IT201800006265A1

IT201800006265A1 - "metodo per realizzare una barra di alimentazione elettrica e barra cosi' realizzata"

Info

Publication number: IT201800006265A1
Application number: IT102018000006265A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2019-12-13

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

DESCRIZIONE

Forma oggetto del presente trovato un metodo per realizzare una barra di alimentazione elettrica, secondo le unite rivendicazioni. Forma altresì oggetto del presente trovato una barra di alimentazione elettrica secondo la corrispondente rivendicazione indipendente.

Come è noto, una barra di alimentazione è un conduttore elettrico che viene usualmente utilizzato per alimentare con correnti di elevate intensità (superiori alle centinaia di Ampere) delle utenze (ad esempio bobine per la generazione di campi elettromagnetici). Tali barre o "busbar" hanno una conformazione che dipende dalla intensità della corrente "trasportata", le conformazioni più usuali sono quella piana o piatta e quella a "C".

Nell'utilizzo, due o più barre (di seguito indicate come "busbar") sono affiancate per trasferire la corrente ad una utenza. E' quindi di assoluta importanza l'isolamento elettrico di ogni busbar al fine di evitare cortocircuiti e, in alcuni casi, la protezione strutturale dell’isolante visti i carichi elettromagnetici a cui sono sottoposte due barre di alimentazione percorse da corrente.

Scopo del presente trovato è quello di offrire un metodo che consenta di realizzare una barra di alimentazione o busbar che abbia una elevata resistenza meccanica agli sforzi elettromagnetici e un ottimale isolamento.

Un altro scopo è quello di offrire una busbar con le caratteristiche sopra citate e che sia di facile realizzazione.

Un ulteriore scopo è quello di offrire una barra di alimentazione che abbia costi di realizzazione contenuti.

Questi ed altri scopi, che risulteranno evidenti all'esperto del ramo, vengono raggiunti da un metodo per realizzare una barra di alimentazione elettrica e da una barra così realizzata secondo le corrispondenti rivendicazioni indipendenti.

Per una maggior comprensione del presente trovato si allegano a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, i seguenti disegni, in cui:

la figura 1 mostra, in uno schema a blocchi "figurato", i vari passi di attuazione del metodo secondo il trovato;

la figura 2 mostra una vista laterale di una busbar secondo il trovato;

la figura 3 mostra una vista da un lato della busbar di figura 2;

la figura 4 mostra una vista in sezione longitudinale della busbar di figura 2;

la figura 5 mostra una vista prospettica di un assieme di due busbar come in figura 1;

la figura 6 mostra una vista dall'alto dell'assieme di figura 5;

la figura 7 mostra una vista da un lato dell'assieme di figura 5;

la figura 8 mostra una vista in sezione secondo la traccia 8-8 di figura 6;

la figura 9 mostra una vista in sezione secondo la tracia 9-9 di figura 6; e

la figura 10 mostra una vista da un lato dell'assieme di figura 6.

Con riferimento iniziale alle figure 2-4, in esse è mostrata una barra di alimentazione elettrica o busbar 1 comprendente un conduttore cilindrico, pieno, in rame (o altro metallo conduttore 2, come alluminio e avente, in una forma di realizzazione altamente preferita, una sezione trasversale circolare. Il conduttore 2 è inserito in un tubo metallico cilindrico 3, anch'esso preferibilmente di sezione circolare, detto tubo 3 essendo preferibilmente in acciaio (o materiale equivalente come alluminio) ed avendo uno spessore che è funzione delle forze elettromagnetiche agenti sulla busbar 1 quando affiancata ad almeno un'altra busbar (figure 5-10) per l'alimentazione elettrica di una utenza (come una bobina per generare un campo magnetico). Tanto più l'intensità di corrente circolante nella busbar 1 è elevata, tanto maggiore sarà lo spessore del tubo cilindrico 3.

Tra il tubo cilindrico 3 e il conduttore 2 è presente un elemento elettricamente isolante 5. Quest'ultimo è un nastro in fibra di vetro ricoperto (o in generale un corpo o elemento di rivestimento elettricamente isolante) ed impregnato e indurito da una resina.

Il conduttore 2 presenta un corpo cilindrico 7 avente almeno un foro longitudinale 8 (due nelle figure 2, 3, 5, 8-10) per il passaggio di un fluido refrigerante (in sè noto) atto a raffreddare il corpo 7 stesso di tale conduttore quando è in uso.

Alle estremità del tubo 3 sono inizialmente posti (e mantenuti per almeno una parte del metodo di produzione della busbar), due cappellotti 11 (o organi di chiusura) aventi una prima parte 12 atta ad essere calzata su una corrispondente estremità del conduttore 2 ed una seconda porzione 13, sull'asse longitudinale del rispettivo cappellotto 11, avente forma tubolare ed aperta ai suoi estremi. In tal modo si crea un assieme per tutto il tempo in cui viene realizzato l'isolamento sul conduttore 2 dopo che esso è stato posto nel tubo cilindrico 3.

I cappellotti 11 vengono separati dal tubo in acciaio durante le fasi di realizzazione della busbar 1 sopra citata.

La metodologia produttiva della busbar verrà descritta con riferimento principalmente alla figura 1.

Secondo lo schema a blocchi mostrato in detta figura 1, viene selezionato un conduttore di sezione a lunghezza tale da consentire il trasferimento di corrente elettrica (blocco 100 di figura 1). Il corpo cilindrico 7 del conduttore 2 viene sottoposto a nastratura almeno parziale lungo la sua superficie esterna (blocco 101) utilizzando un nastro in fibra di vetro 18 finchè non si ottiene un corpo nastrato (o corpo conduttore rivestito) dove lo spessore del nastro è funzione della tensione che verrà applicata al conduttore 2. Il nastro 18 viene semplicemente avvolto attorno almeno a parte del conduttore 2.

Fatto ciò, il corpo cilindrico 7 del conduttore 2, nastrato, viene inserito entro il tubo d'acciaio 3 (blocco 102) avente lo spessore scelto in funzione del futuro uso della busbar (ovvero in funzione della intensità di corrente che dovrà trasportare). Si noti che il diametro del foro 20 passante del tubo d'acciaio 3 è maggiore del diametro dell'assieme corpo 7 - nastro in fibra di vetro 18 (o "corpo conduttore rivestito") al fine di facilitarne l'introduzione nel tubo stesso. Alle estremità del tubo 3 vengono saldati i cappellotti 11.

Una volta introdotto nel tubo, l'assieme di quest'ultimo e del conduttore rivestito viene sottoposto a compattazione (blocco 103), ad esempio mediante l'uso di una pluralità di rulli posti angolati tra loro (ad esempio a 90°) che sottopongono tale assieme ad una sorta di laminazione che riduce il diametro del foro 20 del tubo d'acciaio 3 finchè quest'ultimo si posiziona a contatto col nastro 18.

In una successiva fase (blocco 104), il suddetto assieme viene sottoposto ad una eventuale piegatura e/o sagomatura. Grazie al fatto che, preferibilmente, sia il conduttore cilindrico 2 che il tubo cilindrico 3 hanno sezioni circolari, si ha una ottimale resistenza meccanica di tale tubo e conduttore durante l'operazione di piegatura e/o sagomatura. Questi componenti della busbar non sono così soggetti a sforzi di torsione, come accadrebbe se entrambi fossero di sezione poligonale: in tal caso, l'operazione di piegatura e/o sagomatura andrebbe eseguita con apparecchiature in grado di controllare tale deformazione ma sicuramente con tolleranze dimensionali meno precise rispetto d un profilo circolare.

Eseguita la sagomatura e/o piegatura dell'assieme sopra descritto, si procede con l'impregnazione del nastro 18 con resina mediante processo sottovuoto ovvero con l'introduzione di una resina entro il tubo 3 per impregnare il nastro 18 (blocco 105). Tale processo avviene collegando la seconda porzione 13 dei cappellotti 11 a tubazioni 26 e 27: la tubazione 26 è connessa ad un serbatoio di resina 29 e ad una prima pompa per il vuoto 30 che spinge la resina verso un miscelatore 31 attraverso un condotto 32 a cui si collega un serbatoio 33 contenente una resina epossidica con il suo indurente ed una seconda pompa per il vuoto 34. L'introduzione della resina epossidica avviene attraverso uno dei cappellotti 11 (quello più prossimo al miscelatore in figura 1); la resina è riscaldata da resistenze elettriche poste nel serbatoio 29 (non mostrato), mentre la busbar 1, che deve essere alla stessa temperatura della resina viene riscaldata per effetto Joule attraverso il passaggio di corrente nel tubo di acciaio 3 (corrente generata da un generatore 35 di tipo noto qualsiasi).

Al termine della fase di impregnazione, la busbar 1 viene separata dai cappellotti 11 e dopo un opportuno tempo di attesa perchè la resina solidifichi sul nastro in fibra di vetro, la busbar 1 può essere utilizzata.

Un tipico esempio di utilizzo è mostrato nel blocco 106 di figura 1 e nelle figure da 5 a 10: in questo esempio, due busbar 1 sono disposte parallelamente tra loro e mantenute vincolate da piastre 40 e 41 che chiudono le barre 1 a sandwich.

Le piastre 40 e 41 presentano ciascuna incavi 42 per contenere la busbar 1 corrispondente. Le piastre 40 e 41 sono fissate tra loro in modo in sè noto, ad esempio tramite bulloni 45.

Grazie al metodo sopra descritto si può realizzare una busbar 1 che presenta una ottima resistenza meccanica agli sforzi elettromagnetici grazie al tubo di acciaio 3 fortemente unito al conduttore 2 grazie all'isolamento eseguito con impregnazione sottovuoto del nastro in fibra di vetro con resine epossidiche. Ovviamente il nastro (o altro elemento di rivestimento comunque conformato) atto a definire l'isolamento 5 (che lega il tubo 3 al conduttore 2) può anche essere in altro materiale composito (ad esempio in fibra aramidica) impregnato da una resina adeguata ed in sè nota.

La barra di alimentazione o busbar 1 descritta ha anche una elevata resistenza meccanica ulteriormente fornita dalla geometria (a sezione circolare) del conduttore 2 e del tubo in acciaio 3.

Inoltre, la busbar 1 descritta può essere impiegata per alimentare ad elevata o altissima tensione una utenza, come una bobina atta a generare un campo magnetico di elevata intensità. Ciò variando opportunamente lo spessore dell'isolamento.

E' stata descritta una forma specifica di realizzazione di una busbar 1 secondo il trovato. Quest'ultimo, tuttavia, non è limitato a quanto descritto, ma da quanto riportato nelle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per realizzare una barra di alimentazione elettrica (1) comprendente un conduttore (2) su cui è posto un organo elettricamente isolante (5), detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) rivestire almeno parzialmente il conduttore (2) con un elemento di rivestimento (18) in materiale elettricamente isolante così da definire un corpo conduttore rivestito; b) inserire detto conduttore (2) rivestito da detto elemento di rivestimento elettricamente isolante (18) entro un tubo cilindrico metallico (3) presentante un foro passante (20) avente dimensioni trasversali maggiori di quelle del corpo conduttore rivestito suddetto, c) compattare il tubo cilindrico metallico (3) finchè esso non si posiziona a contatto con l'elemento di rivestimento elettricamente isolante (18), d) introdurre entro il tubo metallico (3) un materiale impregnante atto a cooperare con l'elemento di rivestimento elettricamente isolante (18) ed attendere il suo consolidamento così da collegare stabilmente l'organo elettricamente isolante (5), definito dall'elemento di rivestimento (18) impregnato da detto materiale impregnante, a detto conduttore (2) ed a detto tubo cilindrico metallico (3) e fissando in tal modo detto conduttore (2) a detto tubo cilindrico metallico.
2. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, prima della fase c) di compattazione si prevede di associare ad ognuna delle estremità libere del tubo cilindrico metallico (3) un organo di chiusura amovibile (11) avente una porzione (13) di forma tubolare ed aperta alle sue estremità contrapposte.
3. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dopo la fase c) di compattazione, si prevede una fase di piegatura e/o sagomatura del tubo metallico (3) contenente il conduttore (2) su cui è posto l'elemento di rivestimento elettricamente isolante (18).
4. Metodo di cui alle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il materiale impregnante è introdotto entro il tubo cilindrico metallico (3) attraverso la porzione di forma tubolare (13) dell'organo di chiusura (11) posto ad una estremità di tale tubo cilindrico metallico (3).
5. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una delle seguenti caratteristiche: - il materiale impregnante è introdotto nel tubo metallico cilindrico (3) mediante creazione di vuoto in detto tubo (3); - il materiale impregnante è riscaldato ed il tubo cilindrico (3) è mantenuto alla stessa temperatura di detto materiale impregnante durante la fase di introduzione di detto materiale impregnante entro detto tubo cilindrico metallico.
6. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di rivestimento elettricamente isolante è un nastro (18) in materiale composito come fibra di vetro o similare, il materiale impregnante essendo una resina, in particolare una resina epossidica.
7. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il conduttore (2) presenta un corpo cilindrico (7) a sezione circolare e pieno.
8. Metodo di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto corpo cilindrico (7) presenta almeno un foro longitudinale (8) per il passaggio di un fluido di raffreddamento.
9. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto tubo cilindrico metallico ha una sezione circolare.
10. Metodo di cui alle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che dopo la fase di impregnazione, ogni organo di chiusura (11) associato alle estremità del tubo cilindrico metallico (3) viene asportato da quest'ultimo.
11. Barra di alimentazione elettrica comprendente un conduttore (2), caratterizzata dal fatto che detto conduttore ha forma cilindrica, piena, ed almeno parzialmente rivestito da un organo elettricamente isolante (5), detto conduttore rivestito essendo introdotto entro un tubo metallico cilindrico (3) che contatta detto organo elettricamente isolante.
12. Barra di alimentazione elettrica di cui alla rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che l'organo elettricamente isolante (5) comprende un elemento di rivestimento elettricamente isolante (18) in materiale composito impregnato da un materiale impregnante come una resina epossidica, detto organo elettricamente isolante (5) rendendo solidale detto tubo metallico cilindrico (3) a detto conduttore (2).
13. Barra di alimentazione elettrica di cui alla rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una delle seguenti caratteristiche: - il tubo metallico cilindrico (3) è in acciaio; - il conduttore cilindrico (2) presenta almeno un foro longitudinale passante (8) per un fluido refrigerante.
14. Barra di alimentazione di cui alla rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che è associata ad almeno una uguale barra di alimentazione (1), essendo prevista una coppia di piastre (40, 41) tra loro amovibilmente accoppiate e disposte in modo tale da chiudere a sandwich le due barre di alimentazione (1) e vincolarle tra loro.