem ser fabricados mais em conta, e possuem um peso menor. A potência máxima a ser obtida, neste caso, se reduz na verdade de modo recíproco, em relação às resistências específicas de alumínio e cobre, o que, todavia, pode ser compensado por uma seção transversal do condutor maior sem aumento de peso e com aumento apenas insignificante do tamanho de construção. As possibilidades de emprego de enrolamentos de motor de alumínio, neste caso, estão em particular, em máquinas de potência menor.

[003] Uma dificuldade no emprego de alumínio para enrolamentos de motor, contudo, consiste no fato de que, as extremidades do enrolamento precisam ser ligadas com outras partes da máquina condutoras de corrente, que são constituídas de cobre. Esses pontos de contato entre cobre e alumínio, em virtude dos potenciais padrões distintos dos dois materiais, estão arriscados à corrosão. Isto vale, em medida especial, para as ligações de cobre e alumínio desse tipo, que são expostas ao perigo de corrosão aumentado, por exemplo, devido à atuação de umidade e/ou de calor na área dos pontos de contato. Um potencial de corrosão aumentado desse tipo existe em máquinas elétricas, que são empregadas no compartimento do motor de veículos automotores, como é o caso, por exemplo, em dispositivos de arranque para máquinas de combustão interna, de tal modo que neste caso,

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2/10 precisam ser tomadas medidas adicionais para a redução da corrosão. [004] Para a redução dos problemas da corrosão e para a redução da resistência à passagem elétrica no ponto de ligação de condutores de alumínio de um enrolamento para lamelas de cobre do comutador de uma máquina elétrica, na patente JP-06253507 já foi sugerido aplicar na área de solda do comutador uma camada intermediária de um material macio com condutividade elétrica, que em sua capacidade de processamento se situe entre aquela do cobre e do alumínio, e que seja apropriado para soldagens por ultra-som. Por meio de uma camada intermediária desse tipo deve ser eliminado o problema de contato na ligação dos metais cobre e alumínio. Todavia, o perigo de corrosão no ponto de ligação, neste caso, não é considerado.

[005] Uma solução relativamente insatisfatória para o contato de materiais de cobre e alumínio também é conhecida da patente FR-PS 978 953, na qual é sugerido comprimir as extremidades do condutor de um enrolamento de alumínio, a serem ligadas com as lamelas de cobre de um comutador, em fendas do comutador, e reter e contatar por meio de aperto do material de cobre do comutador. Por meio dessas medidas obtém-se, na verdade, um aperfeiçoamento do contato e uma redução do perigo de corrosão em relação a uma ligação superficial dos condutores de alumínio com o comutador, todavia, os problemas de corrosão, em princípio, continuam a existir, uma vez que a superfície do comutador não pode ser coberta por uma camada de proteção ou similar.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO [006] A máquina elétrica de acordo com a invenção, com as características segundo às quais uma ligação das seções de condução de alumínio e de cobre está protegida contra corrosão por meio de um revestimento isolante elétrico, sendo que o revestimento consiste de uma luva de material isolante de tubo de contração resistente à tempe

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3/10 ratura, por sua vez, tem a vantagem que, existem materiais iguais nas extremidades dos condutores de enrolamento e das partes da máquina condutoras de corrente a serem ligadas com elas elétrica ou mecanicamente, de tal modo que os problemas de corrosão e de contato apresentados não ocorrem de maneira nenhuma. O ponto de contato crítico na extremidade dos condutores de alumínio é montado longe do ponto de ligação no motor, por exemplo, no comutador, em uma área, onde pode ser aplicada uma proteção contra corrosão duradoura e segura, sem afetar a ligação elétrica.

[007] É particularmente vantajoso se, uma seção do condutor de cobre na extremidade do condutor de alumínio for executada como luva de contato, na qual a extremidade descascada do condutor de alumínio está encaixada, for fixada nela e contatada com fecho devido à forma e/ou com fecho devido à força. O comprimento dessa seção do condutor de cobre é dimensionado de tal modo que, podem ser realizadas flexões necessárias na extremidade do condutor fora da zona de ligação, na área da seção do condutor de cobre, e a ligação com as lamelas do comutador, que ocorre, de preferência, por meio de soldagem, fica na área da seção do condutor de cobre. Assim, nessa área arriscada à corrosão resulta uma ligação de pura cobre com cobre, que evita as dificuldades assinaladas.

[008] Um primeiro processo apropriado, para a ligação das extremidades dos condutores de alumínio com as seções do condutor de cobre consiste em soldar as duas extremidades entre si. Um outro processo vantajoso para a ligação dessas duas extremidades consiste no emprego de uma ligação crimpada, que com respeito ao dispêndio de produção pode ser vantajosa. Em ambos os casos é possível, neste caso, montar o ponto de ligação crítico entre os diversos materiais alumínio e cobre, longe do ponto de contato propriamente dito na máquina elétrica, em particular, longe do comutador da máquina, e prote

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4/10 ger com segurança contra corrosão o ponto de ligação por meio de um revestimento isolante elétrico.

[009] Outras particularidades vantajosas da invenção resultam das concretizações subordinadas, e da descrição de um exemplo de execução.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] Um exemplo de execução da invenção está representado nos desenhos, e será esclarecido em detalhes na descrição a seguir.

[0011] São mostrados:

[0012] Na figura 1 um corte longitudinal de uma máquina elétrica na execução como um estator para uma máquina de combustão interna, [0013] Na figura 2 um corte longitudinal esquematizado do ponto de ligação entre a extremidade de um condutor de alumínio de um enrolamento e uma seção do condutor de cobre, na forma de uma luva encaixada e [0014] Na figura 3 uma representação esquematizada da conexão de acordo com a invenção de um condutor de alumínio de um enrolamento do rotor às lamelas do comutador de uma máquina elétrica. FORMA DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO [0015] Na figura 1 está representado um dispositivo de arranque

10. Esse dispositivo apresenta um motor de arranque 13 e um relé de engate 16. O motor de arranque 13 e o relé de engate 16 estão fixados em uma chapa do mancal de acionamento 19 comum. Funcionalmente, o motor de arranque 13 serve para o propósito de acionar um pinhão de giro 22, se for engrenado na coroa dentada 25 da máquina de combustão interna não representada aqui.

[0016] O motor de arranque 13 apresenta como carcaça um tubo de pólo 28, que em sua circunferência interna traz sapatas de pólo 31, que são envolvidas, respectivamente, por um enrolamento do excitador

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34. No local das sapatas de pólo 31 e do enrolamento do excitador 34 também pode ocorrer uma excitação magnética permanente da máquina. Por sua vez, as sapatas de pólo 31 circundam um induzido 37, que apresenta um pacote do induzido 43 formado de lamelas 40, e um enrolamento do induzido 49 disposto nas ranhuras 46. O pacote do induzido 43 é comprimido sobre um eixo de acionamento 44. Na extremidade do eixo de acionamento 44 afastada do pinhão de 22, além disso, está colocado um comutador 52, que é formado, entre outras coisas, de lamelas do comutador 55 individuais. As lamelas do comutador 55 estão ligadas eletricamente com o enrolamento do induzido 49 de forma conhecida, de tal modo que, durante a energização das lamelas do comutador 55 através das escovas de carvão 58, resulta um movimento de rotação do induzido 27 no tubo do pólo 28. Uma alimentação de corrente 61 disposta entre o relé de 16 e o motor do estator 13 alimenta, no estado de ligação, tanto as escovas de carvão 58 como também o enrolamento do excitador 34 com corrente. O eixo de acionamento 44 está apoiado em um mancal de deslizamento 67 no lado do comutador com um pino do eixo 64, o qual, por sua vez, está seguro fixamente em uma tampa do mancal do comutador 70. A tampa do mancal do comutador 70, por sua vez, é fixada na chapa do mancal de acionamento 19, por meio de âncoras de tração 73, que estão dispostas de forma distribuída através da circunferência do tubo do pólo 28 (parafusos, por exemplo, 2, 3 ou 4 peças). Neste caso, o tubo do pólo 28 se apoia na chapa do mancal de acionamento 19, e a chapa do mancal do comutador 70, no tubo do pólo 28.

[0017] Na direção de acionamento, ao induzido 37 está conectada uma roda solar 80, que é parte de uma engrenagem planetária 83. A roda solar 80 está envolvida por várias rodas planetárias 86, normalmente três rodas planetárias 86, que estão apoiadas em pinos do eixo 92 por meio de mancais de rolamento 89. As rodas planetárias 86 ro

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6/10 lam em uma roda oca 95, que está apoiada no tubo de pólo 28 no lado externo. Na direção do lado de saída de movimento, às rodas planetárias 86 está conectado um suporte planetário 98, no qual são recebidos os pinos do eixo 92. Por sua vez, o suporte planetário 98 está apoiado em um mancal intermediário 101 e em um mancal de deslizamento 104 disposto nele. O mancal intermediário 101 é executado em formato de pote de tal modo que nele são recebidos, tanto o suporte planetário 98, como também as rodas planetárias 86. Além disso, no mancal intermediário 101 em formato de pote está disposta a roda oca 95, que é fechada, por fim, por uma tampa 107 em relação ao induzido 37. Também o mancal intermediário 101 está apoiado com sua circunferência externa no lado interno do tubo de pólo 28. Contudo, ao invés de uma engrenagem planetária, também pode ser realizado um acionamento direto para a coroa dentada 25.

[0018] Na extremidade do eixo de acionamento 44 afastada do comutador 52, o induzido 37 apresenta um outro pino do eixo 110, que do mesmo modo, é recebido em um mancal de deslizamento 113. O mancal de deslizamento 113, por sua vez, é recebido em um furo central do suporte planetário 98. O suporte planetário 98 está ligado, em peça única, com o eixo de saída de movimento 116. Esse eixo de saída de movimento 116 está apoiado, com sua extremidade 119 afastada do mancal intermediário 101, em um outro mancal 122, que está fixado na chapa do mancal de acionamento 19. O eixo de saída de movimento 116 está dividido em diversas seções: assim à seção, que está disposta no mancal de deslizamento 104 do mancal intermediário 101, se segue uma seção com uma denominada denteação reta 125 (denteação interna), que é parte de uma chamada ligação de cubo e eixo. Neste caso, a ligação de cubo e eixo 128 possibilita o deslizamento axial em linha reta de um arrasto 131. Esse arrasto 131 é um prolongamento em forma de luva, que é em peça única com um anel

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7/10 externo 132 em formato de pote da roda livre 137. Essa roda livre 137 (bloqueio de direção) é constituída, além disso, do anel interno 140, que está disposto radialmente dentro do anel externo 132. Entre o anel interno 140 e o anel externo 132 estão dispostos corpos de aperto 138. Na atuação conjunta com o anel interno e o anel externo, esses corpos de aperto 138 impedem uma torção relativa entre o anel externo e o anel interno em uma segunda direção. Em outras palavras: a roda livre 137 possibilita um movimento relativo entre o anel interno 140 e o anel externo 132 somente em uma direção. Nesse exemplo de execução o anel interno 140 é executado em peça única com o pinhão de giro 22 e sua denteação 143 (por exemplo, denteação inclinada externa).

[0019] A título de complementação aqui será aprofundado ainda sobre o mecanismo de engrenagem. O relé de engate 16 apresenta um pino 150, que é um contato elétrico, e que está conectado ao polo positivo de uma bateria elétrica do dispositivo de arranque, que não está representada aqui. Esse pino 150 é conduzido através de uma tampa do relé 153. Essa tampa do relé 153 fecha uma carcaça do relé 156, que está fixada por meio de vários elementos de fixação 159 (parafusos) na chapa do mancal de acionamento 19. No relé de engate 16 está disposto, além disso, um enrolamento de entrada 162 e um denominado enrolamento de retenção 165. O enrolamento de entrada 162 e o enrolamento de retenção 165 produzem ambos, respectivamente, um campo eletromagnético no estado engatado, que atravessa tanto a carcaça do relé 156 (de material eletromagnético condutivo), um induzido 168 movimentado linearmente e uma conclusão do induzido 171. O induzido 168 suporta uma barra deslizante 174, que é movimentada durante a entrada linear do induzido 168 na direção de um pino de engate 177. Com esse movimento da barra deslizante 174 para o pino de engate 177, esse pino é movimentado de sua posição de repouso na direção de dois contatos 180, 181, de tal modo que, uma ponte de con

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8/10 tato 184 colocada na extremidade do pino de engate 177 liga entre si os dois contatos 180, 181 elétricos. Com isso, do pino 150 é conduzida potência elétrica através da ponte de contato 184 indo para a alimentação de corrente 61 e, com isso, para as escovas de carvão 58. O motor de arranque 13, neste caso, é energizado.

[0020] O relé de engate 16 ou o induzido 168, porém, também tem a tarefa de movimentar com um elemento de tração 187, uma alavanca disposta girando na chapa do mancal de acionamento 19. Essa alavanca 190, normalmente executada como alavanca de garfo, agarra com seus dentes não representados aqui em sua circunferência externa, dois discos 193 e 194, a fim de movimentar um anel de arrasto 197 apertado entre esses discos na direção da roda livre 197 contra a resistência da mola 200, e com isso, engrenar o pinhão de giro 22 na coroa dentada 25.

[0021] A figura 2 mostra em representação simplificada o ponto de ligação entre a extremidade de um condutor de alumínio 50 do enrolamento do induzido 49 e uma luva de contato 51 de cobre, fechada na direção do ponto de conexão, que, então, é ligada elétrica e mecanicamente com uma outra parte de cobre da máquina conduzindo corrente. A extremidade do condutor do induzido 50 é encaixada na luva de contato 51, e está ligada fixa com essa luva elétrica e mecanicamente. A largura interna da luva de contato 51 ou de uma capa executada de modo correspondente, neste caso, é medida de tal modo que ela pode ser encaixada sem jogo no condutor do induzido 50 e, então, é fixada nesse condutor através de solda ou de uma ligação crimpada. A luva de contato 51 é executada de tal modo que, somente a parte que sobrepõe o condutor do induzido 50 é executada em forma de luva ou de capa, e o resto é executado como seção de condução maciça ou vedada de cobre, de tal modo que, pela extremidade não pode entrar nenhuma umidade ou outras partículas na direção do ponto de ligação. O

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9/10 comprimento da luva de contato 51 é medido de tal modo que, por um lado, uma flexão necessária para a conexão na máquina e, por outro lado, a área de solda, por exemplo, no comutador da máquina, se situam fora da área de ligação da luva de contato 51 com o condutor do induzido 50. A ligação na máquina, então, representa uma ligação pura de cobre com cobre, e não é problemática quanto à corrosão. Medidas de proteção no ponto de ligação entre cobre e alumínio não afetam o contato elétrico e mecânico da extremidade livre da seção de condução de cobre formada através da luva de contato 51.

[0022] A figura 3 mostra, do mesmo modo, em representação esquematizada, a conexão de acordo com a invenção de um condutor do induzido 50 de alumínio em uma lamela 55 do comutador 52 de uma máquina elétrica. A proteção do ponto de ligação entre o condutor do induzido 50 de alumínio e a luva de contato 51 de cobre é formada por um revestimento 54, que é constituído, de preferência, de uma luva de material isolante de tubo de contração resistente à temperatura. Alternativas para isso são a pulverização em volta do ponto de ligação com resina sintética ou um revestimento com verniz. O ponto de ligação e o revestimento 54 estão distanciados suficientemente longe do ponto de solda 56 na extremidade da lamela do comutador 55, a fim de assegurar o espaço livre necessário para a ligação por solda e as flexões 53 necessárias para a aproximação do condutor do induzido 50 ao comutador 52, na área da luva de contato 51. Como exemplo de emprego alternativo da conexão de acordo com a invenção, de condutores de alumínio a uma parte de conexão de cobre no estator do dispositivo de arranque 10 pode ser mencionada, em particular, a conexão das extremidades de várias bobinas paralelas de um enrolamento do excitador 34 de quatro pólos ou de seis pólos, em um trilho de corrente comum de cobre.

[0023] Por meio das medidas tomadas é obtido que, o ponto de

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10/10 contato entre os materiais cobre e alumínio seja colocado longe do ponto de ligação 56 crítico em relação à corrosão, e na direção de uma área não problemática, na qual possam ser realizadas medidas de proteção contra corrosão sem dificuldades.

[0024] A invenção não está restrita ao exemplo de execução representado. Às medidas de formas variáveis pertencem, em particular, a forma e o comprimento da seção de condução 51 de cobre entre o condutor de alumínio 50 e, por exemplo, a parte de conexão de uma lamela do comutador 55 abaixo da linha de separação 59 para a área de apoio das escovas, bem como, as diversas técnicas de ligação geralmente conhecidas entre um condutor 50 de enrolamentos de alumínio 34 ou 49 e uma parte da máquina de cobre, para o que, ao lado das diversas técnicas de solda também podem ser empregados processos de solda forte ou ligações de esmagamento. É essencial que, o ponto de ligação 56 entre material de cobre e material de alumínio esteja liberado de tal modo que, ele possa ser protegido, de forma apropriada, contra corrosão.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Máquina elétrica, em particular, dispositivo de arranque (10) para uma máquina de combustão interna de um veículo automotor, com um estator (28, 31, 34) e com um rotor (37), sendo que o enrolamento do rotor (49) apresenta condutores de alumínio (50), que estão conectados em uma junção com lamelas de comutador (55) como partes da máquina condutoras de corrente de cobre, sendo que as extremidades dos condutores de alumínio (50) estão fechadas, respectivamente, com uma seção de condução (51) de cobre, e essas seções estão ligadas elétrica e mecanicamente com a outra parte da máquina condutora de corrente, caracterizada pelo fato de que uma ligação das seções de condução (50, 51) de alumínio e de cobre está protegida contra corrosão por meio de um revestimento isolante elétrico (54), sendo que o revestimento (54) consiste de uma luva de material isolante (54) de tubo de contração resistente à temperatura.
2. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a seção de condução de cobre é executada como luva de contato ou capa (51).
3. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as extremidades descascadas de um enrolamento do rotor (49) de alumínio estão ligadas com as lamelas (55) de um comutador (52) da máquina por meio de uma luva de contato ou capa (51), que é composta de cobre.
4. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as extremidades dos condutores de alumínio (50) estão ligadas com as seções de condução (51) de cobre por meio de soldagem.
5. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as extremidades dos condutores de alumínio (50) estão ligadas com as seções do condutor

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2/2 (51) de cobre por meio de uma ligação crimpada.