IT202000014803A1 - Avvolgitore per ricaricare un veicolo elettrico o ibrido - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
?Avvolgitore per ricaricare un veicolo elettrico o ibrido?
Campo di applicazione dell?invenzione
La presente invenzione ? relativa a un avvolgitore da montare in un garage o simili per caricare e.g. veicoli full electric o ibridi plug-in terrestri o galleggianti o volanti, comprendente un tamburo rotante alloggiato in una struttura portata da una parete e.g. verticale eventualmente in modo orientabile rispetto alla parete stessa, un cavo elettrico di alimentazione per il veicolo, un cavo elettrico collegato a una rete elettrica e un contatto elettrico strisciante per collegare elettricamente il cavo di alimentazione avvolto intorno al tamburo e la rete elettrica.
Stato della tecnica
E? noto che un veicolo terrestre e.g. a 2, 3 o 4 ruote, ? alimentato tramite un pacco batteria a cui sono collegate una o pi? macchine elettriche che funzionano sia come motori di trazione che come generatori. Tale alimentazione di trazione costituisce un?alternativa rispetto a quella dei combustibili noti ed utilizzati in larga scala fino ad ora.
E? possibile ricaricare un veicolo elettrico anche tramite le comuni prese di corrente note e collegate alla rete elettrica ma occorre evitare che gli elevati amperaggi surriscaldino e provochino principi d?incendio.
Bisogna quindi adottare tutti gli accorgimenti per poter disporre di un punto di ricarica sicuro.
La ricarica di un?auto elettrica pu? avvenire per mezzo di dispositivi montati sia a impianti elettrici domestici che industriali e comprendenti un cavo elettrico di una lunghezza predefinita e un connettore, normalmente avente un?impugnatura.
Nel momento in cui i mezzi di ricarica noti sono predisposti all?interno di una utenza domestica, questi devono avere dimensioni contenute adattabili agli spazi a disposizione, e.g. un garage.
Sommario dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un avvolgitore per caricare veicoli elettrici in grado di risolvere i succitati inconvenienti e/o soddisfare almeno in parte le esigenze citate in precedenza.
Lo scopo della presente invenzione ? raggiunto da un avvolgitore per un cavo di alimentazione elettrica di un veicolo full-electric o ibrido plug-in comprendente:
- un tamburo rotante avente una superficie di avvolgimento sulla quale si avvolge detto cavo di alimentazione elettrica;
- una struttura ospitante detto tamburo rotante ed ancorabile alla parete di un garage o simile;
- un contatto elettrico a strisciamento avente uno statore fissato al tamburo e un rotore.
La parte che di detto avvolgitore ? soggetta a surriscaldamento ? il contatto elettrico a strisciamento.
Per questo motivo il contatto elettrico a strisciamento oggetto della presente invenzione ? configurato al fine di tenere sotto controllo le temperature all?interno dell?avvolgitore. In particolare, il contatto a strisciamento comprende uno statore che porta una prima pluralit? di anelli elettricamente conduttivi e una seconda pluralit? di anelli elettricamente isolanti, almeno un anello isolante essendo configurato per avere una pluralit? di rientranze radiali angolarmente distanziate. Tali rientranze consentono di aumentare la superficie degli anelli conduttivi esposta all?aria e quindi a un agente raffrescante.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, lo statore del contatto elettrico strisciante comprende almeno una guida allungata sulla quale sono montate la prima pluralit? di anelli conduttivi e la seconda pluralit? di anelli isolanti; e una chiusura per serrare in direzione longitudinale la prima e la seconda pluralit?.
In questo modo ? possibile montare lo statore in modo particolarmente semplice, i.e. prima si montano lungo la guida gli anelli in modo alternato, uno conduttivo e uno isolante, e poi gli anelli sono serrati tramite detta chiusura.
Secondo una forma preferita di realizzazione, almeno una guida, e.g. una vite, ? elettricamente conduttiva e collega elettricamente uno dei detti anelli conduttivi tramite un morsetto serrabile sulla guida tramite la detta chiusura, e.g. un dado.
In questo modo, un unico componente, i.e. la guida, presenta sia una funzione meccanica che una elettrica semplificando il montaggio.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il rotore del contatto elettrico strisciante comprende almeno un terminale elettrico disposto a contatto con un relativo anello conduttivo e traslante lungo una direzione lineare, preferibilmente radiale.
Il terminale elettrico traslante ? un buon compromesso fra esigenza di garantire sezioni trasversali relativamente elevate per la corrente elettrica trasmessa e costi di produzione: i terminali possono essere infatti realizzati tramite tranciatura, taglio laser etc. Inoltre, tramite la traslazione, ? possibile recuperare l?usura dei componenti in moto relativo e aumentare la vita utile dell?avvolgitore.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il rotore comprende almeno una base conduttiva con una faccia a contatto con il terminale elettrico per definire un piano di traslazione del terminale, una molla circondando la base e il terminale per definire la detta direzione lineare e mantenere il terminale a contatto contro il relativo anello conduttivo.
Anche in questo caso, la configurazione ? adatta a montare facilmente il terminale sulla base garantendo ampie superfici di trasmissione elettrica, che mantengono relativamente bassa la temperatura. Inoltre, anche la base pu? essere realizzata mediante tranciatura, taglio laser, etc. in modo che la faccia a contatto col terminale sia sufficientemente precisa e il costo di produzione relativamente basso.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il terminale comprende un corpo centrale allungato e un pattino a contatto con il relativo anello dello statore e trasversale al corpo centrale allungato; e la base comprende una traversa e un corpo a sbalzo uscente dalla traversa, in cui il corpo a sbalzo e il corpo centrale sono a contatto in conduzione elettrica e sono circondati da una molla, la molla essendo caricata dal pattino e dalla traversa.
Tramite il pattino e la traversa, contro cui riscontra la molla, i componenti elettrici del rotore possono essere montanti in un modulo a parte e poi fissati al tamburo.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il terminale definisce una prima rientranza e la base definisce una seconda rientranza, la prima e la seconda rientranza essendo disposte longitudinalmente in modo da affacciarsi in una posizione relativa arretrata del terminale e della base tale che il pattino ? distanziato dal relativo anello conduttivo quando la base ? fissata al rotore, un arresto rilasciabile essendo impegnato contemporaneamente nella prima e nella seconda rientranza per mantenere la detta posizione arretrata contro l?azione della molla.
Tramite l?arresto rilasciabile, il modulo comprendente la base, il terminale e la molla viene pre-montato in una configurazione che favorisce il montaggio dello statore sul rotore. Dopo tale assemblaggio, l?arresto viene disimpegnato dalla prima e seconda rientranza e il pattino contatta il relativo anello conduttivo.
Ulteriori caratteristiche dell?invenzione sono descritte nel seguito e nelle rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:
- la figura 1 raffigura in vista assonometrica un avvolgitore nel suo insieme;
- la figura 2 raffigura in vista sezionata l?avvolgitore di figura 1;
- la figura 3 rappresenta in vista assonometrica il contatto elettrico a strisciamento dell?avvolgitore;
- la figura 4 rappresenta contemporaneamente in vista sezionata e assonometrica un componente di dettaglio di figura 3;
- la figura 5 rappresenta in vista sezionata quanto raffigurato in figura 3;
- la figura 6 rappresenta in vista sezionata quanto raffigurato in figura 3;
- la figura 7 raffigura in vista sezionata il tamburo dell?avvolgitore.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.
Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione
La figura 1 mostra nel suo insieme un avvolgitore 1 che pu? essere fissato tramite delle viti o qualsiasi altro dispositivo di collegamento sulla parete di un garage oppure di un qualsiasi altro ambiente pubblico o privato per mezzo di un gancio.
Sempre in fig. 1 ? visibile che nella parte posteriore dell?avvolgitore 1 c?? un cavo 2 che serve per collegare l?avvolgitore a un impianto elettrico di alimentazione. Tale impianto elettrico di alimentazione comprende una centralina di controllo che ? configurata e programmata per scambiare i dati tramite i cavi di alimentazione elettrica secondo la tecnica nota e non ulteriormente descritta. Nel momento in cui detto avvolgitore ? posto all?interno di un garage di una abitazione privata, l?impianto di alimentazione deve primariamente soddisfare all?approvvigionamento di corrente per gli elettrodomestici e provvedere poi alla ricarica dell?autoveicolo.
Come illustrato in figura 1, l?avvolgitore 1 comprende una struttura 3 preferibilmente chiusa e un cavo elettrico 4 srotolabile uscente dalla struttura 3. Quest?ultima nasconde componenti elettrici e/o elettronici per evitare infortuni e, secondo la forma di realizzazione di figura 1, nasconde anche le spire del cavo elettrico 4 riavvolto.
La figura 2 mostra in vista sezionata l?avvolgitore 1 del quale ? visibile un tamburo rotante 5 portato dalla struttura 3 all?interno di due semi-gusci rispettivamente anteriore e posteriore 3a, 3b. Detto tamburo rotante 5 ? dotato di una superficie di avvolgimento 5a preferibilmente cilindrica intorno alla quale si avvolge il cavo di alimentazione elettrica 4.
Detto cavo 4 ha lo svolgimento e l?avvolgimento facilitato dalla presenza di un rullo 6posto in corrispondenza di un?apertura 7 ricavata sulla struttura 3 preferibilmente in una zona inferiore in modo che il tamburo 5 e la struttura 3, specialmente se chiusa, proteggano l?apertura 7 dall?ingresso di acqua meteorica. Detto rullo inoltre fa s? che la guaina non si deteriori in seguito allo svolgimento/avvolgimento.
Al centro del tamburo rotante 5 e pi? precisamente all?interno di una cavit? 8, definita dalla superficie interna della superficie di avvolgimento 5a, ? posto un contatto elettrico a strisciamento 9 comprendente un rotore 10 e uno statore 11, in cui il rotore 10 ? portato dal tamburo 5 (figure 3 e 7) mentre lo statore 11 ? fissato sulla struttura 3 che porta il tamburo 5.
Lo statore 11 ? collegato tramite morsetti elettrici 12 al cavo elettrico 2.
Ulteriormente, lo statore 11 ? cavo ed allungato ed ? longitudinalmente attraversato da un cavo elettrico 13 atto ad alimentare una scheda di controllo 14 e almeno una ventola 15. La scheda di controllo 14 e la ventola 15 sono alloggiate in una cavit? del semi-guscio anteriore 3a allo scopo di agevolare la manutenzione. All?interno di detta cavit? vi ? inoltre un sensore di temperatura (non illustrato) per misurare la temperatura del contatto elettrico a strisciamento 9 e/o all?interno della struttura 3 e controllare conseguentemente la velocit? di rotazione della ventola 15 per mantenere la temperatura al di sotto di un valore predefinito.
Detta scheda di controllo 14, posta in prossimit? di detta ventola 15, gestisce la corrente di potenza e i controlli a bassa tensione e a basso amperaggio ed inoltre fornisce l?alimentazione di luci LED, preferibilmente RGB, poste sulla struttura 3 per segnalare visivamente condizioni di funzionamento, ad esempio: un livello di temperatura, e.g. bassa, normale, allarme; una direzione del trasferimento di corrente, i.e. se da o verso il veicolo, tramite ad esempio un verso di rotazione assegnato a ciascuna condizione; un livello di carica del veicolo tramite l?accensione in sequenza; indicare la fase di carica, i.e. se 1 o 3.
L?utilizzatore che deve ricorrere all?uso dell?avvolgitore 1, svolge un cavo di alimentazione tirandolo e questo comporta l?ingresso di un flusso d?aria esterno all?interno di tamburo 5 tramite l?apertura 7. Questo flusso d?aria passa dentro al tamburo 5 e lambisce il contatto elettrico a strisciamento 9 tramite una o pi? fessure passanti 18 sulla superficie di avvolgimento 5?. Inoltre, preferibilmente il semiguscio posteriore 3b definisce almeno una griglia in modo che l?aria possa uscire all?esterno della struttura tramite l?azione della ventola 15. Ci? comporta un raffrescamento dell?avvolgitore 1.
Fra la scheda di controllo 14 e il tamburo 5 ? posta una molla a spirale 20 che serve per riavvolgere il tamburo 5.
In figura 3 ? mostrato nel dettaglio il contatto elettrico a strisciamento 9 con il rotore 10 e lo statore 11.
Lo statore 11 comprende presenta una porzione modulare dove in sovrapposizione si susseguono un primo anello elettricamente conduttivo 24 e un secondo anello elettricamente isolante 27.
Lo statore 11 ? allungato e, per ciascuna estremit? longitudinale, presenta una struttura a raggera S cava al centro, avente uno o pi? raggi dove tra un primo raggio R1 e un secondo raggio R2 sporge longitudinalmente una guida 33, pi? preferibilmente una vite filettata, passante contemporaneamente all?interno di una prima asola A dell?anello isolante 27 e una seconda asola A? dell?anello conduttivo 24. La struttura a raggera S definisce un supporto radiale a strisciamento per guidare la rotazione il tamburo 5.
Le prime asole A ricavate sull?anello isolante 27 sono tante quante sono le viti filettate 33, in questo modo dette viti risultano essere perfettamente equidistanziate tra loro.
L?asola A? dell?anello conduttivo 24 ? una sola. Pertanto, in una forma di realizzazione preferita, ciascuna delle sei viti filettate 33 passa all?interno di una relativa e unica asola A? e nella sovrapposizione dei vari anelli conduttivi le asole A? non sono allineate tra loro ma sono orientate secondo le angolature delle asole A dell?anello isolante 27.
Pertanto, facendo s? che ogni vite filettata 33 passi all?interno di una sola asola A?, comporta che, ogni anello conduttivo 24 pu? essere tensionato in modo indipendente l?uno dall?altro sulla base della tensione applicata al relativo morsetto 12. Ciascun morsetto 12 ? serrato sulla relativa vite 33 tramite un dado in modo da creare contemporaneamente sia la chiusura assiale della porzione modulare, i.e. anelli 24 e 27, che i collegamenti elettrici con ciascun anello conduttivo 24.
L?anello isolante 27 funge da separatore per gli anelli conduttivi 24 e presenta sulla sua superficie perimetrale una pluralit? di rientranze 29 preferibilmente equidistanziate in direzione circonferenziale.
Affiancato allo statore 11 ? posto il rotore 10 comprendente una morsettiera M fissata al tamburo 3.
Come visibile in figura 4, la morsettiera M comprende:
- una base conduttiva 39 in grado di fungere da contatto elettrico per collegarsi al cavo di alimentazione 4
- un terminale elettrico 36 atto ad andare a contatto con un relativo anello conduttivo 24
- una molla 42 circondante la base 39 e il terminale 36 e mantenere il terminale 36 a contatto contro il relativo anello conduttivo 24.
La funzione principale della molla 42 ? quella di recuperare il gioco radiale dovuto all?usura dell?anello conduttivo 24 e del terminale elettrico 36 in seguito ai successivi svolgimenti e avvolgimenti del cavo 4.
I componenti elettrici, intesi come il terminale elettrico 36 e la base conduttiva 39 e la morsettiera M, del rotore 10 possono essere montanti in un modulo a parte e poi fissati al tamburo 5.
Come illustrato in figura 4, il terminale 36 comprende un corpo centrale allungato 45 e un pattino 48 trasversale al corpo centrale 45, e.g. per formare una ?T?. La base comprende una traversa 51 e un corpo a sbalzo 54 uscente dalla traversa 51.
Per il montaggio a parte di dette componenti si ricorre all?uso di un arresto rilasciabile 63, visibile in figura 5, inseribile all?interno di una prima rientranza 57 del terminale 36 e di una seconda rientranza 60 della base 39.
Tramite l?arresto rilasciabile 63 preferibilmente a spillo, il modulo comprendente la base 39, il terminale 36 e la molla 42 viene pre-montato in una configurazione arretrata che favorisce il montaggio dello statore 11 sul rotore 10.
Dopo tale assemblaggio, l?arresto 63 viene disimpegnato (vedi figura 6) dalla prima e seconda rientranza 57, 60 e la molla 42 fa muovere ciascun terminale 36 verso il relativo anello conduttivo 24.
Come visibile in figura 7, ad assemblaggio terminato il contatto elettrico a strisciamento 9 viene inserito all?interno di una sede del tamburo 5 e fissato a questo tramite delle viti avvitate su una struttura di chiusura 66 (figura 3).
Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo, al contenuto delle rivendicazioni.
Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l?oggetto dell?invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI
1. Avvolgitore (1) per cavo di alimentazione elettrica (4) per trasferire energia elettrica a un veicolo full electric o ibrido comprendente:
- un tamburo rotante (5) intorno al quale si avvolge il cavo di alimentazione elettrica (4);
- un contatto elettrico a strisciamento (9) avente uno statore (11) comprendente la sovrapposizione di due o pi? anelli elettricamente conduttivi (24) intervallati da anelli (27) elettricamente isolanti aventi la funzione di separatori almeno uno dei quali definisce rientranze radiali (29).
2. Avvolgitore secondo la rivendicazione 1, in cui il rotore del contatto strisciante comprende almeno una guida (33) allungata sulla quale sono montate la prima pluralit? di anelli conduttivi (24) e la seconda pluralit? di anelli isolanti (27); e una chiusura per serrare in direzione longitudinale la prima e la seconda pluralit?.
3. Avvolgitore secondo la rivendicazione 2, in cui la guida (33) serra coassialmente fra loro gli anelli conduttivi e isolanti (24, 27) tramite una chiusura ed ? elettricamente conduttiva per trasmettere una tensione a un relativo anello conduttivo (24), tale anello conduttivo (24) avendo una zona di contatto (A?) per la guida (33).
4. Avvolgitore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il rotore (10) del contatto elettrico strisciante (9) comprende almeno un terminale elettrico (36) disposto a contatto con un relativo anello conduttivo (24) e traslante lungo una direzione lineare, preferibilmente radiale.
5. Avvolgitore secondo la rivendicazione 4, in cui il rotore (10) comprende almeno una base conduttiva (39) con una faccia a contatto con il terminale elettrico (36) per definire un piano di traslazione del terminale, una molla (42) circondando la base (39) e il terminale (36) per definire la detta direzione lineare e mantenere il terminale (36) a contatto contro il relativo anello conduttivo (24).
6. Avvolgitore secondo la rivendicazione 5, in cui il terminale (36) comprende un corpo centrale allungato (45) e un pattino (48) a contatto con il relativo anello (24) e trasversale al corpo centrale allungato (45); e la base (39) comprende una traversa (51) e un corpo a sbalzo (54) uscente dalla traversa (51), in cui il corpo a sbalzo (54) e il corpo centrale (45) presentano rispettive facce a contatto in conduzione elettrica e sono circondati dalla molla (42), la molla (42) essendo caricata dal pattino (48) e dalla traversa (51).
7. Avvolgitore secondo una delle rivendicazioni 5 o 6, il terminale (36) definisce una prima rientranza (57) e la base (39) definisce una seconda rientranza (60), la prima e la seconda rientranza essendo disposte longitudinalmente in modo da affacciarsi in una posizione relativa arretrata del terminale (36) e della base (39) tale che il terminale (36) ? distanziato dal relativo anello conduttivo (24) quando la base (39) ? fissata al rotore, un arresto rilasciabile (63) essendo impegnato contemporaneamente nella prima e nella seconda rientranza per mantenere la detta posizione arretrata contro l?azione della molla (42).
8. Avvolgitore (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il contatto elettrico a strisciamento (9) ? posto all?interno di una cavit? definita dalla superficie interna della superficie di avvolgimento (5a) del tamburo (5).
9. Avvolgitore (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una o pi? luci led controllate per segnalare uno stato di funzionamento e uno stato di emergenza.
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