IT202100011564A1 - Metodo per la realizzazione di uno statore per motori elettrici. - Google Patents

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Description

?Metodo per la realizzazione di uno statore per motori elettrici?.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha come oggetto un metodo e una linea di lavorazione per la realizzazione di uno statore per motori elettrici.
Come noto, gli statori dei motori elettrici hanno normalmente forma cilindrica e comprendono una pluralit? di poli statorici formati da denti statorici disposti lungo la circonferenza interna del cilindro e che aggettano verso un comune asse centrale.
Tra i denti statorici, e pi? precisamente nei settori costituiti dallo spazio tra i denti statorici stessi, sono collocati uno o pi? avvolgimenti di fili conduttori detti anche matasse.
Tra gli statori si possono annoverare quelli ad avvolgimento concentrato, nei quali i fili conduttori sono avvolti su un singolo dente statorico, e quelli ad avvolgimento distribuito, nei quali i fili conduttori sono avvolti su due o pi? denti. Il presente trovato si riferisce in particolare alla realizzazione di uno statore ad avvolgimento distribuito.
Nell?arte nota, per realizzare uno statore ad avvolgimento distribuito, viene realizzato prima il corpo cilindrico dello statore assemblando i denti e - a parte, esternamente al corpo dello statore - una o pi? matasse di filo conduttore che poi vengono inserite nei settori tra i denti del corpo cilindrico gi? formato.
Ci? rende necessario che tra le estremit? dei denti (dette nel settore tecnico ?pole shoe?) di due denti adiacenti vi sia lo spazio sufficiente per effettuare l?inserimento delle matasse. All?aumentare della distanza tra i pole shoe aumentano fenomeni di disturbo, in particolare fenomeni di oscillazioni di coppia (noti come ripple di coppia e cogging), con conseguente calo di rendimento e aumento delle vibrazioni e rumorosit?, e ci? rappresenta quindi un aspetto migliorabile dell?arte nota.
In questo tipo di statori ? anche desiderabile un miglioramento del fattore di riempimento (filling factor) dei settori, vale dire riuscire ad inserire un maggiore numero di fili conduttori, o uno stesso numero di fili aventi diametro maggiore, nello stesso settore, poich? ci? si tradurrebbe in un miglioramento delle prestazioni del motore elettrico.
Inoltre, un limite di questi statori di tipo noto ? rappresentato dal fatto che, dopo l?inserimento delle matasse nello statore, le singole spire che compongono la matassa risultano disposte in modo che alcune spire sono posizionate sempre verso il centro dello statore e altre sempre verso l?esterno dello statore e ci? comporta un aumento delle perdite elettriche del motore e quindi un conseguente abbassamento dell?efficienza del motore stesso.
Compito precipuo del presente trovato consiste nel realizzare un metodo per la realizzazione di uno statore per motori elettrici che ovvii agli inconvenienti e superi i limiti dell?arte nota in uno o pi? degli aspetti sopra esposti.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare un metodo per la realizzazione di uno statore che consenta di ottenere uno statore per motori elettrici che migliori le prestazioni del motore, in particolare in termini di efficienza e/o rendimento e/o vibrazioni e/o rumorosit?.
Un altro scopo del trovato consiste nel realizzare un metodo per la realizzazione di uno statore che consenta di migliorare il fattore di riempimento dei settori nello statore.
Un ulteriore scopo del trovato consiste nel realizzare un metodo per la realizzazione di uno statore che consenta di ridurre i fenomeni di oscillazioni di coppia (ripple di coppia e cogging).
Ancora uno scopo del trovato ? quello di realizzare un metodo per la realizzazione di uno statore che sia facile da realizzare ed economicamente competitivo rispetto alla tecnica nota.
Il compito sopra esposto, nonch? gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un metodo secondo la rivendicazione 1.
Questo compito e questi ed altri scopi sono altres? raggiunti da un attrezzo di avvolgimento secondo la rivendicazione 12, una macchina avvolgitrice secondo la rivendicazione 13, un dispositivo di pressatura secondo la rivendicazione 14, un dispositivo di riscaldamento secondo la rivendicazione 15 e un componente di statore secondo la rivendicazione 16.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un metodo per la realizzazione di uno statore, illustrate a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:
la figura 1 ? una diagramma di flusso che mostra le fasi salienti del metodo, secondo il trovato;
la figura 2 ? una vista in alzato laterale di una prima possibile forma di realizzazione di una macchina di avvolgimento;
la figura 3 ? un dettaglio della macchina di figura 2, in pianta;
le figure 4, 5 e 6 sono dettagli in sezione della macchina di figura 2;
le figure 7 e 8 sono viste prospettiche di una parte di seconda possibile forma di realizzazione di una macchina di avvolgimento;
le figure 9a, 9b e 9c sono viste in sezione delle spire di diversi possibili tipi di avvolgimento;
le figure 10a, 10b e 10c sono viste in sezione delle spire di diversi tipi di avvolgimento secondo una soluzione opzionale;
la figura 11 ? una vista prospettica di una possibile forma di realizzazione di un attrezzo di avvolgimento;
la figura 12 ? una vista frontale dell?attrezzo di avvolgimento di figura 11;
la figura 13 ? una vista laterale dell?attrezzo di avvolgimento di figura 11;
la figura 14 ? una vista dall?alto dell?attrezzo di avvolgimento di figura 11;
le figure 15 e 16 sono viste prospettiche che illustrano due fasi successive del procedimento di trattamento termico eseguito su una matassa ospitata sull?attrezzo di avvolgimento di figura 11;
le figure 17 e 18 sono viste prospettiche che illustrano due fasi successive del procedimento di pressatura eseguito su una matassa ospitata sull?attrezzo di avvolgimento di figura 11;
la figura 19 ? una vista dall?alto, in sezione parziale, della figura 18;
le figure da 20 a 25 mostrano una sequenza di realizzazione di una fase di correzione del passo per mezzo di un dispositivo di correzione del passo;
le figure da 26 a 30 sono viste prospettiche di una sequenza di una prima possibile forma di esecuzione delle fasi di alloggiamento della matassa e di sagomatura;
le figure da 31 a 35 sono viste in sezione della sequenza delle figure da 26 a 30;
le figure da 36 a 40 sono viste prospettiche di una sequenza di una seconda possibile forma di esecuzione delle fasi di alloggiamento della matassa e di sagomatura;
le figure da 41 a 45 sono viste in sezione della sequenza delle figure da 26 a 30;
le figure da 46 a 52 sono viste prospettiche di una sequenza di una possibile forma di esecuzione della fasi di assemblaggio;
le figure 53 e 54 mostrano una prima possibile forma di realizzazione di un corpo di statore i uno statore realizzato tramite il metodo secondo il trovato;
le figure 55 e 56 mostrano una seconda possibile forma di realizzazione di un corpo di statore i uno statore realizzato tramite il metodo secondo il trovato.
Con riferimento alle figure citate, il metodo ? finalizzato alla realizzazione di uno statore 1 per motori elettrici, in particolare di uno statore ad avvolgimento distribuito, del tipo comprendente un corpo di statore 10, 10? che comprende a sua volta una pluralit? di denti statorici 2 (d?ora in avanti e nelle allegate rivendicazioni semplicemente ?denti?) disposti radialmente attorno ad un comune asse centrale X, che aggettano verso tale asse centrale X. Tali denti 2 definiscono tra loro una pluralit? di settori 3 (vale a dire di spazi delimitati da due denti 2 adiacenti) nei quali sono inserite almeno parzialmente una o pi? matasse 4 di filo conduttore 14.
Pi? in dettaglio, come noto, nei settori 3 sono alloggiate le porzioni a sviluppo longitudinale sostanzialmente rettilinee delle matasse 4, ovvero dei fili 14, che da qui in avanti sono chiamati ?tratti lineari? 4a, 4b.
Il metodo, secondo il trovato, nei suoi tratti essenziali comprende le seguenti fasi che saranno in seguito descritte in dettaglio: una fase di realizzazione delle matasse A, una fase di pressatura e cementazione B, una fase di alloggiamento della matassa C, una fase di sagomatura D e una fase di assemblaggio E.
Preferibilmente, il metodo ? realizzato tramite una linea di lavorazione che comprende: almeno un attrezzo di avvolgimento 20 configurato per realizzare la fase di realizzazione delle matasse A, un apparato di pressatura e cementazione 300 configurato per realizzare la fase di pressatura e cementazione B, un apparato di mobilizzazione delle matasse configurato per realizzare almeno la fase di alloggiamento della matassa C, un apparato di sagomatura 700 configurato per realizzare la fase di sagomatura D, e un apparato di assemblaggio 600 configurato per realizzare la fase di assemblaggio E. I dettaglio realizzativi degli elementi che compongono la linea di lavorazione verranno descritti contestualmente al metodo rendendone cos? evidente anche il funzionamento.
Come anticipato, il metodo comprende inizialmente una fase A di realizzazione delle matasse 4, in cui uno o pi? fili conduttori 14 vengono avvolti su un attrezzo di avvolgimento 20 cos? da formare almeno una matassa 4 comprendente almeno uno e preferibilmente due tratti lineari 4a, 4b ciascuno dei quali comprende a sua volta una pluralit? di singoli tratti lineari di filo 14 ed ? atto ad essere inserito in uno dei settori 3 del corpo di statore 10. La matassa 4 cos? realizzata ? in pratica formata da una pluralit? di spire di filo 14.
Preferibilmente, in questa fase, la matassa 4 ? realizzata cos? da comprendere un primo 4a e un secondo 4b tratto lineare, tra loro paralleli e collegati da tratti non-lineari, i quali primo 4a e un secondo 4b tratto lineare verranno poi inseriti ciascuno in un diverso settore 3.
Sull?attrezzo di avvolgimento 20 pu? essere avvolta una sola matassa 4 (come in figura 15) o una pluralit? di matasse 4 in serie (come in figura 16) a seconda delle scelte realizzative.
L?avvolgimento viene realizzato con uno, o due o pi? fili in parallelo, in modo da ottenere matasse 4 composte ad esempio: da cento spire fatte da un solo filo 14, oppure cinquanta spire fatte due fili in parallelo, oppure dieci spire fatte da dieci fili 14 in parallelo, ecc..
Preferibilmente, l?attrezzo di avvolgimento 20 comprende un telaio di supporto 21.
Il telaio di supporto 21 supporta quattro serie di elementi angolari 23 e ciascuna di queste serie ? disposta sostanzialmente lungo uno spigolo di un parallelepipedo ideale.
Pi? in dettaglio, il telaio di supporto 21 ha una base sostanzialmente a pianta quadrata dai cui quattro spigoli aggettano quattro montanti (o altre elementi di supporto) che supportano gli elementi angolari 23.
Gli elementi angolari 23 di ciascuna serie sono spaziati tra loro in modo da definire una serie di camere di avvolgimento 24 all?interno delle quali viene avvolto il filo conduttore 14 che forma la matassa 4.
Nella forma di realizzazione illustrata, gli elementi angolari 23 hanno forma sostanzialmente di un settore circolare definito tra due raggi tra loro perpendicolari.
Le serie di elementi angolari 23 sono distanziate tra loro in modo che i tratti lineari 4a, 4b della matassa avvolta sono completamente liberi ed accessibili.
Il telaio di supporto 21 ? configurato per accoppiarsi operativamente ad un mandrino di avvolgimento 244 cos? da trascinare in rotazione gli elementi angolari 23 e a questo scopo, opzionalmente, comprende un manicotto o una sede di aggancio al mandrino 25.
Gli elementi angolari 23 garantiscono quindi la dimensione assiale (determinata dallo spessore degli elementi angolari 23 e dalla distanza tra gli elementi angolari 23 stessi) durante la fase di avvolgimento (di realizzazione delle matasse).
Tale dimensione assiale pu? essere opportunamente garantita da elementi di riferimento meccanici che garantiscono la ripetibilit? del processo e la costanza delle dimensioni finali dell?avvolgimento (ovvero della bobina 4).
Il numero di elementi angolari 23 nell?attrezzo di avvolgimento 20 ? determinato dal numero di matasse 4 da realizzare in serie (pari al numero di matasse per polo elettrico e quindi per settore 1 ; quindi dalla formula Np=nm+1, dove Np ? il numero di elementi angolari 23, e nm ? il numero di matasse. In pratica le nm matasse sono le matasse che faranno parte di un singolo polo elettrico.
Preferibilmente, tra il telaio di supporto 21 e gli elementi angolari 23 ? interposto un isolante termico per limitare la dispersione termica durante il trattamento termico di cementazione che sar? descritto in seguito.
Nelle forme di realizzazione preferite, la linea di lavorazione comprende una macchina avvolgitrice 200 per mezzo della quale viene realizzato l?avvolgimento dei fili 14 sull?attrezzo di avvolgimento 20, ovvero la fase di formazione delle matasse 4.
Un possibile forma di realizzazione della macchina avvolgitrice 200 ? illustrato in figura 2.
Questa macchina avvolgitrice 200 comprendente una struttura di supporto 201 che supporta:
- una pluralit? di dispositivi tendifilo 203 (di tipo noto) per il tensionamento dei fili 14 da avvolgere;
- un dispositivo guidafilo 206 provvisto di un tubetto guidafilo 204 e mobile lungo una guida guidafilo 205 (preferibilmente costituita da una barra);
- un mandrino di avvolgimento 244 azionato in rotazione da un motore 214 e atto a mettere in rotazione l?attrezzo di avvolgimento 20 precedentemente descritto, in pratica essendo accoppiato al manicotto di aggancio al mandrino 25.
Tale macchina avvolgitrice 200 ? quindi configurabile in una configurazione operativa di avvolgimento in cui i fili 14 da avvolgere sono tesi e fuoriescono dai dispositivi tendifilo 203 verso il dispositivo guidafilo 206 il quale guida i fili 14 verso l?attrezzo di avvolgimento 20 durante la rotazione di questo.
Opzionalmente la macchina di avvolgimento 200 comprende anche una contropunta 215 posizionata coassialmente al mandrino 244 e atta ad accoppiarsi alla parete removibile 24 dell?attrezzo di avvolgimento 20.
La figura 3 mostra in dettaglio il dispositivo guidafilo 206 che comprende una base 217 sulla quale sono fissati degli elementi di indirizzamento del filo 216 (preferibilmente coppie di rotelle) che indirizzano i fili 14 nel tubetto guidafilo 204 che ? collocato all?estremit? della base 217 che ? rivolta verso l?attrezzo di avvolgimento 20.
Nelle figure 4 e 5 sono illustrati dettagli di un organo di bobinatura 218 che ? preferibilmente presente nella macchina di avvolgimento 200, posizionato coassialmente al mandrino 244 e nel quale i fili 14 in uscita dal tubetto guidafilo 204 sono allineati in spire prima di essere avvolti sull?attrezzo di avvolgimento 20.
La figura 6 mostra una sezione del tubetto guidafilo 204 che composto da una pluralit? di settori che definiscono una pluralit? di condotti 251 separati per i fili 14 cos? che in ogni condotto 251 sono tenuti in posizione i fili 14 destinati a formare un livello di una spira. Nell?esempio illustrato ci sono tre condotti 251 e i fili vengono disposti su tre livelli con una sequenza 5-4-5 (cinque fili sul primo livello, quattro sul secondo livello e cinque sul terzo livello) per un totale di quattrodici fili in parallelo per ogni spira ciascuno dei quali fili 14 proviene ed ? gestito da uno dei quattordici dispositivi tendifilo 203 visibili in figura 2.
Ovviamente il numero di fili 14 avvolti in parallelo per ogni spira (e quindi di dispositivi tendifilo 203), il numero di livelli (e quindi di condotti 251 nel tubetto guidafilo 204) e il numero di fili 14 per livello possono essere variati e scelti a seconda delle esigenze di progetto.
Ancora pi? in dettaglio, in generale:
ogni spira pu? essere formata da 1 , 2 , n strati;
ogni strato pu? essere formato da 1 , 2, n fili 14.
Il numero di fili di uno strato pu? essere uguale o diverso dal numero di fili dello strato successivo.
Le figure 9a, 9b, 9c mostrano tre diversi esempi di spire, in cui:
- in figura 9a ciascuna spira S1, S2 ? formata da due strati: un primo strato di cinque fili e un secondo strato di quattro fili;
- in figura 9b ciascuna spira S1?, S2? ? formata da due strati, entrambi di cinque fili;
- in figura 9c ciascuna spira S1??, S2?? ? formata da tre strati: un primo strato di cinque fili, un secondo strato di quattro fili e un terzo strato di cinque fili.
Come si pu? notare anche dalle figure di cui sopra, i fili tondi tendono a lasciare degli spazi liberi; per ovviare a questo problema ? possibile ricorrere ad una soluzione opzionale illustrata nelle figure 10a, 10b, 10c .
Secondo questa soluzione opzionale e vantaggiosa, durante la fase realizzazione della matassa e pi? precisamente durante l?avvolgimento, ad ogni spira S1, S2 sono aggiunti dei fili conduttori complementari di sezione inferiore 141 che vanno ad occupare lo spazio lasciato libero dalla tangenza dei fili 14 di sezione maggiore (ovvero gli spazi liberi tra i suddetti fili 14 di sezione maggiore). In questo modo, in fase di avvolgimento, ogni spira S1, S2 sar? formata da strati di fili di sezione diversa, alternati tra loro, che, una volta avvolti, permettono di ottenere un fattore di riempimento (filling factor) ancora maggiore.
In una particolare forma esecutiva (illustrata nelle figure 7 e 8), nella macchina avvolgitrice 200, al posto del dispositivo guidafilo 206 con singolo tubetto guidafilo 204 di figura 206, ? usato un dispositivo di indirizzamento del filo 150 che permette, in modo automatico tramite un asse controllato, di gestire la distanza tra i vari livelli dei fili 14 in ingresso.
Questo dispositivo di indirizzamento del filo 150 comprende una guida assiale 151 lungo la quale sono scorrevoli, in modo controllato e indipendentemente gli uni dagli altri, una pluralit? di tubetti guidafilo 152.
La guida assiale 151 ? a sua volta scorrevole lungo una guida perpendicolare 153, in modo che i tubetti guidafilo 152 siano mobili lungo almeno due assi.
Ciascun tubetto guidafilo 152 ? attraversato da, e in pratica indirizza, uno strato di fili 14.
Durante le varie fasi dell?avvolgimento, i tubetti guidafilo 152 possono avvicinarsi tra loro fino a portare i vari livelli di filo a contatto, oppure allontanarsi tra loro in modo che ogni strato entri nell?avvolgimento in modo indipendente ed in un momento diverso dagli altri.
Questo rende possibile che ogni strato si depositi sull?attrezzo di avvolgimento 20 in modo indipendente dagli altri per evitare che si intralcino tra loro.
Quando richiesto, i tubetti guidafilo 152 tornano ad avvicinarsi tra loro per agevolare operazioni che richiedono che i fili 14 siano tutti vicini tra loro.
Opzionalmente, in questa forma esecutiva, l?attrezzo di avvolgimento 20 ? messo in rotazione da un mandrino di avvolgimento 244? che ? solidale ad un gruppo motore 157 fissato ad un carrello 158 che mobile lungo una pista 159 (guida o rotaia o simili).
Successivamente alla fase di formazione delle matasse A, il metodo prevede una fase di pressatura e cementazione B, in cui l?almeno un tratto lineare 4a, 4b dell?almeno una matassa 4 viene sottoposto ad un trattamento termico di cementazione e quindi pressato, cos? da compattare i singoli tratti lineari di filo 4a, 4b tra loro.
Nelle forme di realizzazione preferite, i tratti lineari 4a, 4b dell?almeno una matassa 4 lasciati liberi dell?attrezzo di avvolgimento 20, vengono prima sottoposti ad un trattamento termico di cementazione tramite un dispositivo di riscaldamento 30 e poi pressati tramite un dispositivo di pressatura 300, come illustrato nelle figure da 15 a 19.
Il dispositivo di riscaldamento 30 comprende uno o pi? elementi riscaldanti 31, preferibilmente ad induzione. Questi elementi riscaldanti 31 sono conformati e disposti in modo da inserirsi tra i tratti lineari 4a, 4b delle matasse, a contatto o adiacenti a questi. E? possibile eseguire questa operazione mentre la matassa 4 ? ancora ospitata sull?attrezzo di avvolgimento 20 grazie al fatto che i tratti lineari 4a, 4b sono lasciati liberi.
Pertanto, questi elementi riscaldanti 31 hanno uno sviluppo longitudinale sostanzialmente equivalente a quello dei tratti lineari 4a, 4b da riscaldare.
Si noti che nella forma di realizzazione illustrata gli elementi riscaldanti 31 formano sostanzialmente un pettine di elementi tra loro paralleli.
In pratica, gli elementi riscaldanti 31 vengono inseriti tra i tratti lineari 4a, 4b delle matasse cos? da riscaldarli fino alla temperatura di cementazione, come illustrato in figura 16.
Sfruttando l?inerzia termica del materiale si ha quindi il tempo di rimuovere gli elementi riscaldanti 31 e al loro posto inserire il dispositivo di pressatura 300 che si occupa di pressare l?avvolgimento.
Nella forma di realizzazione illustrata, il dispositivo di pressatura 300 comprende una piastra 301 alla quale sono accoppiati una serie di piani inclinati 303 atti ad entrare a contatto con i tratti lineari 4a, 4b da pressare. Vantaggiosamente, la piastra 301 si inserisce in, o comunque si accoppia meccanicamente con, una contropiastra complementare 302 posizionata dalla parte opposta dei tratti lineari 4a, 4b, la quale contropiastra complementare 302 fa in pratica da elemento di riscontro.
La piastra 301 viene spinta, tramite un dispositivo di spinta (non illustrato) contro la contropiastra 302. I piani inclinati 303 sono configurati in modo tale che l?avvicinamento della piastra 301 alla contropiastra 302 provoca, per interazione meccanica diretta, il compattamento dei tratti lineari della matassa 4a, 4b.
Quindi, sfruttando la forza del dispositivo di spinta e i piani inclinati 303 opportunamente realizzati, si compattano i tratti lineari 4a, 4b dell?avvolgimento alle dimensioni volute.
Queste operazioni di cementazione e pressatura possono essere realizzata alternativamente o contemporaneamente sui due lati dell?attrezzo di avvolgimento 20, in funzione del tempo ciclo richiesto dall?impianto in produzione.
Opportunamente, solo i tratti lineari 4a, 4b della matassa 4 sono pressati e sottoposti al trattamento termico, mentre i tratti non-lineari (vale a dire le parti della matassa 4 che collegano i tratti lineari 4a, 4b, che sono in gran parte curvi e che formano la testata della matassa 4) sono lasciati non trattati in modo da poterli facilmente sagomare nelle fasi successive.
Vantaggiosamente la fase di pressatura e cementazione B conforma e rende ripetibile la dimensione dei tratti lineari 4a, 4b delle matasse 4 e li compatta massimizzando il fattore di riempimento. Inoltre i tratti lineari 4a, 4b cos? trattati sono solidificati tra loro in modo che la disposizione dei fili 14 rimane immutata durante tutto il procedimento.
Dopo la fase di pressatura e cementazione B, quando la matassa 4 si ? raffreddata e quindi solidificata nei tratti lineari 4a, 4b, la matassa 4, o le matasse 4, pu? essere rimossa dall?attrezzo di avvolgimento 20.
Opzionalmente, quando nella fase di realizzazione delle matasse A viene realizzata una serie di pi? matasse 4 su uno stesso attrezzo di avvolgimento 20 in modo che un tratto lineare 4a, 4b di una matassa 4 ? distanziato dal tratto lineare della matassa 4 successiva di una predeterminata distanza di passo, prima della fase di alloggiamento C viene eseguito un procedimento di correzione del passo tra le matasse che comprende i passi di:
- far interagire meccanicamente la serie di matasse 4 con un dispositivo di correzione del passo 50 configurato per correggere la distanza di passo tra i tratti lineari 4a, 4b delle diverse matasse 4, a questo scopo le matasse sono prese e portate nel dispositivo di correzione del passo 50,
- spostare le matasse 4 per mezzo di pinze 51 configurate per mantenere la distanza di passo tra i tratti lineari 4a, 4b delle matasse 4.
Queste pinze 51 si occuperanno di inserire le matasse 4 tra i denti 2 nella successiva fase di alloggiamento C.
Pi? in dettaglio, il dispositivo di correzione del passo 50 comprende una serie di sedi longitudinali 55 tra loro parallele all?interno delle quali vengono inseriti i tratti lineari 4a, 4b delle matasse, definite all?interno di blocchi longitudinali 56 tra loro paralleli.
Una volta inseriti i tratti lineari 4a, 4b nelle sedi longitudinali 55, la distanza tra queste, e quindi la distanza di passo tra i tratti lineari 4a, 4b, pu? essere regolata modificando la distanza tra i blocchi longitudinali 56 per mezzo di elementi di regolazione 58 (quali ad esempio viti o simili).
Sono presenti anche elementi di regolazione supplementare 57 (ad esempio viti) per serrare la fessure e fissare i tratti lineari 4a, 4b durante la regolazione.
Opzionalmente, durante il procedimento di correzione del passo, ? possibile introdurre nelle matasse 4 (preferibilmente attorno ai tratti lineari 4a, 4b) carte isolanti 59 che proteggono le matasse 4 stesse da danneggiamenti all?interno dello statore 1.
Le matasse 4 sono quindi spostate da un apparato di mobilizzazione, che comprende le suddette pinze 51 e altri dispositivi di tipo noto (ad esempio bracci, catene cinematiche, ecc.) scelti a seconda delle esigenze, per eseguire la successiva fase di alloggiamento della matassa C.
Pi? in dettaglio le suddette pinze 51 mantengono la distanza di passo tra i tratti lineari 4a, 4b della matassa 4 per mezzo di una pluralit? di dita 52 atte ad afferrare detti tratti lineari 4a, 4b.
Nella fase di alloggiamento della matassa C, il tratto lineare 4a, 4b, o i tratti lineari 4a, 4b, della matassa 4, gi? cementato e pressato, viene inserito in un componente di statore 1A, 1B comprendente un sottoinsieme della pluralit? di denti statorici 2 che comporranno il corpo di statore 10.
Ciascuno di tali componenti di statore comprende almeno due denti 2 affiancati e collegati alla base, nell?esempio illustrato il componente di statore 1A, 1B comprende quattro denti 2 che definiranno tra loro tre settori 3.
I componenti di statore 1A, 1B, 1C sono realizzati con una sagoma aperta, vale a dire con i denti 2, 3 disposti sostanzialmente paralleli, o divergenti tra loro, in modo da avere una distanza tra le loro estremit? tale da consentire l?inserimento di un tratto lineare 4a, 4b, di una matassa 4. Ciascun componente di statore 1A, 1B, 1C ? atto ad essere deformato successivamente per includere tra i denti i suddetti tratti lineari 4a, 4b, di una matassa.
In pratica ciascun tratto lineare 4a, 4b di ciascuna matassa 4 ? inserito tra due denti 2 affiancati.
Nelle forme esecutive preferite, tra cui quelle illustrate, ciascuna matassa 4 ha due tratti lineari 4a, 4b paralleli che vengono inseriti ciascuno in un diverso componente di statore 1A, 1B.
Quindi, nelle forme esecutive preferite ed illustrate, la matassa 4 comprende un primo 4a e un secondo 4b tratto lineare, il primo tratto lineare 4a viene inserito in un primo componente di statore 1A e il secondo tratto lineare 4b della stessa matassa 4 viene inserito in un secondo componente di statore 1B; ciascuno di tali primo 1A e secondo 1B componente di statore verr? deformato nella successiva fase di sagomatura D.
Preferibilmente, durante la fase di alloggiamento delle matasse A, i componenti di statore 1A, 1B sono gi? alloggiati nell?apparato di sagomatura 700 attraverso il quale viene realizzata anche la successiva fase di sagomatura D, e pi? precisamente ciascun componente di statore 1A, 1B in una rispettiva morsa di deformazione 70A, 70B.
Nelle forme di realizzazione preferite, questo apparato di sagomatura 700 comprende una coppia di morse di deformazione 70A, 70B ciascuna delle quali configurata per ospitare uno dei componenti di statore 1A, 1B tra due ganasce 71 atte a comprimere tale componente di statore 1A, 1B cos? da avvicinarne i denti 2 in esso compresi.
Almeno una delle morse di deformazione 70A, 70B ? spostabile (per mezzo di un sistema di mobilizzazione, non illustrato, che pu? essere realizzato in modo ovvio per il tecnico del ramo) configurato per indurne la rototraslazione rispetto all?altra morsa di deformazione 70A, 70B.
Dopo aver inserito i tratti lineari 4a, 4b tra i denti 2 dei componenti di statore 1A, 1B, viene eseguita la fase di sagomatura D, in cui ciascun componente di statore 1A, 1B viene deformato (per azione della morsa di deformazione 70A, 70B nel quale ? inserito) in modo da avvicinare i denti 2 affiancati cos? da includere (ed eventualmente bloccare) ciascun tratto lineare 4a, 4b in un settore 3 definito tra due denti 2 affiancati (vedasi figure 28, 34, 39 e 44).
In questo modo si ottiene, a partire da ciascun componente di statore 1A, 1B, una porzione finita di statore 1A?, 1B? comprendente gli almeno due denti 2 che definiscono tra loro il settore 3 nel quale ? incluso il tratto lineare 4a, 4b della matassa 4. Negli esempi illustrati, ciascuna porzione finita di statore 1A?, 1B? comprende quattro denti 2 che definiscono tre settori 3, ciascun settore impegnato da un tratto lineare 4a, 4b di una matassa 4.
Nelle forme di realizzazione preferite ed illustrate, dopo la fase di sagomatura D viene eseguita una rototraslazione della prima porzione finita di statore 1A? rispetto alla seconda porzione finita di statore 1B? fino a raggiungere la posizione relativa che la prima componente di statore 1A? avr? rispetto alla seconda componente di statore 1B? nel corpo di statore 10. Conseguentemente, durante la rototraslazione, la matassa 4 viene deformata nei sui tratti nonlineari che vengono curvati.
Pi? in dettaglio, in una prima forma esecutiva illustrata nelle figure da 26 a 35, mentre i tratti lineari 4a, 4b della matassa 4 vengono inseriti rispettivamente nel primo 1A e nel secondo 1B componente di statore, questi sono allineati lungo uno stesso piano con i denti 2 del primo componente di statore 1A che aggettano (verticalmente nell?esempio illustrato) verso il secondo componente di statore 1B e i denti 2 del secondo componente di statore 1B che aggettano in allontanamento dal primo componente di statore 1A o viceversa, essendo in pratica i denti 2 del primo componente di statore 1A orientati nella stessa direzione rispetto ai denti del secondo componente di statore 1B. In questo modo i fili 14 della matassa 4 che nel primo componente di statore 1A si trovano pi? internamente nel settore 3 sono posizionati pi? esternamente nel settore 3 del secondo componente di statore 1B, realizzandosi cos? una trasposizione delle spire che contribuisce ad aumentare l?efficienza dal motore elettrico. In questo modo si ottiene in pratica matasse con lunghezza di filo uguale che avranno una distribuzione embricata nello statore.
In una seconda forma esecutiva illustrata nelle figure da 36 a 45, mentre i tratti lineari 4a, 4b della matassa 4 vengono inseriti rispettivamente nel primo 1A e nel secondo 1B componente di statore 1A, questi sono allineati lungo uno stesso piano con i denti 2 del primo componente di statore 1A che aggettano (verticalmente nell?esempio illustrato) verso il secondo componente di statore 1B e i denti 2 del secondo componente di statore 1B che aggettano verso primo componente di statore 1A, essendo in pratica i denti 2 del primo componente di statore 1A orientati in direzione opposta e convergente rispetto ai denti 2 del secondo componente di statore 1B. In questo modo non si ottiene la suddetta trasposizione delle spire e si ottengono matasse 4 aventi una distribuzione concentrica all?interno dello statore.
In altre possibili forme esecutive del metodo, le fasi di alloggiamento sagomatura vengono eseguite dopo aver deformato le matassa 4 in modo da posizionare i suoi tratti lineari 4a, 4b una predeterminata posizione reciproca, in pratica ruotando o rototraslando (ad esempio per mezzo di apposite pinze) un tratto lineare 4a rispetto all?altro 4b, similmente a quanto decritto prima ma senza che questi siano inseriti nei componenti di statore 1A, 1B; e solo a questo punto i tratti lineari 4a, 4b vengono inseriti nei componenti di statore 1B, 1A i quali vengono sagomati come descritto precedentemente.
Opzionalmente, dopo la fase di pressatura e cementazione B ? previsto un passo di isolamento dei fili conduttori 4 che pu? essere eseguito applicando uno strato elettricamente isolante (preferibilmente una pellicola isolante, ad esempio di carta) sui fili 14 delle matasse 4 (almeno sui tratti lineari 4a, 4b), prima di inserirli tra i denti 2 dei componenti di statore 1A, 1B; in alternativa ? possibile posizionare lo strato elettricamente isolante tra i denti 2 dei componenti di statore 1A, 1B prima di inserirvi i tratti lineari 4a, 4b delle matasse 4. Un?altra alternativa per eseguire l?isolamento ? quella di sovrastampare i fili 14 delle matasse 4 (almeno i tratti lineari 4a, 4b di queste) con un materiale elettricamente isolante.
Infine viene realizzata la fase di assemblaggio E, in cui una pluralit? di porzioni finite di statore 1A?, 1B?, 1C?, 1D? ottenute tramite rispettive fasi di alloggiamento C e di sagomatura D (e di rototraslazione), vengono assemblate tra loro cos? da formare il corpo di statore 10.
Pi? in dettaglio, nelle forme d?esecuzione preferite della fase di assemblaggio, si procede fissando in sequenza la pluralit? di porzioni finite di statore 1A?, 1B?, 1C?, 1D? su una superficie esterna 61 di un tamburo 60 (preferibilmente rotabile) fino a formare un corpo di statore 10 sostanzialmente cilindrico attorno al tamburo 60 per poi rimuovere tale corpo di statore 10 dal tamburo 60 stesso.
Nelle forme di realizzazione preferite la fase di assemblaggio E ? realizzata per mezzo dell?apparato di assemblaggio 600 che comprende un tamburo 60 (preferibilmente rotabile) sostanzialmente cilindrico.
Il tamburo 60 presenta una superficie esterna 61 provvista di una serie di sedi di fissaggio 62 atte ad essere impegnate da rispettivi elementi di fissaggio 63 (quali ad esempio staffe che nell?esempio illustrato hanno un?estremit? biforcuta di aggancio) per il fissaggio delle porzioni finite di statore 1A?, 1B? alla superficie esterna 61 del tamburo.
Preferibilmente, il tamburo 60 ? diviso in settori di tamburo 60A, 60B, 60C avvicinabili tra loro in modo da ridurre il diametro del tamburo 60 per consentire l?estrazione del corpo di statore 10 formato sulla superficie esterna 61 del tamburo 60.
Come illustrato nelle figure da 46 a 51, nella forma realizzativa preferita, un sistema di pinze di trattenimento 65 configurate per accoppiarsi alle porzioni finite di statore 1A?, 1B? posiziona le due porzioni finite di statore 1A?, 1B? (che condividono la stessa matassa 4 e formano un polo dello statore 1) formate insieme nella fase di sagomatura, ciascuna in una predeterminata posizione (figura 46). Quindi il tamburo viene spostato in avvicinamento alle pinze 63 fino ad entrare in contatto con le due porzioni finite di statore 1A?, 1B? (figura 47). A questo punto vengono inseriti gli elementi di fissaggio 63 in modo da fissare le due porzioni finite di statore 1A?, 1B? alla superficie esterna 61 del tamburo 60 (figura 48). Successivamente, le pinze di trattenimento 65 rilasciano le due porzioni finite di statore 1A?, 1B? e il tamburo 60 viene riallontanato portando con s? le due porzioni finite di statore 1A?, 1B? (figura 49).
Questo procedimento di fissaggio al tamburo 60 appena descritto viene quindi ripetuto in sequenza per altre porzioni finite di statore 1C?, 1D? (figure 50 e 51) fino coprire completamente la superficie esterna 61 del tamburo 60 ottenendo cos? un corpo di statore 10 come illustrato in figura 52.
Opzionalmente, durante questa fase di assemblaggio E, tra il fissaggio di una coppia di porzioni finite di statore 1A?, 1B? e la successiva 1C?, 1D?, ? inserito del materiale isolante tra le porzioni finite di statore 1A?-1C? adiacenti per isolare elettricamente le fasi.
Al termine della fase di assemblaggio E, un predisposto manipolatore prende in consegna il corpo di statore 10 pinzandolo sul diametro esterno e quindi, dopo che i settori di tamburo 60A, 60B, 60C si sono avvicinati diminuendo il diametro del tamburo 60, questo viene sfilato dal corpo di statore 10.
A questo punto il corpo di statore 10 pu? essere consegnato a successive fasi di lavorazioni di tipo noto che possono comprendere: pressatura e saldatura del corpo di statore 10 oppure inserimento diretto del corpo di statore 10 in un case di statore, legatura delle testate di avvolgimento (la parte dei fili 14 che fuoriescono dai settori 3), sagomatura e/o pressatura di queste, impregnazione del corpo di statore, ecc.
Nelle figure 53-56 sono illustrate due possibili forme di realizzazione di corpi di statore 10, 10? realizzati con il metodo secondo il trovato.
Sul diametro esterno del corpo di statore sono realizzate sagome specifiche a seconda della esigenze: nella prima forma di realizzazione sono presenti cavit? 8 che presentano sottosquadri, mentre nella seconda forma di realizzazione sono presenti nicchie 8? sostanzialmente semicircolari.
Si noti che tali corpi di statore 10, 10? sono scomposti in corrispondenza dei denti statorici 2.
Vantaggiosamente, grazie alle peculiarit? del metodo, ciascun settore 3 pu? ospitare una o una pluralit? di matasse 4 che formano un polo elettrico.
Si moti inoltre che le estremit? dei denti 2 (?pole shoe?), nella fase di sagomatura, possono essere avvicinati fino alla distanza minima desiderabile in modo da minimizzare i fenomeni di disturbo, in particolare le oscillazioni di coppia, e le perdite di efficienza.
E? quindi vantaggiosamente possibile diminuire il numero totale di settori 3 da assemblare.
Ad esempio, come nelle forme realizzative illustrate, un singolo settore 3 pu? ospitare tre matasse 4 e queste possono formare la stessa fase oppure tre singole fasi diverse.
Si ? in pratica constatato come il metodo per la realizzazione di uno statore secondo il presente trovato assolva il compito nonch? gli scopi prefissati, in quanto permette di ottenere uno statore per motori elettrici che migliora le prestazioni del motore, in particolare in termini di efficienza, rendimento, vibrazioni e rumorosit?.
Un altro vantaggio del metodo secondo il trovato consiste nel fatto di migliorare il fattore di riempimento dei settori nello statore.
Un ulteriore vantaggio del metodo, secondo il trovato, consiste nel fatto di ridurre i fenomeni di oscillazioni di coppia (ripple di coppia e cogging) nello statore.
Un altro vantaggio del metodo secondo il trovato consiste nel fatto di essere facile da realizzare ed economicamente competitivo rispetto alla tecnica nota.
Il metodo cos? concepito ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito delle rivendicazioni allegate.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali impiegati nonch? le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (17)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo per la realizzazione di uno statore (1) per motori elettrici comprendente un corpo di statore (10, 10?) che comprende una pluralit? di denti (2) statorici disposti radialmente attorno ad un comune asse centrale (X) e che definiscono tra loro una pluralit? di settori (3) nei quali sono inserite almeno parzialmente una o pi? matasse (4) di filo conduttore (14),
caratterizzato dal fatto di comprendere:
- una fase di realizzazione delle matasse (A), in cui uno o pi? fili conduttori (14) vengono avvolti su un attrezzo di avvolgimento (20) cos? da formare almeno una matassa (4) comprendente almeno un tratto lineare (4a, 4b) che comprende a sua volta una pluralit? di singoli tratti lineari di filo e che ? atto ad essere inserito in uno di detti settori (3);
- una fase di pressatura e cementazione (B), in cui detto tratto lineare (4a, 4b) dell?almeno una matassa (4) viene prima sottoposto ad un trattamento termico di cementazione e successivamente pressato cos? da compattare detti singoli tratti lineari di filo (14);
- una fase di alloggiamento della matassa (C), in cui il tratto lineare (4a, 4b) della matassa (4) viene inserito in un componente di statore (1A, 1B) comprendente un sottoinsieme di detta pluralit? di denti (2), detto sottoinsieme comprendendo almeno due denti (2) affiancati, detto tratto lineare (4a, 4b) della matassa (4) essendo inserito tra detti due denti (2) affiancati;
- una fase di sagomatura (D), in cui detto componente di statore (1A, 1B) viene deformato in modo da avvicinare gli almeno due denti (2) affiancati cos? da includere il tratto lineare (4a, 4b) in un settore (3) definito tra detti due denti (2) affiancati cos? da ottenere un porzione finita di statore (1A?, 1B?) comprendente i due denti (2) che definiscono tra loro il settore (3) nel quale ? incluso il tratto lineare (4a, 4b) della matassa (4);
- una fase di assemblaggio (E), in cui una pluralit? di porzioni finite di statore (1A?, 1B?, 1C? 1D?), ottenute tramite rispettive fasi di alloggiamento (C) e di sagomatura (D), vengono assemblate tra loro cos? da formare detto corpo di statore (10).
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la matassa (4) realizzata nella fase di realizzazione delle matasse (A) comprende un primo (4a) e un secondo (4b) tratto lineare,
in cui in detta fase di alloggiamento della matassa (C) detto primo tratto lineare (4a) della matassa (4) viene inserito in un primo componente di statore (1A) e detto secondo tratto lineare (4b) della matassa (4) viene inserito in un secondo componente di statore (1B); ciascuno di detti primo (1A) e secondo (1B) componente di statore essendo deformato in detta fase di sagomatura (D) cos? da ottenere una prima porzione finita di statore (1A?) e una seconda porzione finita di statore (1B?).
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che, dopo detta fase di sagomatura (D), comprende la fase di:
eseguire una rototraslazione della prima porzione finita di statore (1A?) rispetto alla seconda porzione finita di statore (1B?) fino a raggiungere la posizione relativa che detta prima porzione finita di statore (1A?) avr? rispetto a detta seconda porzione finita di statore (1B?) nel corpo di statore (10) e conseguentemente deformare la matassa (4).
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui nella fase di alloggiamento (C), mentre i tratti lineari (4a, 4b) della matassa (4) vengono inseriti rispettivamente nel primo (1A) e nel secondo (1B) componente di statore (1A), detto primo (1A) e secondo (1B) componente di statore sono allineati lungo uno stesso piano con i denti (2) del primo componente di statore (1A) che aggettano verso il secondo componente di statore (1B) e i denti (2) del secondo componente di statore (1B) che aggettano in allontanamento dal primo componente di statore (1A) o viceversa.
5. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui nella fase di alloggiamento (C), mentre i tratti lineari (4a, 4b) della matassa (4) vengono inseriti rispettivamente nel primo (1A) e nel secondo (1B) componente di statore (1A), detto primo (1A) e secondo (1B) componente di statore sono allineati lungo uno stesso piano con i denti (2) del primo componente di statore (1A) che aggettano verso il secondo componente di statore (1B) e i denti (2) del secondo componente di statore (1B) che aggettano verso il primo componente di statore (1A).
6. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le fasi di alloggiamento (C) e di sagomatura (D) vengono eseguite dopo aver deformato le matassa (4) in modo da posizionare i suoi tratti lineari (4a, 4b) in una predeterminata posizione reciproca.
7. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta fase di realizzazione delle matasse gli uno o pi? fili conduttori (14) vengono avvolti su un attrezzo di avvolgimento (20) cos? da lasciare liberi ed accessibili i tratti lineari (4a, 4b) della matassa (4).
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui, nella fase di cementazione e pressatura (B), detto trattamento termico di cementazione viene realizzato inserendo uno o pi? elementi riscaldanti (31) tra i tratti lineari (4a, 4b) delle matasse cos? da riscaldarli fino ad una predeterminata temperatura di cementazione, mentre detta matassa ? ospitata sull?attrezzo di avvolgimento (20).
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui nella fase di cementazione e pressatura (B), i tratti lineari sono pressati per mezzo di un dispositivo di pressatura che viene inserito tra detti tratti lineari (4a, 4b) dopo aver rimosso gli elementi riscaldanti (31), mentre detta matassa (4) ? ospitata sull?attrezzo di avvolgimento (20).
10. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta fase di realizzazione delle matasse (A), a detti uno o pi? fili conduttori (14) vengono aggiunti dei fili complementari (141) aventi sezione inferiore (141) rispetto alla sezione di detti fili conduttori (14), cos? che detti fili complementari (141) vanno ad occupare gli spazi liberi tra detti fili 14 conduttori (14).
11. Metodo seconda una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente anche un passo di isolare i fili (14), in cui uno strato elettricamente isolante:
? applicato almeno su detti tratti lineari (4a, 4b) della matassa (4), dopo detta fase di pressatura e cementazione (B),
oppure
? applicato tra i denti (2) dei componenti di statore (1A, 1B) prima di detta fase di alloggiamento della matassa (C).
12. Attrezzo di avvolgimento per la realizzazione della fase di avvolgimento di un metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere un telaio di supporto (21) il quale supporta quattro serie di elementi angolari (23), in cui ciascuna di dette serie ? disposta sostanzialmente lungo uno spigolo di un parallelepipedo ideale, e in cui gli elementi angolari (23) di ciascuna serie sono spaziati tra loro in modo da definire una serie di camere di avvolgimento (24) per accogliere il filo conduttore (14) che forma la matassa (4).
13. Macchina avvolgitrice per la realizzazione della fase di realizzazione delle matasse (A) di un metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente un dispositivo di indirizzamento del filo (150) che comprende una guida assiale 151 lungo la quale sono scorrevoli, in modo controllato e indipendentemente gli uni dagli altri, una pluralit? di tubetti guidafilo (152), in cui ciascuno tubetto guidafilo ? attraversato da, e indirizza, uno strato uno i pi? fili (14) destinati a formare uno strato di una spira.
14. Dispositivo di pressatura per la pressatura di tratti lineari (4a, 4b) di una matassa (4) nella fase di pressatura e cementazione (B) di un metodo secondo la rivendicazione 9, comprendente una piastra (301) alla quale sono accoppiati una serie di piani inclinati (303) atti ad entrare a contatto con i tratti lineari (4a, 4b) da pressare.
15. Dispositivo di riscaldamento (30) per eseguire il trattamento termico di cementazione di tratti lineari (4a, 4b) di una matassa (4) nella fase di pressatura e cementazione (B) di un metodo secondo la rivendicazione 8, comprendente uno o pi? elementi riscaldanti (31), preferibilmente ad induzione, conformati e disposti in modo da inserirsi tra i tratti lineari (4a, 4b) di una matassa (4).
16. Componente di statore (1A, 1B) per la realizzazione del passo di un metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente almeno due denti (2) affiancati e collegati alla base, in cui detti denti (2) sono disposti sostanzialmente paralleli o divergenti tra loro, in modo da avere una distanza tra le loro estremit? tale da consentire l?inserimento di un tratto lineare (4a, 4b) di una matassa (4) di filo conduttore, detto componente di statore (1A, 1B) essendo atto ad essere deformato successivamente per includere tra detti denti (2) i tratti lineari (4a, 4b), di una matassa di filo conduttore.
17. Uso di un componente di statore secondo la rivendicazione 15 in un metodo per la realizzazione di uno statore (1) per motori elettrici comprendente un corpo di statore (10, 10?) che comprende una pluralit? di denti (2) statorici disposti radialmente attorno ad un comune asse centrale (X) e che definiscono tra loro una pluralit? di settori (3) nei quali sono inserite almeno parzialmente una o pi? matasse (4) di filo conduttore (14).
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