ITMI20112149A1 - Metodo perfezionato per rivestire con materiale plastico un rotore di un motore elettrico a magneti permanenti usato in una pompa per elettrodomestico e rotore cosi' ottenuto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto del presente trovato un metodo perfezionato per rivestire con materiale plastico, isolante ai fluidi, un rotore di un motore elettrico a magneti permanenti atto ad essere utilizzato in un fluido di pompaggio di una motopompa per un elettrodomestico come una lavastoviglie, secondo il preambolo della rivendicazione principale. Forma altresì oggetto del trovato un rotore per motore elettrico del tipo sopra citato secondo il preambolo corrispondente della rivendicazione principale.

Come à ̈ noto, un rotore di un motore elettrico di una motopompa usato, ad esempio, in una lavastoviglie potrebbe essere progettato per operare nel fluido acquoso di lavaggio con possibili additivi (detergenti, olii, grassi, ecc.). Poiché un tale rotore à ̈ costituito da un albero di trasmissione del moto (usualmente ottenuto con materiali resistenti all’attacco dei sopra citati fluidi, come acciaio inox o ceramica), e da un nucleo rotorico in ferro (generalmente laminato) per la chiusura del flusso magnetico cui sono associati magneti permanenti, à ̈ necessario provvedere ad una adeguata tenuta di tale rotore ai fluidi per evitare che esso perda le sue caratteristiche meccaniche ed elettriche nel tempo, se comprende componenti (il nucleo ed i magneti) che siano soggetti ad ossidazione (e quindi a deterioramento) qualora venissero a contatto con un fluido acquoso.

Per tale motivo sono note varie soluzioni atte a consentire l’isolamento del rotore da tale fluido. Una di esse à ̈ descritta in US2007/0210663 e nel suo parallelo testo europeo EP1841041 in cui si descrive un procedimento produttivo dove, con passi diversi e tra loro ben separati, si procede a rivestire il rotore con materia plastica isolante (che avvolge i suoi componenti). In particolare, dopo un primo stampaggio di tale materia attorno al nucleo rotorico e al suo interno, per vincolare l’albero rotorico a quest’ultimo, i magneti permanenti vengono inseriti in sedi circonferenziali opportunamente generate attorno al nucleo e quindi il tutto (nucleo e magneti) viene rivestito, con una successiva seconda fase di stampaggio, con la stessa materia plastica.

Nel testo si afferma che la materia plastica della seconda iniezione risulta virtualmente in pezzo con quello della prima iniezione. Tuttavia, tra i due strati di materia plastica à ̈ comunque presente una netta separazione dovuta al fatto che la seconda iniezione porta nuova materia plastica su uno strato già raffreddato e consolidato di altra materia plastica. Tale netta separazione può virtualmente portare ad infiltrazioni localizzate di fluido acquoso tra gli strati di materia plastica con possibili deterioramenti dei componenti del rotore sottostanti il secondo strato ed esposti a tale fluido.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di offrire un metodo per la realizzazione di rotori di motori elettrici per pompe atti ad essere immersi in un fluido acquoso e per ottenere un rotore di tale tipo che superi gli inconvenienti delle soluzioni e dei metodi noti dello stato della tecnica.

In particolare scopo del trovato à ̈ quello di offrire un metodo che consenta di ottenere un rotore del tipo citato che risulti rivestito da uno strato di materia resistente ai fluidi acquosi che sia omogeneo e che sia altamente compatto così da ottenere una ottimale protezione del rotore a tali fluidi.

Un ulteriore scopo à ̈ quello di offrire un metodo del tipo citato che sia di rapida realizzazione e che permetta di ottenere un rotore rivestito in modo efficace da uno strato di materia plastica protettiva in una sola fase di stampaggio nel processo produttivo.

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all’esperto del ramo vengono raggiunti da un metodo e da un rotore secondo le unite rivendicazioni.

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

le figure 1A, 1B, 1C mostrano in esploso e in vista prospettica varie configurazioni di realizzazione di una parte (nucleo e magneti) di un rotore da sottoporre al metodo secondo il trovato;

le figure 2A, 2B, 2C mostrano viste in sezione longitudinale di rotori corrispondenti alle parti mostrate nelle figure 1A, 1B, 1C ed ottenute secondo il trovato;

la figura 3 mostra una vista prospettica di un rotore ottenuto secondo il trovato;

le figure 4A, 4B, 4C, 4D, 4E mostrano in sezione longitudinale le varie fasi di attuazione del metodo di stampaggio (costampaggio) dei componenti con materia plastica secondo il trovato; e

le figure 5A e 5B mostrano rispettivamente un dettaglio di realizzazione di un rotore ottenuto secondo il trovato con un particolare ad esso associato.

Con riferimento alle citate figure, un rotore per un motore elettrico atto ad essere utilizzato in una pompa per elettrodomestico à ̈ indicato genericamente con 1 e comprende un nucleo rotorico 3 presentante un foro centrale assiale 3A atto a contenere un albero di trasmissione del moto o albero motore 5. Tale nucleo (3) supporta magneti permanenti 4 che, secondo la configurazione di progetto prescelto, possono essere posti su una superficie esterna 6 del nucleo 3, entro sedi 7 delimitate da spallamenti longitudinali 8, oppure entro cave 10 previste nel corpo 11 del nucleo 3. Le ultime due configurazioni vengono in particolare utilizzate nel caso di magneti a terre rare, mentre nel caso in cui i magneti sono in ferrite essi sono generalemente disposti (ad esempio, pre-incollati) sulla superficie esterna 6. La configurazione dei magneti 4 à ̈ generalmente a parallelpipedo nel caso di magneti a terre rare (figure 1B e 1C) e del tipo arcuato nel caso di magneti in ferrite (figura 1A).

Nelle varie figure à ̈ rappresentato un rotore 1 a sei poli con sei magneti qualora essi siano di terre rare (figure 1B e 1C) e con tre magneti a doppia polarità nel caso in cui essi siano in ferrite (figura 1A); tuttavia, le forme dei magneti, la loro disposizione ed il numero dei poli del rotore non sono da considerarsi vincolanti ai fini della presente invenzione.

Secondo il trovato, il rotore 1 à ̈ completamente rivestito da un materiale plastico che lo isola dal contatto con il fluido acquoso, in cui ruota, durante l'uso del motore (motopompa) a cui il rotore appartiene. Tale materiale isolante (resina plastica di tipologia in sà ̈ nota, come ad esempio polipropilene caricato con vetro o similari, definisce uno strato continuo 20 che avvolge il rotore in ogni suo componente e cioà ̈ il suo nucleo 3, i magneti 4 e le porzioni tra il nucleo e l'albero motore 5 ovvero la superficie 15 del foro 3A del nucleo 3 in cui à ̈ disposto l'albero suddetto.

Lo strato 20 non presenta zone di discontinuità e risulta essere un corpo compatto ed omogeneo che riveste il rotore soprattutto nelle sue parti (nucleo e magneti) soggetti a degrado se immersi in un fluido. Tale strato 20 quindi non può essere soggetto ad infiltrazioni di tale fluido proteggendo in modo ottimale il rotore ed in particolare il nucleo (3) in ferro ed i magneti (4) se a terre rare.

Il rivestimento di questi componenti à ̈ ottenuto con il metodo secondo il trovato. Esso metodo à ̈ attuato in uno stampo 22 presentante un primo semistampo 23 sul lato estrazione ed un secondo semistampo 24 sul lato iniezione. Il metodo realizzativo inizia con l'introduzione nel primo semistampo 23 del nucleo 3 con magneti preincollati 4 sulla sua superficie 6, se sono in ferrite, o anche senza che tali magneti siano associati al nucleo, nel caso i magneti suddetti siano di terre rare e nella configurazione 1C. In quest’ultimo caso, di seguito illustrato per convenienza di trattazione, i magneti 4 vengono inseriti nelle cave 10 dopo il posizionamento del nucleo 3 nel semi stampo 23.

Il nucleo 3 viene appoggiato assialmente su spine assiali mobili 26 presenti in sedi 27 nel semistampo lato estrazione 23; esse spine sono inizialmente bloccate nello stato di avanzamento massimo, dotate di estremità 28 preimbocco e battuta 29 per corrispondenti fori 30 presenti nel nucleo 3, ove, una volta inserite, opera un'azione di centratura radiale del nucleo oltre che di posizionamento assiale.

Nel semistampo dal lato iniezione 24 esistono corrispondenti spine mobili assiali 32 atte ad essere inserite in sedi 33, con estremità 35 aventi preimbocco e battura 36 atte a consentire il loro centraggio sul nucleo 3 alla chiusura dello stampo 22; tuttavia, tali spine 32 posseggono un minimo molleggiamento o movimento nelle relative sedi 33 al fine di tener conto della tolleranza sulla lunghezza assiale del nucleo 3.

All'inizio della fase di stampaggio, anche le spire 32 si trovano nello stato di avanzamento massimo.

Nei due semistampi, lato estrazione 23 e lato iniezione 24, sono anche presenti altre spine mobili assialmente 40, 42, inizialmente sempre nello stato di avanzamento massimo, che determinano il posizionamento assiale dei magneti 4 rispetto al nucleo 3. Le spine 42 dal lato iniezione (parte superiore dello stampo 24) sono anche mobili per tener conto della tolleranza sulla lunghezza assiale dei magneti 4.

In particolare se i magneti sono preincollati, come nella configurazione 1A, vanno in quasi appoggio su dette spine 40, mentre nel caso di nucleo can cave interne 10, i magneti sono preferibilmente inseriti automaticamente in queste ultime subito dopo aver caricato il nucleo 3 nel semistampo 23, trovando così un preciso riferimento assiale nelle spine sopra citate 40. Ovviamente, anche in quest'ultimo caso i magneti possono essere preincollati nelle cave 10 del nucleo 3 o tenuti in esse con altri sistemi in sà ̈ noti.

Infine, l'albero 5 viene inserito, passando nel foro 3A del nucleo 3 quando esso à ̈ già nello stampo 20 stampo che prevede fori di alloggiamento e centratura 46 e 47 in semistampi 23 e 24 per le estremità 5A, 5B di esso. L'albero 5 viene posizionato fisso assialmente nel semistampo lato estrazione 23 dove sono presenti estrattori 50; una contropunta 51 con molla (non mostrata) à ̈ invece presente sul semistampo dal lato opposto 24.

In tale posizionamento (rappresentato in figura 4A) à ̈ opportuno che esista un sufficiente spazio radiale tra albero 5 e nucleo 3 in modo che il materiale plastico possa riempirlo e dar luogo ad una migliore sigillatura del rotore. Ciò à ̈ ottenuto attraverso il posizionamento dell'albero entro il foro 46 del semistampo 23 e l'uso della contropunta 51.

A questo punto si chiude lo stampo (figura 4B), con il semistampo lato iniezione 24 che si muove verso l'altro semistampo 23; l'albero 5 si autocentra e successivamente anche le spine si accoppiano, centrandoli, con il nucleo 3 ed i magneti.

Con tutte le spine mobili 26, 32, 40,42 nella posizione avanzata in appoggio sui componenti del rotore, inizia il flusso del materiale plastico fuso dal lato iniezione 24 e procede nella cavità dello stampo 20 verso l'altro lato 23, cominciando a raffreddarsi e a bloccare in posizione gli inserti (nucleo 3, magneti 4 e albero 5) a partire dal semistampo di iniezione 24.

A questo punto, sotto il rigido controllo di una unità di controllo (non mostrata) che determina i tempi corretti di attuazione dell'iniezione, le spine mobili 32, 42 del solo semistampo lato iniezione 24 arretrano di qualche millimetro permettendo al flusso plastico, ancora in spinta di completare il riempimento degli spazi precedentemente occupati dalle spine stesse (figura 4C).

A seguire, e sempre sotto il controllo della unità di controllo, ad esempio a microprocessore, anche le spine 26 e 32, dal lato estrazione 23 vengono arretrate di qualche millimetro ed il flusso plastico va a riempire anche gli spazi lasciati liberi da tali spine. In tal modo si ha un rivestimento completo e continuo ed omogeneo del rotore con il materiale plastico (figura 4D).

Nella parte finale della fase di stampaggio, il flusso plastico viene tenuto sotto spinta mentre il materiale si solidifica nello stampo con tutte le spine 26, 32, 40, 42 retratte ed i componenti del rotore, escluso l'albero 5, tenuti in posizione dal solo materiale plastico praticamente quasi solidificato.

All'apertura dello stampo, il semistampo superiore (lato iniezione 24) si solleva, distaccandosi dal pezzo, e gli estrattori 50, posti nell'altro semistampo 23 spingono assialmente il rotore finito 1 verso l'esterno del semistampo lato estrazione 23 (figura 4E).

Al completamento del ciclo e a rotore estratto, tutte le spine mobili tornano nello stato di posizione avanzata e gli estrattori si ritraggono per il prossimo ciclo di stampaggio.

Da notare che il semistampo 23 può essere conformato in modo da creare, su un lato 3K del rotore (figura 5A e 5B) un alloggiamento 60 destinato per un successivo assemblaggio di un anello 61, in ceramica o materiale equivalente, atto a fungere da controfaccia di scivolo contro lo spallamento di un cuscinetto fisso, preposto al sostentamento del rotore in rotazione nella pompa. Tale alloggiamento 60 à ̈ delimitato da una pluralità di aggetti 62, sporgenti elasticamente da tale lato 3K del nucleo, elasticamente allontanabili e presentanti una estremità 63 a dentello (o semplicemente dentelli 63), ripiegata verso l'interno dell'alloggiamento 60. Tali aggetti 62 sono atti ad “agganciarsi†al bordo superiore 66 dell'anello 61 tramite i dentelli 63 una volta che esso à ̈ stato inserito nell'alloggiamento 60 così da ben trattenerlo assialmente in esso. Ulteriori protuberanze 67, opportunamente sporgenti da tale lato 3K presentano la funzione, quando inserite in sedi o gole 68 presenti nell'anello 61, di impedirne la rotazione nell’alloggiamento stesso.

La soluzione à ̈ di facile realizzazione e di affidabile utilizzo.

Sono state descritte varie forme di realizzazione del trovato. Altre ancora sono possibili e sono da ritenersi ricadere nell'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per rivestire in una unica fase di stampaggio con materiale plastico il rotore (1) di un motore elettrico a magneti permanenti (4) per una pompa per elettrodomestico, come una lavastoviglie o similare, in modo da isolarlo rispetto ai fluidi ad esso esterni, detto rotore (1) comprendendo un nucleo rotorico (3) a cui sono associati i magneti permanenti (4) ed un albero (5) di trasmissione del moto, detto metodo comprendendo l’inserimento dei componenti (3, 4, 5) del rotore (1) in uno stampo (22) presentante un semistampo sul lato estrazione (23) ed un semistampo sul lato iniezione (24) provvisti di corrispondenti spine mobili (26, 40; 32, 42) di centraggio di tali componenti, caratterizzato dal fatto che si prevede la chiusura dei due semistampi (23, 24) l’iniezione del materiale plastico in esso mantenendo dette spine (26, 32, 40, 42) inizialmente a contatto con tali componenti (3, 4,5), poi un successivo distacco ed arretramento delle spine (32, 42) dal lato iniezione ed in sequenza il distacco ed arretramento anche delle spine (26, 40) dal lato estrazione continuando, senza interruzioni, detta iniezione cosicchà ̈ tale materiale riempia gli spazi creati tra le spine e detti componenti così da avvolgerli completamente con uno strato continuo, e l’apertura finale dello stampo (22) con l’estrazione del rotore (1) rivestito in modo continuo ed omogeneo da tale materiale.
2. 2. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i magneti permanenti (4) sono associati al nucleo (3) del rotore prima del loro inserimento nello stampo (20).
3. 3. Metodo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che tali magneti (4) sono incollati ad una superficie esterna (6) del nucleo del rotore (3).
4. 4. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti magneti (4) sono inseriti in cave (10) del nucleo del rotore (3) dopo che questo à ̈ stato inserito nel semistampo lato estrazione (23) dello stampo (22) prima della chiusura di quest'ultimo.
5. 5. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che si prevede che il semistampo sul lato estrazione (23) presenta spine assiali mobili (26, 40) in posizione di completo inserimento in esso prima della chiusura dello stampo, su dette spine (26, 40) centrandosi il nucleo del rotore (3) ed i magneti (4) ad esso associati, le spine (26) per il nucleo (3) cooperando con sedi (30) presenti in detto nucleo.
6. 6. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'albero (5) viene posto nel nucleo del rotore (3) dopo che quest'ultimo à ̈ stato inserito nel semistampo sul lato estrazione (23) di tale stampo (22), detto albero essendo atto a cooperare con fori di alloggiamento e centratura (46, 47) dei due semistampi (23, 24) ed essendo mantenuto distante da una parete (15) di un foro (3A) del nucleo suddetto atto ad accogliere detto albero (5).
7. 7. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il semistampo sul lato iniezione (24) presenta spine assiali mobili (32, 42) atte a cooperare con il nucleo del rotore (3) e con i magneti (4) ad esso associati centrandoli prima o subito dopo la chiusura dello stampo (22), tali spine (32, 42) arretrando parzialmente, distaccandosi da tale nucleo (3) e magneti (4) dopo l'inizio di detta iniezione di materia plastica così da consentire a tale materia di avvolgere completamente dal lato iniezione detti componenti dopo il distacco di dette spine (32, 42) e prima dell'apertura di detto stampo.
8. 8. Metodo di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che dopo il distacco delle spine (32, 42) del semistampo sul lato di iniezione (24), mantenendo la materia plastica in fase di spinta nello stampo, si staccano dal nucleo (3) e dai magneti (4) anche le spine (26, 40) del semistampo sul lato estrazione, consentendo a tale materia plastica di avvolgere completamente detti componenti anche dal lato estrazione dopo il distacco di tali spine e prima dell'apertura dello stampo (22).
9. 9. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo stampo (22) viene aperto separando i suoi semistampi (23, 24) dopo che la materia plastica ha avvolto completamente tutti i componenti (3, 4, 5) del rotore (1) e dopo che tale materia si à ̈ raffreddata, detto rotore (1) essendo quindi espulso dallo stampo.
10. 10. Rotore per un motore elettrico a magneti permanenti per una pompa per elettrodomestico, come una lavastoviglie o similare, detto rotore comprendendo un nucleo rotorico (3) a cui sono associati i magneti permanenti (4) ed un albero (5) di trasmissione del moto, detto albero (5) essendo inserito in una sede (3A) del nucleo (3) suddetto, distante da una parete (15) di tale sede, detto rotore essendo ottenuto con il metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto rotore (1) à ̈ completamente rivestito da uno strato continuo ed omogeneo di materia plastica atto a proteggere i componenti (3, 4, 5) di tale rotore (1) dal contatto con un fluido acquoso quando il motore in cui à ̈ montato à ̈ in fase di utilizzo.
11. 11. Rotore di cui alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di presentare su un lato (3K) una pluralità di elementi aggettanti (62), ottenuti nella stessa fase di stampaggio, sporgenti elasticamente e dotati di estremità a dentello (63) in sottosquadra, atti a definire un alloggiamento (60) per un successivo inserimento ad aggancio rapido di una controfaccia di scivolo (61), anulare, in ceramica o materiale comunque idoneo, detta controfaccia (61) risultando così trattenuta assialmente, centrata radialmente, ed essendo previste ulteriori protuberanze (67) su detto lato (3K) atte ad impegnarsi in opportune sedi (68) presenti nella controfaccia (61) al fine di impedirne la rotazione di tale controfaccia nell’alloggiamento.