ITFI20090061A1 - Dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

"DISPOSITIVO PER LA REALIZZAZIONE DI AVVOLGIMENTI

ELETTRICI"

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici, in particolare per la realizzazione di avvolgimenti su statori o rotori di motori elettrici.

Come noto, gli avvolgimenti elettrici vengono attuati realizzando una serie di spire su un rispettivo supporto, quale ad esempio una anima ferromagnetica.

In maggiore dettaglio, i dispositivi per la realizzazione degli avvolgimenti elettrici, sono dotati di un cinematismo meccanico atto a condurre un filo di materiale conduttore, ad esempio rame, secondo un predeterminato percorso ed in maniera ripetuta, per definire una serie di spire.

Una estremità del filo viene dapprima ancorata al citato supporto e successivamente, mediante la movimentazione guidata del cinematismo meccanico, viene avvolto più volte attorno al supporto.

I dispositivi noti presentano un albero internamente cavo per l'alloggiamento di almeno un filo conduttore.

Ad una estremità del albero si sviluppa un becco forato, generalmente denominato con il termine "ago", per la fuoriuscita del filo.

L'albero cavo viene movimentato dal cinematismo meccanico secondo un moto combinato di traslazione e rotazione per definire un primo movimento dell'albero a va e vieni lungo il proprio asse longitudinale, ed un secondo movimento di rotazione attorno al citato asse longitudinale .

In questo modo, l'ago viene movimentato in una prima direzione rettilinea, ruotato in un primo verso per un angolo predefinito, movimentato in una seconda direzione rettilinea opposta alla prima, ed infine ruotato in un secondo verso opposto al primo. Tale successione viene ripetuta più volte per avvolgere il filo più volte attorno al citato supporto.

L'albero cavo può essere inoltre dotato di due aghi, opposti tra di loro, in modo tale da compiere avvolgimenti contemporaneamente su due differenti supporti.

Il cinematismo meccanico di movimentazione dell'albero è generalmente costituito da un motore elettrico, connesso mediante apposite cinghie di trasmissione o ruote dentate ad un manicotto coassialmente accoppiato all'albero cavo. In questo modo, in base alla rotazione dell'albero motore, gli organi di trasmissione provvedono a ruotare dell'angolo predefinito l'albero cavo attorno al proprio asse longitudinale.

L'albero motore è inoltre connesso ad un gruppo di traslazione, generalmente costituito da un meccanismo a camma, per trasformare il moto rotatorio dell'albero motore in un moto di traslazione rettilineo.

Il meccanismo a camma è direttamente connesso ad un supporto anulare, coassialmente associato all'esterno dell'albero ed atto a trasferire il moto di traslazione all'albero cavo stesso.

I dispositivi noti sopra descritti presentano tuttavia importanti inconvenienti.

Un primo importante inconveniente è dato dal peso e dalle dimensioni eccessive del cinematismo meccanico sopra sommariamente descritto. Tale cinematismo, che risulta essere peraltro costruttivamente complicato data la particolare movimentazione combinata che si deve imprimere all'albero cavo, comprende una serie di componenti meccanici di grosse dimensioni, particolarmente pesanti e pertanto aventi ingenti inerzie .

Ne consegue un ingente consumo energetico per il funzionamento del cinematismo stesso, nonché costi e tempi di produzione molto elevati.

Un ulteriore inconveniente dei dispositivi sopra descritti è dato dalla ingente quantità d'olio necessario per garantire un'ottima lubrificazione ed un adeguato raffreddamento ai cinematismi del dispositivo stesso .

Un ancora ulteriore importante inconveniente dei dispositivi sopra descritti è dato dalla scarsa adattabilità del cinematismo alle varie esigenze costruttive. Si noti infatti che, la corsa dell'albero cavo, così come la rotazione dello stesso, non può essere modificata in funzione delle dimensioni del filo, del supporto, o del particolare avvolgimento che si vuole ottenere.

In questo contesto/il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo della presente Invenzione mettere a disposizione un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici in grado di limitare gli ingombri ed il peso degli organi meccanici di movimentazione del filo.

Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici versatile ed in grado di modificare la movimentazione combinata dell'ago che porta filo elettrico.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici, come illustrato negli uniti disegni in cui: la figura 1 è una vista in pianta dall'alto e parzialmente sezionata, di un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici secondo la presente invenzione;

- le figure 2a-2c sono viste in alzato laterale secondo la traccia II-II ed in parziale sezione con alcune parti asportate per meglio illustrarne altre, del dispositivo di figura 1 in tre differenti posizioni operative;

- le figure 3a e 3b sono viste in alzato laterale secondo la traccia III-III ed in parziale sezione con alcune parti asportate per meglio illustrarne altre, del dispositivo di figura 1 in due differenti posizioni operative; e

- le figure 4a e 4b sono viste schematiche ed in alzato laterale di un particolare costruttivo del dispositivo in accordo con la presente invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, con 1 è complessivamente indicato un dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici.

In particolare, la presente invenzione viene impiegata per realizzare gli avvolgimenti dei rotori o degli statori di rispettivi motori elettrici.

Come visibile nella figura 1, il dispositivo 1 comprende un corpo mobile 2 presentante una porzione di guida 3 di almeno un filo di materiale conduttore 4, ad esempio rame, atto ad alloggiare il filo 4 attorno ad un supporto di sostegno.

Si noti che, nelle unite figure, il supporto di sostegno non viene illustrato in quanto di tipo noto e non facente parte della presente invenzione. Tale supporto di sostegno può essere ad esempio costituito da un'anima ferromagnetica di una rispettiva bobina sulla quale deve essere realizzato l'avvolgimento elettrico.

Preferibilmente, il corpo mobile 2 comprende un elemento tubolare 5 internamente cavo, preferibilmente un albero cavo, ed estendentesi lungo un rispettivo asse longitudinale X.

Vantaggiosamente, l'albero cavo 5 alloggia internamente due fili in materiale conduttore 4, ciascuno dei quali estendentesi lungo tutto lo sviluppo longitudinale dell'albero 5 stesso.

Si noti che la porzione di guida 3 presenta due porzioni sporgenti 3a, 3b, estendentesi perpendicolarmente da una estremità 5a dell'albero cavo 5, e ciascuna delle quali presentante un foro di uscita di un rispettivo filo 4. II corpo mobile 2 è parzialmente alloggiato in un telaio scatolare 6, dotato di una apertura di passaggio dell'albero cavo 5. In questa situazione, si noti che l'estremità 5a dell'albero 5 risulta essere disposta al di fuori del telaio scatolare 6. Dalla parte opposta dell'estremità 5a si sviluppa una porzione di coda 5b dell'albero cavo 5, anch'essa fuoriuscente dal telaio 6 ed atta all'inserimento dei due fili di materiale conduttore 4.

All'interno del telaio 6 sono alloggiati mezzi di movimentazione 7 del corpo 2, atti a movimentare il corpo 2 stesso secondo un moto combinato di traslazione 100 lungo l'asse X e di rotazione 101 attorno all'asse X.

In particolare, i mezzi di movimentazione 7 comprendono un albero motorizzato 8 da un apposito motore, atto a ruotare l'albero Θ stesso attorno ad un rispettivo asse longitudinale Y. Il motore è ad esempio costituito da un motore elettrico e non illustrato in quanto di tipo noto e non facente parte della presente invenzione.

Facendo sempre riferimento alla figura 1, si noti che l'albero motorizzato 8 presenta una prima estremità 8a accoppiabile al citato motore, ed una zona mediana 8c sulla quale è calettato un primo organo a camma 9.

Dalla parte opposta della prima estremità 8a dell'albero 8 si sviluppa una seconda estremità 8b, impegnata ad un secondo organo a manovella 10. In questa situazione, va rilevato che il primo organo a camma 9 risulta essere disposto tra la prima e seconda estremità 8a, 8b dell'albero motorizzato 8.

Con particolare riferimento alle figure 3a e 3b, il primo organo a camma 9 è costituito da una camma 11, rotante attorno all'asse longitudinale Y dell'albero motorizzato 8.

La camma 11 è calettata all'albero motorizzato 8 per ruotare con esso ed è alloggiato in un vano arcuato 13 di scorrimento definito da un rispettivo elemento seguicamma 12.

Vantaggiosamente due cuscinetti a rullini sono disposti sulla superficie interna del vano arcuato 13 in presa sulla camma 11.

Più in particolare, l'elemento seguicamma 12 presenta una porzione 12a conformata sostanzialmente a "C" definente internamente il citato vano arcuato 13 di scorrimento della camma 11.

Dalla parte opposta del vano arcuato 13 si sviluppa una porzione di innesto 14, dotata di un pattino di scorrimento 15.

L'elemento seguicamma 12 è inoltre accoppiato ad una guida verticale 16 per permettere una traslazione alternata rettilinea all'elemento 12 stesso.

In questo modo, a seguito della rotazione della camma 11, l'elemento seguicamma 12 viene movimentato in un moto a va e vieni, ovvero rettilineo periodico alternato, lungo una rispettiva direzione D perpendicolare all'asse longitudinale Y dell'albero.

Di conseguenza, come illustrato nelle figure 3a e 3b, l'elemento seguicamma 12 trasla tra una posizione sollevata (figura 3a) ed una posizione abbassata (figura 3b) .

Il primo organo a camma 9 è inoltre impegnato ad un gruppo di rotazione 17 del corpo mobile 2 atto a ruotare l'albero cavo 5 attorno al rispettivo asse longitudinale in due direzioni opposte tra loro.

Come illustrato in figura 1, il gruppo di rotazione 17 comprende un'asta fulcrata 18 in corrispondenza di una rispettiva zona mediana 18c per ruotare attorno ad un asse Z parallelo all'asse di rotazione X dell'albero cavo 5.

Con particolare riferimento alle figure 4a e 4b in cui è illustrata nel dettaglio l'asta 18, si noti che l'asta 18 presenta una prima estremità 18a dotata di una superficie arcuata 19 avente una dentatura 20, ed una seconda estremità 18d opposta alla prima estremità 18a. La porzione di innesto 14 dell'elemento seguicamma 12, ed in particolare il pattino di scorrimento 15, è alloggiato in una sede 21 ricavata sulla seconda estremità 18d dell'asta 18. In particolare, la sede 21 è conformata ad asola per permettere lo scorrimento assiale del pattino 15 durante la movimentazione dell'elemento seguicamma 12. Di conseguenza, a seguito del movimento dell'elemento seguicamma 12 lungo la citata direzione D, viene imposto un movimento oscillatorio all'asta 18 lungo una direzione arcuata indicata con A nelle figure 4a e 4b.

La dentatura 20 della superficie arcuata 19 è ingranata sempre in presa ad una corona dentata 22 calettata esternamente a detto albero cavo 5, per essere ruotata a seguito dell'oscillazione dell'asta 18 lungo la direzione A.

Vantaggiosamente, il movimento dell'asta 18, trasmesso attraverso la superficie 19 e la corona dentata 22, determina la rotazione dell'albero cavo 5 attorno all'asse di rotazione X in uno dei versi indicati in figura 1 con il numero 101.

Si noti che l'escursione del pattino 15 all'interno della sede 21, determina l’oscillazione dell'albero cavo 5. Di conseguenza, variando il posizionamento del pattino 15 all'interno della sede 21 è possibile regolare l'ampiezza dell'oscillazione dell'asta 18 e pertanto anche l'angolo di rotazione della corona dentata 22 e dell'albero cavo 5.

Con particolare riferimento alle figure 1 e da 2a a 2c, si noti che l’albero motorizzato 8 comprende una porzione a coda di rondine 23 avente asse di sviluppo longitudinale perpendicolare all'asse longitudinale Y dell'albero motorizzato 8 stesso.

Da parti opposte della porzione 23 si sviluppano rispettive estremità 23a, una delle quali è dotata di un pattino di scorrimento 24.

Di conseguenza, l'albero 8 ruota attorno al citato asse Y per movimentare il pattino di scorrimento 24 lungo un rispettivo percorso circolare.

II secondo organo a camma 10 è impegnato ad un gruppo di traslazione 25 dell'albero cavo 5 atto a movimentare l'albero 5 stesso lungo il citato asse X nella direzione indicata in figura 1 con il numero 100.

In particolare, il gruppo di traslazione 25 comprende un elemento di guida 26, preferibilmente costituito da un glifo scorrevole, dotato di una scanalatura di alloggiamento 27 avente sviluppo sostanzialmente rettilineo ed atto a contenere il pattino 24 dell'albero motorizzato 8.

Come visibile nella sequenza illustrata nelle figure 2a, 2b e 2c, durante la rotazione dell'albero motorizzato 8, il pattino 24 scorre nella scanalatura 27 in modo tale da imporre all'elemento di guida 26 un moto a va e vieni, con velocità variabile.

In altre parole, seguendo il percorso del pattino 24 lungo il proprio percorso circolare, l'elemento di guida 26 viene portato in maniera alternata verso l'estremità 5a dell'albero cavo 5 (figura 2b) e successivamente verso la porzione di coda 5b.

Vantaggiosamente, l'elemento di guida 26 è rigidamente associato al corpo mobile 2 per traslare il corpo mobile 2 stesso lungo la direzione rettilinea 100 in un moto alternato a va e vieni e ad una velocità variabile.

Di conseguenza, durante la rotazione dell'albero motorizzato 8, l'albero cavo 5 viene ruotato e contemporaneamente traslato ad opera della movimentazione del citato elemento di guida 26.

Vantaggiosamente, il pattino 24 è montato su una slitta 24a regolabile, in modo tale da poter variare il posizionamento del pattino 24 sul supporto 23.

In altre parole, la slitta 24a consente di variare la distanza tra il pattino 24 e la zona centrale della porzione 23 corrispondente all'asse di rotazione Y dell'albero motorizzato 8.

In questo modo, è possibile modificare il percorso circolare del pattino 24 durante la rotazione della porzione 23 con la conseguente modifica dello spostamento della guida 26 e dell'albero cavo 5 ad essa collegata.

Vantaggiosamente, postando il pattino 24 è possibile aumentare o diminuire la corsa dell'albero cavo 5 lungo la rispettiva direzione 100 di traslazione.

Preferibilmente, l'albero cavo 5 è dotato di almeno una guida scanalata 28, interposta tra la corona dentata 22 e la superficie esterna dell'albero cavo 5. Tale guida scanalata 28 permette all'albero cavo 5 di traslare lungo la direzione rettilinea 100 rispetto alla corona 22 e, nello stesso tempo, trasmette il moto di rotazione imposto dalla corona 22.

La guida scanalata 28 è preferibilmente costituita da una serie di sporgenze radiali 28a estendentesi dalla superficie esterna dell'albero cavo 5 ed aventi sviluppo corrispondente allo sviluppo longitudinale dell'albero 5 stesso .

Le sporgenze radiali sono scorrevoli in apposite cavità 28b ricavate in una zona anulare interna della corona 22, meglio visibile nella vista in sezione di figura 1. Può inoltre essere previsto un sistema idraulico di lubrificazione, non descritto ed illustrato in quanto di tipo noto, atto ad agevolare gli scorrimenti delle parti meccaniche in movimento. In particolare, tale sistema di lubrificazione può prevedere un bacino di raccolta e riciclo del liquido lubrificante per esempio mediante l'ausilio di una pompa.

Vantaggiosamente inoltre un dispositivo secondo il presente trovato può comprendere uno scambiatore di calore per raffreddare tramite l'olio di lubrificazione tutte le parti meccaniche in movimento.

In uso, si noti che l'albero motorizzato 8 impone la movimentazione combinata del corpo mobile 2 per mezzo dei due organi 9, 10.

Infatti, il primo organo a camma 9 provvede alla oscillazione dell'albero cavo 5 attorno al proprio asse X; contemporaneamente, il secondo organo a manovella 10 definisce il movimento di traslazione dell'albero cavo 5 lungo l'asse X.

Di conseguenza, l'albero cavo 5 movimenta le due porzioni sporgenti 3a lungo un moto rettilineo fino ad una posizione limite in allontanamento dal telaio 6. Successivamente l'albero cavo 5 viene ruotato per modificare la posizione angolare delle porzioni sporgenti 3a. A questo punto, le porzioni sporgenti vengono nuovamente traslate in avvicinamento al telaio 6 per essere ancora ruotate in un senso opposto a quello precedente. La rotazione nei due sensi indicati con il numero 101 in figura 1 sono dati dall'oscillazione lungo la direzione A dell'asta 18, mentre l'andamento a va e vieni in avvicinamento/allontanamento dal telaio 6 viene determinato dal moto alternato della guida 26.

Vantaggiosamente, si noti che l'intero dispositivo presenta dimensioni particolarmente contenute. Tale vantaggio è dato dalla struttura degli organi a camma 9, e manovella 10 e dai gruppi di rotazione e traslazione ad essi collegati.

Il cinematismo meccanico di movimentazione dell'albero cavo 5 risulta essere infatti di dimensioni e peso contenuto. Ne consegue inoltre un notevole risparmio in termini di consumo energetico e di costi di produzione. Un ulteriore importante vantaggio è dato dalla particolare versatilità dei mezzi di movimentazione 7, in grado di variare la corsa (movimento 100) e l'angolo (movimento 101) dell'albero cavo 5 in funzione delle dimensioni del filo 4 od in funzione del tipo di supporto sul quale devono essere realizzati gli avvolgimenti.

Infatti, come descritto in precedenza, regolando la posizione del pattino 15 all'interno della sede 21 è possibile modificare l'escursione dell'asta 18 e pertanto anche la rotazione della corona 22. In questa maniera viene regolata la rotazione dell'albero cavo 5. In aggiunta, regolando la posizione del pattino 24 all'interno della scanalatura 27 è possibile modificare l'escursione della guida 26 e pertanto anche la corsa dell'albero cavo 5 lungo la direzione 100.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la realizzazione di avvolgimenti elettrici, comprendente: - un corpo mobile (2) presentante una porzione di guida (3) di almeno un filo in materiale conduttore (4) per disporre detto filo (4) attorno ad un supporto di sostegno di una pluralità di spire; - mezzi di movimentazione (7) di detto corpo (2), per movimentare il corpo (2) stesso secondo un moto combinato di traslazione e rotazione; caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (7) comprendono un albero motorizzato (8) accoppiato ad un primo organo a camma (9) e ad un secondo organo a manovella (10); detto primo organo a camma (9) essendo impegnato ad un gruppo di rotazione (17) del corpo mobile (2), e detto secondo organo a manovella (10) essendo impegnato ad un gruppo di traslazione (25) del corpo mobile (2).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto albero motorizzato (8) comprende una prima estremità (8a) accoppiabile ad un rispettivo motore per ruotare l'albero (8) stesso attorno ad un rispettivo asse longitudinale (Y), ed una seconda estremità (8b), opposta alla prima (8a) ed impegnata a detto secondo organo a manovella (10); detto primo organo a camma (9) essendo associato ad una porzione mediana (8c) dell'albero motorizzato (8) disposta tra detta prima e seconda estremità (8a, 8b).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto primo organo a camma (9) comprende: una camma (11), rotante attorno a detto asse longitudinale (Y) dell'albero motorizzato (8); ed un elemento seguicamma (12), accoppiato a detta camma (11) e mobile in un moto a va e vieni lungo una rispettiva direzione (D) perpendicolare all'asse longitudinale (Y) dell'albero (8).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto elemento seguicamma (12) comprende: una porzione conformata sostanzialmente a "C" (12a) definente un vano arcuato (13) di scorrimento di detta camma (11)/ ed una porzione di innesto (14), estendentesi da parte opposta rispetto a detto vano arcuato (13), ed associata a detto gruppo di rotazione (17).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di rotazione (17) comprende un'asta (18) fulcrata in corrispondenza di una rispettiva zona mediana per ruotare attorno ad un asse (Z) parallelo ad un asse di rotazione (X) del corpo mobile (2); detta asta (18) presentando una prima estremità (18a) dotata di una superficie arcuata (19) avente una dentellatura (20), ed una seconda estremità (18d) opposta alla prima (18a); detta porzione di innesto (14) dell'elemento seguicamma (12) essendo alloggiato in una sede (21) ricavata sulla seconda estremità (18b) di detta asta (18) per imporre un movimento oscillatorio all'asta (18) stessa durante il moto a va e vieni dell'elemento seguicamma (12).
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero motorizzato (8) comprende una porzione (23) avente asse di sviluppo longitudinale perpendicolare all'asse longitudinale (Y) dell'albero (8); detta porzione (23) presentando ad una rispettiva estremità (23a) un pattino di scorrimento (24) mobile lungo un percorso circolare durante la rotazione dell'albero (8).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di traslazione (25) comprende un elemento di guida (26) presentante una scanalatura (27) di alloggiamento avente conformazione sostanzialmente rettilinea; detto pattino (24) essendo scorrevole in detta scanalatura (27) durante la movimentazione del pattino (24) lungo il percorso circolare per imporre all'elemento di guida (26) un moto a va e vieni.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto elemento di guida (26) è rigidamente associato a detto corpo mobile (2) per traslare il corpo mobile (2) stesso lungo una direzione rettilinea (100) in un moto alternato a va e vieni e ad una velocità variabile.
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo mobile (2) comprende un albero cavo (5) ed estendentesi lungo un rispettivo asse longitudinale (X) corrispondente a detta direzione rettilinea di movimentazione (100); detto filo (4) essendo alloggiato all'interno dell'albero cavo (5) per fuoriuscire da una estremità (5a) dell'albero cavo (5) stesso.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente quando dipende dalla rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto corpo mobile (2) comprende inoltre una corona dentata (22), calettata esternamente a detto albero cavo (5) ed ingranata alla dentatura (20) della prima estremità (18a) di detta asta (18); detta asta (18), durante il proprio movimento oscillatorio ruotando la corona dentata (20) e l'albero cavo (5) attorno a detto asse di rotazione (X).
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre almeno una guida scanalata (28), interposta tra detta corona dentata (22) e albero cavo (5) per permettere all'albero cavo (5) dì traslare lungo la direzione rettilinea (100) rispetto a detta corona (22) e per trasmettere la rotazione dalla corona (22) a detto albero cavo (5).