IT202000013117A1 - Dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari ad uso elettrico - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari a uso elettrico.

Pi? in particolare, la presente invenzione si riferisce a un dispositivo freno utilizzato negli stampi di tranciatura atti ad ottenere, partendo da una lamiera metallica, lamierini magnetici impaccati o sovrapposti uno all?altro a definire dei pacchi lamellari per un utilizzo in macchine elettriche del tipo motori, generatori, trasformatori, contatori, bobine di accensione e similari apparecchiature elettriche.

Come ? noto, i citati pacchi lamellari sono realizzati andando a sovrapporre singoli lamierini (definiti in corpo unico o costituiti da porzioni di lamierino assemblate tra loro a definire il lamierino) ponendoli a contatto diretto uno rispetto all'altro.

La realizzazione dei pacchi lamellari avviene tradizionalmente per sovrapposizione e connessione dei singoli lamierini che sono ottenuti, ad esempio, a partire da stampi di tranciatura che formano i lamierini a mezzo di un punzone e, ad esempio, a partire da una lamiera in nastro e con detti lamierini che, dopo la formatura, possono essere sovrapposti e connessi tra loro sulla medesima macchina che forma il singolo lamierino. I lamierini possono essere connessi tra loro a mezzo di parti di accoppiamento o aggancio denominate "graffe" o ?bugne? che sono ottenute per deformazione dei lamierini medesimi in posizioni specificatamente scelte e con dette parti del lamierino che, in fase di accoppiamento, vengono introdotte o forzate in corrispondenti porzioni incavate di un lamierino sottostante a formare, per sovrapposizioni successive, il pacco di lamierini. Allo scopo, all?interno dello stampo di tranciatura della lamiera e al di sotto dell?elemento tranciante ? tipicamente disposto un elemento rigido, definito freno e caratterizzato da una dimensione ridotta rispetto alla dimensione dell?elemento tranciante e, per interferenza (legata alla citata differenza dimensionale rispetto all?elemento tranciante), esso ? in grado frenare l?elemento tranciato. A titolo esemplificativo, nel caso della tranciatura di un lamierino di sagoma tonda e considerando un elemento tranciante con un diametro di 10 mm, l?elemento freno dovr? avere un diametro circa pari a, ad esempio, 9.99 mm in modo tale da definire una interferenza ? di 0.01 mm tra il diametro del lamierino (che avr? un diametro pari a quello dell?elemento tranciante) ed il diametro dell?elemento freno; tale interferenza di 0.01 mm lungo tutto il perimetro del tondo (considerando l?esempio del lamierino tondo) genera una forza con verso opposto al carico di tranciatura e ci? consente al lamierino di rimanere ?aggrappato? all?interno del freno per la formatura del pacco lamellare.

Per i motivi di cui sopra, appare chiaro che l?elemento freno definisce un apparato fondamentale nei processi di realizzazione ed impaccaggio dei singoli lamierini a definire un pacco lamellare e ci? in quanto, solo grazie alla presenza dell?elemento freno ? possibile generare una contro-forza necessaria a permettere l?interferenza delle bugne di impaccaggio nel lamierino durante il processo di tranciatura.

Pertanto, tale elemento freno che ? un elemento rigido, ? sottoposto a sollecitazioni meccaniche che si generano a causa dell?interferenza tra detto elemento freno ed il lamierino tranciato, con dette sollecitazioni che, se troppo elevate, possono causare la formazione di grippature sul profilo del tranciato (e quindi sul pacco lamellare) e anche la rottura dell?elemento tranciante medesimo.

E?, inoltre, noto che le sollecitazioni all?interno dell?elemento freno non sono costanti nel corso della vita utile dello stampo; infatti, a causa dell?usura del profilo tranciante e del conseguente aumento del gioco di tranciatura, si assiste ad un aumento dimensionale del profilo tranciato che porta, come conseguenza, un maggior valore di interferenza con l?elemento freno.

L?aumento dell?interferenza tra il lamierino e l?elemento freno rappresenta un sostanziale ed importante inconveniente in virt? del fatto che tale interferenza ? causa, come indicato sopra, in primo luogo della formazione di grippature sull?elemento tracciato e in secondo luogo della rottura dell?elemento tranciante.

Infatti, riprendendo l?esempio descritto in precedenza e relativo a lamierini ottenuti con un elemento tranciante avente un diametro pari a 10 mm, si osserva che all?inizio della vita utile dello stampo di tranciatura, la quota del diametro del lamierino ottenuto ? pari a 10 mm (ossia ? pari alla dimensione del diametro dell?elemento di tranciatura) e dopo un numero ?n? di colpi (tipicamente n-milioni di colpi) dell?elemento di tranciatura (con il valore ?n?, che dipende dall?usura dello stampo) il diametro del lamierino pu? crescere ad un valore, ad esempio, pari a 10.01 mm e, considerando il fatto che l?elemento freno presenta una quota fissa pari a 9.99 mm, all?inizio della vita utile dello stampo la differenza dimensionale tra l?elemento freno e lo stampo di tranciatura risulta pari a 0.01 mm e dopo un numero ?n? di cicli di lavoro la medesima interferenza passa ad un valore pari a 0.02mm.

L?aumento della citata interferenza rappresenta un inconveniente considerato il fatto che essa ? causa di un aumento del valore degli sforzi nell?elemento freno con una conseguente ed indesiderata rottura sia del freno che dell?elemento tranciante.

Tale problematica ? particolarmente sentita nel caso di lamierini con profilo a ?T? per i quali la presenza degli angoli nel profilo definisce la presenza di zone ?problematiche? in quanto, come ? noto, gli angoli definiscono zone di intensificazione degli sforzi e, conseguentemente, rappresentano dei punti di indebolimento dell?elemento tranciante e in cui si possono localizzare le deformazioni e localizzare le tensioni che portano poi alla formazione di cricche.

L?inconveniente di cui sopra comporta come correlata conseguenza, il fatto che si riduca la vita utile dello stampo di tranciatura e ci? comporta, come ulteriore negativa conseguenza, un incremento dei costi legati agli stampi di tranciatura.

Allo scopo di porre un tampone all?inconveniente di cui sopra, gli stampi di tranciatura sono periodicamente sottoposti a una operazione di ?affilatura? degli stampi, ossia una operazione di manutenzione che consiste nel ?ravvivare? il profilo tranciante per ripristinare il gioco di cui sopra; tale operazione richiede la rettifica degli elementi trancianti dello stampo che determina una riduzione dell?altezza dei medesimi e, conseguentemente una riduzione della vita utile dello stampo.

L?inconveniente di cui sopra determina un ulteriore inconveniente rappresentato dal fatto che l?operazione di affilatura richiede un fermo macchina dell?apparato di tranciatura e ci? comporta un incremento nei tempi di produzione e quindi un incremento di tutti i correlati costi. Un ulteriore inconveniente legato all?aumento del valore dell?interferenza ? rappresentato da un peggioramento della qualit? dei singoli lamierini e, pertanto, da una perdita di qualit? del pacco lamellare ottenuto dalla sovrapposizione di detti lamierini, con le correlate problematiche a livello prestazionale, di efficienza, insorgenza di indesiderate vibrazioni e rumore sulle macchine elettriche che montano il citato pacco.

Scopo della presente invenzione ? quello di ovviare agli inconvenienti sopra riportati.

Pi? in particolare, lo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari a uso elettrico atto ad evitare che, durante la fase di tranciatura dei lamierini, si possano creare incrementi di interferenza tra l?elemento freno e lo stampo di tranciatura.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo freno atto a consentire un assorbimento delle deformazioni dei lamierini tranciati nel corso del procedimento di tranciatura dei medesimi, evitando che si possano formare grippature sul profilo tranciato.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo freno atto a scongiurare una prematura usura e/o rottura dello stampo di tranciatura.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo freno per apparati di tranciatura che consenta di garantire la qualit? dei lamierini tranciati e che, pertanto, consenta la realizzazione di un pacco lamellare caratterizzato da ottimale efficienza, assenza di vibrazioni e/o rumore sulle macchine elettriche che montano detto pacco.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione degli utilizzatori un dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari ad uso elettrico che sia atto a garantire una elevata resistenza e durabilit? nel tempo e tale, inoltre, da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.

Questi e altri scopi vengono raggiunti dall'invenzione che presenta le caratteristiche di cui alla rivendicazione 1.

Secondo l'invenzione si fornisce un dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari a uso elettrico definiti dalla sovrapposizione di lamierini magnetici formati per tranciatura, accoppiato ad un apparato di tranciatura al di sotto di uno stampo di tranciatura, con detto dispositivo freno comprendente un blocco-freno, provvisto di un?apertura con sagoma corrispondente a quella di un lamierino e con dimensione inferiore a quella del lamierino a definire una interferenza (?) con detto lamierino funzionale all?impaccamento dei lamierini e comprendente mezzi di compensazione delle sollecitazioni meccaniche atti a mantenere costante detta interferenza (?).

Realizzazioni vantaggiose dell'invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche costruttive e funzionali del dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari ad uso elettrico della presente invenzione potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue nella quale si fa riferimento alle allegate tavole di disegno che ne rappresentano una forma di realizzazione preferita e non limitativa e in cui:

la figura 1 raffigura schematicamente una vista in assonometria di un pacco lamellare con profilo a ?T?;

la figura 2 rappresenta schematicamente un vista in sezione di un apparato di tranciatura e impaccamento di lamierini che comprende il dispositivo freno dell?invenzione;

la figura 3 rappresenta a livello schematico una vista in pianta del dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari dell?invenzione. Il dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari ad uso elettrico dell?invenzione viene descritto, con riferimento alle figure da 1 a 3, facendo riferimento alla realizzazione di un pacco lamellare con profilo a ?T?, ossia un pacco lamellare costituito da una pluralit? di singoli lamierini 12? sagomati a ?T? e sovrapposti uno rispetto all?altro a costituire il citato pacco 12 che costituisce una porzione o modulo di un pacco lamellare, ad esempio discoidale, di un nucleo di rotore o di statore (le caratteristiche di tale pacco lamellare non sono descritte nel dettaglio in questa sede in quanto note).

La figura 2 illustra in modo schematico un apparato di tranciatura 13 che comprende uno stampo di tranciatura 14 ed il dispositivo freno 10 che, come ? noto, ? disposto al di sotto dello stampo di tranciatura 14, con il dispositivo freno 10 che, come descritto in precedenza, presenta una dimensione A1 di poco inferiore alla dimensione A dello stampo di tranciatura 14 al fine di generare una interferenza ??? necessaria per l?impaccamento dei lamierini 12? (nel caso di un lamierino a sagoma discoidale, le dimensioni A e A1 sono indicative dei diametri dello stampo di tranciatura e del dispositivo freno).

La figura 3 rappresenta una vista piana in sezione del dispositivo freno 10 di cui alla figura 2 che comprende un blocco-freno 15 (realizzato in acciaio o materiale sinterizzato, materiale composito o altro materiale idoneo allo scopo) provvisto di una apertura 16 formata secondo una direzione assiale di movimento di un elemento di tranciatura (non rappresentato) dell?apparato di tranciatura 13; la sagoma di detta apertura 16 ? realizzata in funzione della tipologia di profilo di lamierino 12? tranciato per formare il pacco lamellare 12 e nel caso specifico della figura 3, la sagoma dell?apertura 16 del blocco 15 ? del tipo a ?T?, ossia come la sagoma del pacco lamellare 12 di cui in figura 1.

Esternamente all?apertura 16 e lungo il bordo periferico di detta apertura, sono formate tasche 18 di tipo passante oppure cieche che si sviluppano nello spessore del blocco 15 del dispositivo freno 10.

Dette tasche 18 presentano di preferenza una sagoma in sezione trasversale (secondo un piano perpendicolare alla direzione di sviluppo delle medesime nello spessore del blocco 15) di tipo asolato; ? da intendersi che la sagoma di dette tasche pu? anche essere differente.

Le tasche 18 sono realizzate in corrispondenza delle zone di intensificazione delle sollecitazioni del lamierino 12?, ossia nelle regioni del medesimo in cui si manifesta una maggiore concentrazione di sforzi e sollecitazioni (ad esempio, in corrispondenza degli spigoli o in zone in cui vi sono variazioni di sezione, ecc.); dette zone di intensificazione di sollecitazioni del lamierino 12? corrispondono a zone di indebolimento dell?elemento tranciante.

Una singola tasca 18 ? disposta in corrispondenza di ogni specifica e predefinita zona di cedevolezza del blocco-freno 15 corrispondente alle zone di cedevolezza del lamierino, con uno sviluppo in lunghezza, secondo un piano perpendicolare alla direzione di sviluppo della medesima tasca nello spessore del blocco 15, che sostanzialmente corrisponde all?estensione di dette zone di cedevolezza del lamierino 12?; in particolare, la dimensione in lunghezza e larghezza della singola tasca 18 ? funzione della deformazione del singolo lamierino 12? tranciato dall?elemento tranciante. In corrispondenza di una singola zona di cedevolezza del blocco 15 ? presente almeno una tasca 18, il numero di dette tasche ? funzione dell?estensione della zona di cedevolezza del blocco 15 e, pertanto, ? funzione dell?entit? delle sollecitazioni predefinite (in quanto precalcolate in fase di progettazione della tipologia di pacco laminare da realizzare).

Tra la singola tasca 18 e l?apertura 16 del blocco 15 ? quindi presente una porzione di blocco 15 che definisce una parete o membrana sottile 19 di separazione tra detta tasca e l?apertura 16 la cui funzione apparir? pi? chiara nel seguito.

Dette tasche 18, grazie alla loro posizione e alla presenza della parete o membrana sottile 19, costituiscono un ?ammortizzatore? durante il processo di tranciatura ed impaccamento dei lamierini; pi? in particolare, dette tasche 18, durante la tranciatura del lamierino, si dilatano permettendo un assorbimento delle deformazioni della parete o membrana sottile 19 causate dall?interferenza tra il lamierino e il dispositivo freno come in precedenza descritto.

La posizione delle tasche 18 ? funzione della deformazione delle zone o aree cedevoli del blocco 15 del dispositivo freno 14 e, pi? nello specifico, dette tasche 18 sono posizionate e realizzate in modo tale che esse possano dilatarsi (data la presenza della parete sottile o membrana 19 definente una parete o membrana elastica) tutte della stessa entit? quando sottoposte alla medesima forza; infatti, l?aumento dimensionale del lamierino ? presupposto essere il medesimo su tutto il perimetro del lamierino durante la vita utile dello stampo di tranciatura (considerando quanto descritto in precedenza, infatti, la dimensione del lamierino ? funzione del gioco di tranciatura dell?elemento tranciante che ? il medesimo su tutto il profilo tranciato).

La presenza delle tasche 18 consente al dispositivo freno 10 di auto-adattarsi alla forma del lamierino durante il procedimento di tranciatura dei lamierini medesimi.

Prove meccaniche effettuate sul dispositivo a diverse condizioni di forza applicata sull?apertura 16 del blocco 15 del dispositivo freno 10 hanno messo in luce come l?andamento dello spostamento (misurato in millimetri) (grafico 1) dell?elemento cedevole (definito dalle tasche 18) e l?andamento degli sforzi (misurati in megapascal [MPa]) (grafico 2) sul medesimo siano di tipo lineare in funzione della forza applicata.

Le figure da 1 a 3 illustrano il dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari con profilo del tipo a ?T?; ? da intendersi, tuttavia, che i mezzi di compensazione delle sollecitazioni o di ?ammortizzazione? sopra descritti possono essere applicati anche a lamierini con profili differenti quali, ad esempio, lamierini a profilo discoidale e simili.

Come si pu? rilevare da quanto precede sono evidenti i vantaggi che il dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari della presente invenzione consegue.

Il dispositivo freno per la realizzazione di pacchi lamellari della presente invenzione consente vantaggiosamente di prevenire la rottura degli elementi trancianti durante i procedimenti di tranciatura dei lamierini.

Un ulteriore vantaggio del dispositivo freno dell?invenzione ? rappresentato dal fatto che esso consente di eliminare le grippature sui profili tranciati.

Ulteriormente vantaggioso ? il fatto che il comportamento da ?ammortizzatore? del dispositivo freno dell?invenzione permette mantenere costante il ??? tra il freno e il lamierino tranciato e, conseguentemente, evita l?insorgere di sforzi di interferenza che tendono a causare la rottura dell?elemento tranciante.

Ulteriormente vantaggioso ? il fatto che il comportamento elastico del dispositivo freno consente una riduzione del numero di affilature degli stampi e, conseguentemente, consente una riduzione dei fermo-macchina e dei correlati costi. Un ulteriore vantaggio ? rappresentato dal fatto che le tasche del dispositivo freno definiscono un elemento cedevole del medesimo freno e, nel caso di una eccessiva dilatazione del lamierino tranciato, si verificher? la rottura di tale elemento cedevole e non dell?elemento tranciante, con un conseguente risparmio in termini di costo, considerato il fatto che l?elemento tranciante e lo stampo hanno un costo molto pi? elevato rispetto a quello del dispositivo freno.

Ulteriormente vantaggioso ? il fatto che il dispositivo freno dell?invenzione consente di garantire una ottimale qualit? dei lamierini tranciati e, pertanto, consente la realizzazione di un pacco lamellare caratterizzato da ottimale efficienza, assenza di vibrazioni e/o rumore nelle macchine elettriche che montano il citato pacco lamellare.

Bench? l?invenzione sia stata sopra descritta con particolare riferimento a una sua forma di realizzazione data solo a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti a un tecnico del ramo alla luce della descrizione sopra riportata. La presente invenzione, pertanto, intende abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nell?ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1. Un dispositivo freno (10) per la realizzazione di pacchi lamellari a uso elettrico definiti dalla sovrapposizione di lamierini magnetici formati per tranciatura, accoppiato ad un apparato di tranciatura (13) al di sotto di uno stampo di tranciatura (14), con detto dispositivo freno comprendente un blocco-freno (15), provvisto di un?apertura (16) con sagoma corrispondente a quella di un lamierino (12?) e con dimensione inferiore a quella del lamierino a definire una interferenza (?) con detto lamierino funzionale all?impaccamento dei lamierini (12?) e caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di compensazione delle sollecitazioni meccaniche atti a mantenere costante detta interferenza (?).

2. Il dispositivo freno secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione sono formati esternamente all?apertura (16) del blocco-freno (15).

3. Il dispositivo freno secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione sono formati lungo il bordo periferico dell?apertura (16).

4. Il dispositivo freno secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione sono formati in zone del blocco-freno (15) in corrispondenza di zone di intensificazione di sollecitazioni del lamierino (12?).

5. Il dispositivo freno secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione comprendono tasche (18) di tipo passante sviluppate nello spessore del blocco-freno (15).

6. Il dispositivo freno secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di compensazione comprendono tasche (18) di tipo cieco sviluppate nello spessore del blocco-freno (15).

7. Il dispositivo freno secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le tasche (18) hanno uno sviluppo in lunghezza corrispondente all?estensione delle zone di intensificazione di sollecitazioni del lamierino (12?).

8. Il dispositivo freno secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una tasca (18) in corrispondenza di ciascuna zona di intensificazione di sollecitazioni del lamierino (12?).

9. Il dispositivo freno secondo le rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che il bloccofreno (15) comprende una parete o membrana sottile (19) di separazione tra la tasca (18) e l?apertura (16) definente una parete o membrana elastica funzionale a una dilatazione delle tasche (18) in funzione delle deformazioni del lamierino (12?).