BRPI0817900B1 - Estrutura com ímã disposta para ser montada em um rotor de máquina elétrica giratória, rotor de máquina elétrica giratória e máquina elétrica giratória - Google Patents

Abstract

processo de fabricação de um rotor de máquina elétrica giratória, estrutura com ímã disposta para ser montada em um rotor de máquina elétrica giratória, rotor de máquina elétrica giratória e, máquina elétrica giratória, notadamente um alternador de veículo automotivo a invenção se refere a um processo de fabricação de um rotor de máquina elétrica giratória, notadamente um alternador, o rotor compreendendo duas rodas polares (20; 22) que definem entre si pelo menos um espaço interpolar (28) disposto para receber pelo menos uma estrutura com imã (30), estrutura essa que compreende pelo menos uma marque de alinhamento, o processo compreendendo a etapa seguinte: dispor a estrutura com ímã (30) contra pelo menos uma das rodas polares, se servindo para isso da marca de alinhamento (75) para determinar um sentido de orientação da imantação da estrutura com imã.

Description

[0001] A invenção se refere notadamente a um processo de fabricação de um rotor de máquina elétrica giratória, notadamente um alternador.

[0002] A patente FR 3 793 085 descreve um alternador para veículo automotivo, que compreende um estator e um rotor. O rotor compreende uma bobina e duas rodas polares providas cada uma delas de uma pluralidade de garras. As rodas definem entre si, ao nível das garras, espaços interpolares que podem receber cada um deles uma estrutura com ímã permanente, notadamente feito de terras-raras. O sentido de imantação dessas estruturas com ímã deve ser alternado de um espaço interpolar para o seguinte. Para isso, essas estruturas com ímã são ordenadas em dois grupos distintos, em função do sentido de imantação das mesmas. No entanto, esses dois grupos não podem ser distinguidos visualmente. Assim, por ocasião da montagem das estruturas com ímã nos espaços interpolares do rotor, precauções especiais devem ser tomadas para retirar as estruturas com ímã com o sentido de orientação apropriado.

[0003] A patente US 7 095 154 descreve um rotor de alternador que compreende ímãs permanentes mantidos em espaços interpolares com o auxílio de elementos de sustentação. Cada um dos ímãs é posicionado de maneira não centrada no espaço interpolar correspondente.

[0004] A invenção visa notadamente simplificar o processo de fabricação de um rotor, ao mesmo tempo em que evita riscos de erro de montagem das estruturas com ímã.

[0005] A invenção tem assim como objeto um processo de fabricação de um rotor de máquina elétrica giratória, notadamente um alternador, o rotor compreendendo duas rodas polares que definem entre si pelo menos um espaço interpolar disposto para receber pelo menos uma estrutura com ímã, estrutura essa que compreende pelo menos uma marque de alinhamento, o processo compreendendo a etapa seguinte: - dispor a estrutura com ímã contra pelo menos uma das rodas polares, se servindo para isso da marca de alinhamento para determinar um sentido de orientação da imantação da estrutura com ímã.

[0006] A presença de marcas de alinhamento de acordo com a invenção permite reduzir, e mesmo anular, o risco de montagem das estruturas com ímã na roda polar orientando os mesmos de acordo com um sentido de imantação errado.

[0007] Essas marcas de alinhamento permitem por outro lado verificar rapidamente se todas as estruturas com ímã são dispostas corretamente nos espaços interpolares.

[0008] Se for o caso, as estruturas com ímã podem ser colocadas na roda polar todas elas do modo correto ou todas ao contrário, e o coletor é colocado, no fechamento do circuito elétrico da máquina, em uma configuração adequada em função da posição observada das estruturas com ímã.

[0009] A invenção é especialmente bem adaptada para um processo executado manualmente.

[0010] Também é possível verificar o circuito eletromagnético da máquina elétrica no final da montagem.

[0011] Em um exemplo de execução da invenção, a estrutura com ímã é colocada contra uma das rodas polares, antes de montagem dessas últimas.

[0012] Em variante, a estrutura com ímã é inserida no espaço interpolar depois de montagem das duas rodas polares.

[0013] De preferência, a marca de alinhamento da estrutura com ímã é visível a olho nu, permitindo por exemplo que uma pessoa determine uma orientação de imantação da estrutura com ímã.

[0014] Se for o caso, para magnetizar as estruturas com ímã, essas últimas são dispostas paralelamente, de acordo com uma mesma orientação, por ocasião de sua passagem em um dispositivo de magnetização.

[0015] A invenção permite assim evitar que se tenha que magnetizar as estruturas com ímã de acordo com dois sentidos diferentes e portanto que se tenha que fazer dois grupos de ímãs, o que simplifica o processo.

[0016] Além disso manipular estruturas com ímã todas com a mesma orientação de imantação em relação à marca de alinhamento permite evitar confusões por ocasião das diferentes etapas da fabricação do rotor. É possível utilizar uma só referência de estruturas com ímã.

[0017] Em variante, é possível, para magnetizar as estruturas com ímã, dispor essas últimas paralelamente, seguindo uma direção alternada, por ocasião da passagem das mesmas em um dispositivo de magnetização. Nesse caso, duas referências de estruturas com ímã podem ser utilizadas.

[0018] Em um exemplo de execução da invenção, o rotor compreende uma pluralidade de espaços interpolares, cada um deles sendo próprio para receber pelo menos uma estrutura com ímã, e o processo compreende a etapa seguinte: - a partir de um conjunto de estruturas com ímã todas elas apresentando pólos Norte e Sul orientados de maneira idêntica em relação à marca de alinhamento correspondente, retirar e dispor uma pluralidade de estruturas com ímã em pelo menos uma das rodas polares nos espaços interpolares sucessivos, de acordo com orientações alternadas de um espaço interpolar para o outro.

[0019] O processo pode compreender a etapa seguinte: - retirar e fazer a estrutura com ímã girar de um ângulo escolhido, notadamente se servindo para isso da marca de alinhamento como referência, tendo em vista colocá-la em uma posição adequada antes de dispô-la contra uma das rodas polares.

[0020] As etapas acima podem ser executadas manualmente ou, em variante, com o auxílio de um robô munido de um braço articulado.

[0021] A invenção tem também como objeto uma estrutura com ímã disposta para ser montada em um rotor de máquina elétrica giratória, notadamente um alternador, notadamente fabricada pelo processo tal como definido acima, caracterizada pelo fato de que ela compreende pelo menos uma marca de alinhamento disposta para permitir distinguir, notadamente visualmente, o sentido de imantação dessa estrutura com ímã.

[0022] Em um exemplo de execução da invenção, a estrutura com ímã compreende uma plaqueta e um ímã disposto contra a plaqueta, e a marca de alinhamento é realizada pelo menos parcialmente na plaqueta.

[0023] Essa plaqueta serve notadamente para reter o ímã e desempenha um papel de absorsor mecânico.

[0024] Se for desejado, a marca de alinhamento compreende pelo menos um orifício ou um recorte formado na plaqueta.

[0025] A marca de alinhamento pode compreender um sobre-comprimento do ímã no prolongamento do comprimento da plaqueta, sobre-comprimento esse que está presente unicamente em um lado da estrutura com ímã de maneira a distinguir um lado do ímã do outro.

[0026] Em variante, a plaqueta pode apresentar um sobre-comprimento em relação ao ímã.

[0027] Se for o caso, a marca de alinhamento é formada por pelo menos duas zonas que têm propriedades eletromagnéticas, notadamente ópticas, diferentes, sendo por exemplo de cores ou de propriedades refletoras diferentes.

[0028] Essas duas zonas de propriedades ópticas diferentes podem se estender no comprimento ou na largura da estrutura com ímã.

[0029] A marca de alinhamento é formada, se for desejado, por uma variação de espessura de um deles, da plaqueta ou do ímã permanente.

[0030] Em um exemplo de execução da invenção, a marca de alinhamento é realizada pelo menos parcialmente no ímã.

[0031] A marca de alinhamento pode por exemplo compreender uma extração de matéria, por exemplo um entalhe, no ímã ou um sinal impresso nesse ímã.

[0032] De uma maneira geral, a marca de alinhamento, seja ela realizada no ímã ou na plaqueta ou nos dois ao mesmo tempo, pode ser formada de diversas maneiras, notadamente criando-se para isso uma descontinuidade e/ou uma dissimetria, por exemplo por recorte, entalhe, impressão de uma tinta visível ou invisível a olho nu, aposição por exemplo por colagem de um elemento separado tal como uma pastilha ou uma etiqueta, etc...

[0033] Em um exemplo de execução da invenção, pelo menos uma das estruturas com ímã apresenta uma forma substancialmente paralelepipédica retângulo ou, em variante, tem uma seção transversal trapezoidal.

[0034] Por exemplo, a plaqueta é fixada por colagem no ímã.

[0035] A invenção também tem como objeto um rotor que compreende duas rodas polares e pelo menos uma estrutura com ímã tal como definida acima, montada em um espaço interpolar definido entre as duas rodas polares.

[0036] Vantajosamente todas as estruturas com ímã apresentam um mesmo sentido de imantação em relação à marca de alinhamento.

[0037] De preferência, todas as estruturas com ímã do rotor são idênticas.

[0038] Vantajosamente a estrutura com ímã compreende um ímã permanente que se estende em toda a largura do espaço interpolar.

[0039] A invenção tem ainda como objeto uma máquina elétrica giratória, notadamente um alternador de veículo automotivo, que compreende um rotor tal como precitado.

[0040] A invenção poderá ser melhor compreendida com a leitura da descrição detalhada que vai se seguir, de exemplos de execução não limitativos da invenção, e com o exame do desenho anexo.

[0041] A figura 1 representa, esquematicamente e parcialmente, em corte longitudinal, um alternador de acordo com um exemplo de execução da invenção.

[0042] A figura 2 ilustra esquematicamente etapas de fabricação de um rotor do alternador da figura 1.

[0043] As figuras 3 a 11 representam, esquematicamente e parcialmente, exemplos de estruturas com ímã de acordo com a invenção.

[0044] Na sequência da descrição, as flechas “A” e “R” da figura 1 indicam respectivamente direções axial e radial.

[0045] Foi representada na figura 1 uma máquina elétrica giratória polifásica 1 que forma, no presente exemplo de execução da invenção, um alternador para veículo automotivo. Naturalmente, a máquina elétrica 1 pode, ser for desejado, ser reversível e formar um alternador-motor de arranque que pode funcionar em modo motor elétrico para dar a partida no motor de combustão do veículo e em modo alternador para produzir energia elétrica.

[0046] Essa máquina 1 compreende um cárter 10 e, no interior desse último, um rotor 12 solidário em rotação de uma árvore rotativa 14 de eixo X, chamada árvore de rotor, e um estator 16 que circunda o rotor 12.

[0047] O estator 16 compreende um corpo 17 formado por um pacote de chapas dotado de cortes para a montagem de uma bobina de estator 18 que forma novelos de um lado e de outro do corpo de estator 17.

[0048] O rotor 12 compreende duas rodas polares 20 e 22, providas cada uma delas de um flange transversal 24 na periferia do qual se conectam uma pluralidade de garras 26 que se estendem substancialmente de acordo com a direção axial A.

[0049] Cada uma das garras 26 apresenta globalmente uma forma trapezoidal quando ela é observada de acordo com uma direção radial R, como pode ser visto na figura 2 notadamente.

[0050] As garras 26 de uma roda polar formam com as garras 26 da outra roda polar espaços interpolares 28 dispostos para receber cada um deles uma estrutura com ímã 30.

[0051] Uma bobina de excitação 34 é colocada no lugar entre os flanges 24 das rodas polares 20 e 22.

[0052] Cada roda polar 20; 22 compreende uma perfuração que forma uma passagem interior 38 para receber a árvore 14.

[0053] As rodas polares 20 e 22 são realizadas por exemplo em aço.

[0054] A árvore 14 leva em sua extremidade dianteira uma polia 40 que pertence a um dispositivo de transmissão de movimento por intermédio de pelo menos uma correia (não representada) entre o alternador 1 e o motor de combustão do veículo automotivo, e em sua extremidade traseira anéis coletores 42 ligados por ligações filares (não representadas) à bobina de excitação 34 do rotor 12.

[0055] Escovas de um porta-escovas 44 representado de maneira bastante esquemática são dispostas de modo a atritar sobre aos anéis coletores, a fim de alimentar a bobina 34 com corrente elétrica.

[0056] Quando a árvore 14 está em rotação e a bobina de excitação 34 ativada por uma alimentação elétrica, o rotor indutor 12 cria uma corrente induzida alternada no estator 16.

[0057] O cárter 10 compreende, no exemplo considerado, duas partes, a saber um mancai dianteiro 46 e um mancai traseiro 48 que leva o porta-escovas 44.

[0058] Os mancais 46 e 48 levam cada um deles um rolamento de esferas respectivamente 50 e 52 para a montagem com rotação da árvore 14.

[0059] O alternador 1 compreende também meios para seu resfriamento.

[0060] Por exemplo, como ilustrado na figura 1, os mancais 46 e 48 são perfurados para permitir o resfriamento do alternador por circulação de ar.

[0061] O rotor 12 leva, no exemplo descrito, pelo menos em uma de suas extremidades axiais um ventilador destinado a assegurar uma circulação do ar. Um primeiro elemento de ventilação 54 é por exemplo previsto na face transversal dianteira do rotor 12 e um segundo elemento de ventilação 56 é previsto na face traseira do rotor 12. Cada elemento de ventilação 54 e 56 é provido de uma pluralidade de pás 58 e 60.

[0062] No exemplo de realização descrito, cada roda polar 20; 22 compreende seis garras 26 de maneira a definir um rotor com 12 espaços interpolares 28.

[0063] Em variante, o rotor 12 pode compreender 2, 4, 6, 8 ou 10 espaços interpolares 28, em função do tipo de máquina elétrica desejado.

[0064] Agora vão ser descritas notadamente em referência à figura 2 diferentes etapas de fabricação do rotor 12, notadamente em ligação com a montagem das estruturas com ímã 30 nos espaços interpolares 28.

[0065] Cada estrutura com ímã 30 compreende um ímã permanente 70, por exemplo feita de terras-raras, e uma plaqueta 71 realizada em material não magnético, por exemplo feita de material compósito que contém fibras de vidro.

[0066] No exemplo considerado, ilustrado na figura 3, o ímã permanente 70 apresenta uma forma substancialmente paralelepipédica retângulo.

[0067] Essa forma do ímã apresenta uma invariância por uma rotação de um ângulo de 180° de modo que é impossível distinguir visualmente uma face lateral 72 de polaridade Norte e uma face lateral oposta 73 de polaridade Sul, depois que o ímã 70 tenha tomado sua imantação.

[0068] No processo ilustrado na figura 2, as estruturas com ímã 30 são passadas em um dispositivo de magnetização 80 disposto para magnetizar os ímãs 70 das estruturas 30 com o auxílio de um campo magnético representado por uma flecha B.

[0069] Depois dessa passagem, cada ímã 70 apresenta polaridades Norte e Sul respectivamente em suas faces opostas 72 e 73.

[0070] As estruturas com ímã 30 passam no dispositivo 80 por lote, sendo para isso alinhadas paralelamente.

[0071] No exemplo descrito, a plaqueta 71 apresenta uma forma retangular e recobre inteiramente uma face do ímã permanente 70, essa plaqueta 71 sendo fixada no ímã 70 antes de passagem no dispositivo de magnetização 80.

[0072] A fim de permitir a distinção visual entre as faces 72 (Norte) e 73 (Sul) do ímã 70, e portanto o reconhecimento do sentido de imantação desse ímã 70, cada estrutura com ímã 30 compreende uma marca de alinhamento 75.

[0073] No exemplo ilustrado em referência à figura 3, a marca de alinhamento 75 compreende um orifício 76 formado na plaqueta 71, mais próximo de uma extremidade axial 77 do que da outra extremidade 78.

[0074] Assim, em vista de colocar em uma das rodas polares 20; 22 as estruturas com ímã 30, alternando-se o sentido de imantação dos ímãs 70 de um espaço interpolar para o seguinte, é possível se servir da marca de alinhamento 75 para determinar visualmente um sentido de orientação da imantação da estrutura 30.

[0075] Por exemplo, para uma primeira estrutura com ímã 30 a colocar em um primeiro espaço interpolar 28, essa última é orientada de maneira a que a marca de alinhamento 75 seja radialmente interior, e, para uma segunda estrutura com ímã 30 a colocar em um segundo espaço interpolar 28, essa estrutura 30 é voltada para ser disposta com a marca de alinhamento situada exteriormente (ver a figura 2).

[0076] A invenção permite assim evitar erros na orientação da imantação das estruturas 30, o que é especialmente vantajoso quando essas estruturas 30 são colocadas no lugar de modo manual, o operador se auxiliando da marca de imantação para orientar as estruturas 30.

[0077] Deve ser notado que as estruturas com ímã 30 são fixadas em uma das rodas polares 20; 22 antes de montagem dessa roda com a outra roda polar.

[0078] Essas estruturas com ímã 30 são solidarizadas na roda polar por imantação, antes de ser contidas entre as duas rodas polares 20 e 22.

[0079] No exemplo que acaba de ser descrito, a plaqueta 71 recobre inteiramente uma face do ímã 70.

[0080] Em variante, como ilustrado na figura 4, o ímã 70 apresenta um sobre- comprimento 78 em relação à plaqueta 71 na direção longitudinal, em uma extremidade axial 77.

[0081] Esse sobre-comprimento forma assim uma marca de alinhamento 75 no sentido da invenção, que serva para determinar um sentido de orientação da imantação da estrutura com ímã 30.

[0082] A plaqueta 71 pode assim ser cheia, sem orifício, o que permite notadamente simplificar sua fabricação ao nível das operações de corte.

[0083] Em variante, como ilustrado na figura 5, a estrutura com ímã 30 apresenta além do sobre-comprimento 78, um orifício 76 em vista de distinguir os lados da estrutura 30 de maneira redundante.

[0084] No exemplo ilustrado na figura 6, a plaqueta 71 apresenta um comprimento igual àquele do ímã 70, com recortes 85 em um lado axial de maneira a formar uma marca de alinhamento 75.

[0085] Esses recortes 85 apresentam por exemplo uma forma triangular.

[0086] Naturalmente, esses recortes podem apresentar todas as outras formas apropriadas.

[0087] Por exemplo, a plaqueta 71 pode apresentar um só recorte arredondado formado no meio de uma borda da plaqueta 71.

[0088] No exemplo ilustrado na figura 7, a plaqueta 71 compreende uma porção de espessura reduzida 87, que se estende em um lado axial do ímã 70.

[0089] Essa porção 87 forma uma marca de alinhamento 75 no sentido da invenção.

[0090] Nos exemplos que acabam de ser descritos, a marca de alinhamento 75 é formada por formas e/ou dimensões da plaqueta 71.

[0091] Naturalmente, não se sai do âmbito da presente invenção quando a marca de alinhamento é formada por outros meios.

[0092] Como ilustrado na figura 8, a marca de alinhamento 75 é formada por pelo menos duas zonas que têm propriedades ópticas diferentes, sendo notadamente de cores ou de propriedades refletoras diferentes.

[0093] No exemplo considerado, a plaqueta 71 compreende duas zonas 88 e 89, por exemplo retangulares, de superfícies diferentes, e que apresentam cores diferentes.

[0094] Essas zonas 88 e 89 se estendem de acordo com uma largura da estrutura com ímã.

[0095] Em variante, como ilustrado na figura 9, as zonas 88 e 89 de superfície idêntica se estendem de acordo com um comprimento da estrutura.

[0096] Por exemplo, o lado Norte (N) pode estar associado a uma primeira cor da zona 89 e o lado Sul (S) a uma segunda cor, diferente da primeira cor, da zona 88.

[0097] Por ocasião da colocação das estruturas em uma roda polar, é possível dispor as estruturas com ímã de maneira a que todos os lados da mesma cor estejam na roda polar.

[0098] A marca de alinhamento 75 pode, se for desejado, ser formada no ímã 70, e não na plaqueta 71.

[0099] A estrutura com ímã 30 da figura 10 compreende um ímã 70 e uma plaqueta 71 que recobre inteiramente uma face desse ímã 70.

[00100] Uma marca de alinhamento 75 é realizada em uma face de extremidade axial 91 sob a forma de um entalhe 90.

[00101] Esse entalhe 90 apresenta por exemplo uma forma retilínea.

[00102] Em variante, qualquer outra forma apropriada do entalhe 90 pode ser considerada.

[00103] Por exemplo, o entalhe pode ser circular.

[00104] Naturalmente, a invenção não está limitada aos exemplos de execução que acabam de ser descritos.

[00105] Por exemplo, o ímã 70 pode apresentar uma forma com, simetricamente em suas duas extremidades axiais opostas, cantos arredondados.

[00106] A plaqueta 71 pode, se for desejado, recobrir pelo menos duas faces do ímã 70.

[00107] Por exemplo, como ilustrado na figura 11, a plaqueta 71 apresenta uma porção 95 dobrada em ângulo reto e que recobre uma face radial do ímã permanente 70. Essa face pode ser uma face dianteira ou traseira do ímã.

[00108] Essa porção 95 serve para definir uma marca de alinhamento 75 no sentido da invenção.

Claims (10)

1. Estrutura com ímã (30) disposta para ser montada em espaços interpolares entre duas garras de um rotor (12) de uma máquina elétrica giratória, a estrutura com ímã compreendendo pelo menos um ímã (70), a estrutura com ímã (30) caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma marca de alinhamento (75) disposta para permitir que a direção de imantação dessa estrutura com ímã seja visualmente distinguida, em que a pelo menos uma marca de alinhamento (75) é colocada em uma face visível da estrutura com ímã (30), quando ela é montada entre duas rodas polares para verificar que a estrutura é disposta corretamente nos espaços interpolares.

2. Estrutura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura com ímã (30) compreende uma plaqueta (71) disposta contra o ímã (70), e em que a marca de alinhamento (75) é realizada pelo menos parcialmente na plaqueta, a marca de alinhamento compreendendo pelo menos um orifício (76) formado na plaqueta (71) ou um sobre-comprimento (78) do ímã no prolongamento do comprimento da plaqueta.

3. Estrutura, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a plaqueta é realizada em material não magnético, por exemplo em material compósito que contém fibras de vidro.

4. Estrutura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a marca de alinhamento é formada por pelo menos duas zonas (88, 89) que têm propriedades ópticas diferentes, sendo de cores diferentes.

5. Estrutura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a marca de alinhamento é realizada pelo menos parcialmente no ímã, a marca de alinhamento compreende uma extração de matéria, notadamente um entalhe (90), no ímã.

6. Estrutura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a estrutura apresenta uma forma substancialmente paralelepipédica retangular.

7. Rotor (12) de máquina elétrica giratória, caracterizado pelo fato de que compreende duas rodas polares e pelo menos uma estrutura com ímã, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, montada em um espaço interpolar definido entre as duas rodas polares.

8. Rotor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que todas as estruturas com ímã (30) apresentam uma mesma direção de imantação em relação à marca de alinhamento (75).

9. Rotor, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que todas as estruturas com ímã são idênticas.

10. Máquina elétrica giratória, caracterizada pelo fato de que compreende um rotor, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 9.