ITMI951452A1

ITMI951452A1 - Macchina elettrica, in particolare generatore di corrente trifase per autoveicoli

Info

Publication number: ITMI951452A1
Application number: IT001452A
Authority: IT
Inventors: Friedrich-Wilhelm Hoefer
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-06
Also published as: FR2722623A1; JP3769311B2; FR2722623B1; IT1275485B; DE4425000A1; KR960006199A; JPH0847186A; ITMI951452A0

Description

Macchina, elettrica, in particolare generatore di corrente trifase per autoveicoli

Stato della tecnica

L'invenzione prende spunto da una macchina elettrica, in particolare da un generatore di corrente trifase per autoveicoli con uno statore serrato in una carcassa in due parti, secondo il preambolo della rivendicazione 1. Dal modello di utilità DE 9107 542 è noto un generatore di corrente trifase di questo tipo, ove il pacco di lamierini è consolidato in sé mediante cordoni di saldatura sulla circonferenza esterna.

Dalla DE 41 21 734 Al è inoltre noto un generatore di corrente trifase nel quale soltanto alcune lamelle in lamiera centrali del pacco statorico sono dotate nella regione delle viti di serraggio di sagomature, alloggiate fra le metà di carcassa con superiici di appoggio e di centratura. Per il consolidamento del pacco di lamierini dello statore è inoltre noto, invece dei cordoni di saldatura, il fatto di rivettare insieme in più punti il pacco di lamierini sulla circonferenza esterna, o di unirlo reciprocamente a incastro tramite elevazioni a forma di scanalatura eseguite a stampo sulle singole lamelle.

Svantaggioso nelle soluzioni note è che il pacco di lamierini dello statore, in particolare nelle regioni del serraggio fra le due metà di carcassa della macchina, non è realizzato sufficientemente rigido nella regione delle viti di serraggio, cosicché tramite queste regioni di serraggio possono propagarsi eccitazioni di vibrazioni alla carcassa. Le vibrazioni provocate magneticamente, emesse verso l'esterno in questo modo sotto forma di onde sonore, formano per un campo di velocità di funzionamento della macchina più o meno grande un notevole livello di rumore supplementare, oltre ai rumori dei cuscinetti e di ventilazione.

Con la presente soluzione si mira a ridurre in larga misura il livello di rumore della macchina mediante un serraggio saldo dello statore fra le metà di carcassa della macchina, e con ciò a migliorare contemporaneamente il fissaggio del pacco di lamierini dello statore fra le due metà di carcassa nella regione delle viti di serraggio.

Vantaggi dell'invenzione

La macchina elettrica secondo invenzione con le caratteristiche qualif icanti della rivendicazione 1 ha il vantaggio che il pacco di lamierini dello statore forma nella regione delle superfici di appoggio e di centratura delle due metà di carcassa, mediante i rispettivamente due collegamenti longitudinali delle lamelle in lamiera realizzati quali cordoni di saldatura, un'unione di lamelle rigida, rispettivamente definita e serrata rigidamente fra le metà di carcassa mediante una vite di serraggio disposta simmetrica rispetto ad essa. Da ciò risulta ,quale ulteriore vantaggio che il pacco di lamierini dello statore non può più essere compresso elasticamente rispettivamente sulle superfici di appoggio e di centratura mediante le viti di serraggio delle due metà di carcassa, ma è alloggiato fra le due metà di carcassa con poca deformazione da serraggio. Inoltre, mediante questo consolidamento del pacco di lamierini del rotore per mezzo di cordoni di saldatura a coppie, è possibile un serraggio dello statore ad accoppiamento preciso, e una centratura radiale esente da gioco.

Mediante i provvedimenti illustrati nelle sottorivendicazioni risultano perfezionamenti vantaggiosi e miglioramenti delle caratteristiche indicate nella rivendicazione 1. Con ciò è particolarmente vantaggioso che le superfici di appoggio e di centratura siano realizzate su entrambe le parti di carcassa quali tratti di anelli circolari, e siano disposte rispettivamente simmetriche rispetto alle viti di serraggio. Per il fissaggio radiale dello statore risulta con ciò un'ulteriore possibilità vantaggiosa, mediante il fatto che su almeno una delle due metà di carcassa, simmetricamente rispetto alle viti di serraggio, i tratti di anello circolare della rispettiva metà di carcassa aderiscono con un accoppiamento stabile alla circonferenza esterna del pacco di lamierini del rotore, cosicché la metà di carcassa presenta nei suoi tratti di anello circolare con le superfici di centratura un maggior momento resistente contro le forze radiali rispetto alle regioni perimetrali delle metà di carcassa situate fra di essi.

Disegno

Esempi di esecuzione dell'invenzione sono raffigurati nel disegno e illustrati più dettagliatamente nella seguente descrizione. La figura 1 mostra una sezione longitudinale attraverso un generatore per autoveicoli con uno statore serrato secondo invenzione fra due metà di carcassa quale primo esempio di esecuzione, e la figura 2 un particolare di uno dei punti di serraggio dello statore, nonché la figura 3 un particolare dal pacco di lamierini dello statore con una coppia di cordoni di saldatura in sezione trasversale. La figura 4 mostra quale ulteriore esempio di esecuzione un punto di serraggio in sezione longitudinale e la figura 5 una vista anteriore secondo IV-IV della figura 4. La figura 6 mostra quale terzo esempio di esecuzione una vista in pianta sui punti di appoggio e di centratura di una metà di carcassa e la figura 7 mostra una sezione longitudinale di essa con una nervatura di irrigidimento secondo V-V dalla figura 6, nonché la figura 8 mostra una sezione longitudinale secondo VI-VI dalla figura 6.

Descrizione degli esempi di esecuzione

Il generatore di corrente trifase per autoveicoli raffigurato in sezione longitudinale nella figura 1 è costituito sostanzialmente da uno statore 10 sotto forma di pacco 11 di lamierini stratificato, che porta un avvolgimento 12 dello statore trifase ed è serrato fra le metà 13 e 14 di carcassa per mezzo di viti di serraggio 15. Le metà 13, 14 di carcassa formano sul lato frontale scudi nei quali è inserito sul lato dell'azionamento un cuscinetto 16 dell'azionamento relativamente grande, e sul lato delle spazzole un cuscinetto 17 dell'anello collettore più debole. Nello statore 10 è disposto un rotore 18 con poli a denti frontali, costituito da due dischi polari 19 e 20 a denti frontali e da un particolare 21 di guida del flusso, sul quale è applicato un avvolgimento di campo 22. Il rotore 18 con poli a denti frontali è calettato su un albero 23 del rotore, alloggiato nei due cuscinetti 16 e 17, e che presenta sul lato dell'azionamento un prolungamento filettato 24 per il fissaggio di una puleggia motrice. Sull'albero 23 del rotore è fissata su entrambi i lati del rotore 18 con poli a denti frontali rispettivamente una ventola 25 e 26 a disco per l'asportazione del calore dissipato del generatore di corrente trifase. All'estremità dell'albero 23 del rotore sul lato delle spazzole è fissata una disposizione di anello collettore per l'alimentazione dell’avvolgimento di campo 22, collegato tramite spazzole di carbone di un portaspazzole 27 con un regolatore 28, nonché con un'unità costruttiva raddrizzatrice non raffigurata, mediante la quale la corrente trifase generata viene trasformata in corrente continua per l'alimentazione della rete di bordo e di una batteria di accumulatori dell'autoveicolo. Il regolatore 28, nonché l'unità costruttiva raddrizzatrice, sono infine ancora circondati da un cappuccio 29 di copertura di forma cilindrica, parimenti fissato sulla metà 14 di carcassa sul lato delle spazzole, e che alloggia i collegamenti 30 elettrici del generatore .

La figura 2 mostra in un particolare un punto di serraggio del pacco 11 di lamierini fra le due metà 13 e 14 di carcassa, ove le lamelle Ila singole serrate del pacco di lamierini sono rispettivamente collegate rigidamente tra loro, rispettivamente simmetriche su entrambi i lati rispetto alla viti di serraggio 15, con un cordone di saldatura 32 nella regione delle superfici di appoggio 31 delle metà 13, 14 di carcassa. Mediante la sporgenza 33 assiale delle metà 13 e 14 di carcassa nella regione delle viti di serraggio 15 si ottiene che le superfici di appoggio 31, così come le superfici di centratura 34 riconoscibili nella figura 1, adiacenti radialmente ad esse, siano disposte rispettivamente simmetriche rispetto alle viti di serraggio 15 quali tratti di anelli circolari. Dalla figura 3 è riconoscibile, in un particolare del pacco 11 di lamierini in collegamento con la figura 2, che i cordoni di saldatura 32 sono sfalsati rispettivamente a coppie in direzione perimetrale su entrambi i lati delle viti di serraggio 15 per un passo dei denti, ad es. 10°, e decorrono paralleli uno all'altro. Inoltre è riconoscibile che i cordoni di saldatura 32 sono disposti in scanalature 35, disposte rispettivamente al disopra di un centro del dente delle singole lamelle dentate internamente. Così come le viti di serraggio 15, anche i cordoni di saldatura 32 decorrono perpendicolari ai lati frontali 11b del pacco 11 di lamierini. Poiché fra i due cordoni di saldatura 32 secondo la figura 3 sono disposti tre denti 36 dello statore dell'avvolgimento 12 trifase dello statore, risulta che il passo angolare dei cordoni di saldatura 32, ad es. con 20°, non è armonica rispetto al passo polare T del generatore.

Le figure 4 e 5 mostrano in un ulteriore esempio di esecuzione un particolare di un generatore di corrente trifase con un punto di serraggio dello statore, ove rispetto al primo esempio di esecuzione per particolari uguali sono stati utilizzati numeri di riferimento uguali. Soltanto le due metà 13 e 14 di carcassa sono ivi conformate leggermente diverse. Con ciò è essenziale che ivi avvenga un fissaggio radiale dello statore 10 sulle due metà 13, 14 di carcassa rispettivamente mediante un accoppiamento stabile, calettando le superfici di centratura 34 di diametro leggermente minore, applicate sulle metà 13 e 14 di carcassa simmetriche rispetto alle viti di serraggio 15 tramite un tratto 37 di anello circolare, sulla circonferenza esterna delle ,lamelle Ila in lamiera esterne del pacco 11 di lamierini. A tale scopo, nei tratti 37 di anello circolare delle superfici di centratura 34 le due metà 13, 14 di carcassa sono realizzate, mediante il rigonfiamento 38 radiale nella regione delle viti di serraggio 15, con un momento resistente maggiore contro le forze radiali rispetto alle regioni perimetrali 39 delle metà 13 e 14 di carcassa situate fra di essi.

Affinché da una parte le regioni perimetrali 39 delle metà 13, 14 di carcassa situate fra i punti di serraggio possano cedere elasticamente in direzione radiale alla calettatura delle superfici di centratura 34 sul pacco 11 di lamierini, e d'altra parte il calore dissipato possa essere asportato dal pacco 11 di lamierini mediante corrente d'aria, la parete delle metà 13 e 14 di carcassa circondante il pacco 11 di lamierini è dotata nelle regioni perimetrali 39 fra le superfici di centratura 34 di un traferro 40 verso la circonferenza esterna del pacco 11 di lamierini. Mediante il rigonfiamento 38 nei punti di serraggio del pacco 11 di lamierini il momento resistente radiale delle metà 13 e 14 di carcassa sulle superfici di centratura 34 è almeno doppio di quello delle regioni perimetrali 39 situate fra di esse.

Nelle figure da 6 a 8 è raffigurata quale ulteriore esempio di esecuzione una metà dello scudo sul lato dell'azionamento di un generatore di corrente trifase, cioè la parte, superiore della metà 13 di carcassa. Nella figura 6 è raffigurata una vista in pianta della metà 13 di carcassa con vista dal lato dello statore secondo VI-VI della figura 7. Nella figura 7 è raffigurata una sezione trasversale attraverso la metà 13 di carcassa secondo la linea VII-VII della figura 6, e nella figura 8 una corrispondente sezione trasversale attraverso la linea VIII-VIII della figura 6. Anche qui nei punti di serraggio è realizzata rispettivamente tramite un tratto 37 di anello circolare una superficie di appoggio e di centratura 31, 34 simmetrica rispetto alle viti di serraggio 15. I tratti 37 di anello circolare con le superfici di centratura 34 sono ivi collegati con il mozzo 42 del cuscinetto della metà 13 di carcassa per l'irrigidimento radiale, come nell'esempio di esecuzione secondo le figure 1 e 2, mediante raccordi 41 rivolti approssimativamente radialmente. I raccordi 41 sono ivi rispettivamente disposti a coppie e simmetrici ai due lati delle viti di serraggio 15. Fra i tratti 37 di anello circolare con le superfici di appoggio e di centratura 31, 34 la parte di carcassa è dotata sul lato frontale di aperture di ventilazione 43, 44 a forma di segmenti, ove le aperture di ventilazione 43 radialmente esterne sporgono fin nelle regioni perimetrali 39 disposte radialmente all'esterno per la riduzione del momento resistente radiale di queste regioni (vedi figura 8). Ivi la corrente d'aria può entrare attraverso le aperture di ventilazione 44 interne, essere convogliata verso la testa di avvolgimento dello statore 10 tramite una ventola radiale 26 applicata sul rotore della macchina, e da lì essere asportata verso l'esterno tramite le aperture di ventilazione 43 esterne, nonché attraverso il traferro 40 al disopra del pacco il di lamierini .

Nelle macchine elettriche di maggior potenza, nelle quali si trovano regioni perimetrali 39 più lunghe fra i punti di serraggio, può essere opportuno che la parete delle metà 13, 14 di carcassa - come raffigurato nella figura 6 - presenti nelle regioni perimetrali 39 situate fra i tratti 37 di anello circolare con le superfici di appoggio e di centratura 31, 34 un'ulteriore sporgenza radiale 45 rivolta verso l'interno, la quale serra ulteriormente radialmente e/o assialmente le lamelle frontali del pacco 11 di lamierini. Inoltre nella formatura delle metà 13, 14 di carcassa della macchina elettrica prodotte in pressofusione di alluminio può essere vantaggioso formare nella regione dei fori filettati 46 o fori passanti 47 per le viti di serraggio 15 - come raffigurato nelle figure 4 e 5 -rispettivamente un incavo 48 nel tratto 37 di anello circolare, cosicché in ciascuno dei tratti 37 di anello circolare la superficie di centratura 34 è suddivisa in due metà 34a di superficie di centratura disposte a distanza reciproca.

Per un serraggio dello statore ad accoppiamento preciso, con poca deformazione da serraggio, e il più possibile rigido contro l'eccitazione di vibrazioni l'invenzione non si limita agli esempi di esecuzione raffigurati. Così può essere eventualmente opportuno, invece dei Cordoni di saldatura 32 decorrenti assialmente, disposti a coppie, disporre questi ultimi decorrenti paralleli a coppie, ma incrociati assialmente, ove per l'ulteriore irrigidimento del pacco 11 di lamierini i cordoni di saldatura 32 paralleli a coppie vengono rispettivamente incrociati in senso opposto rispetto ai cordoni di saldatura a coppie adiacenti. Inoltre anche il numero dei fissaggi assiali e radiali dello statore 10 nelle metà 13 e 14 di carcassa può avvenire in regioni angolari differenti sulla circonferenza dello statore, ad es. con otto appoggi assiali e quattro punti di fissaggio radiali. Mediante i tratti 37 di anello circolare parzialmente rigidi e le regioni perimetrali 39 flessibili, nonché predisposte per la guida dell'aria di raffreddamento, disposte fra di essi risultano quali vantaggi rispetto al noto serraggio a 360° un appoggio dello statore resistente alle vibrazioni, compatto, e univoco per una trasmissione mirata della forza di serraggio, e un buon contatto per la trasmissione di calore dallo statore 10 alle -metà 13 e 14 di carcassa con contemporanea riduzione del rumore. La parziale tensione elastica assiale dello statore fra le metà 13 e 14 di carcassa rende inoltre possibile un accoppiamento esente da gioco senza accoppiamento bloccato forzato a caldo, oneroso e critico in caso di riscaldamento. Dilatazioni termiche differenti delle metà di carcassa, ad es. in alluminio, e dello statore 10, ad es. in lamiera d'acciaio, conducono, a causa delle regioni di scudo flessibili tra i punti di serraggio dello statore, a una minore deformazione dello statore in caso di variazione di temperatura. Infine anche la produzione del pacco 11 di lamierini e delle metà 13 e 14 di carcassa è più economica nell'esecuzione secondo invenzione rispetto alle soluzioni finora note, a causa di una miglior compensazione della tolleranza.

Invece dei cordoni di saldatura le lamelle in lamiera del pacco Il di lamierini possono essere collegate tra loro parzialmente rigide anche in altro modo mediante collegamenti longitudinali, ad es. tramite rivetti, incastro di rilievi eseguiti a stampo sulle singole lamelle, incollatura, e simili.

Claims

Rivendicazioni 1. Macchina elettrica, in particolare generatore di corrente trifase per autoveicoli con una carcassa in due parti avvitate insieme mediante viti di serraggio per il supporto del rotore e per il serraggio dello statore, il cui pacco di lamierini è costituito da singole lamelle collegate tra loro sulla circonferenza esterna mediante collegamenti longitudinali rigidi, in particolare mediante cordoni di saldatura, e che è alloggiato con almeno più lamelle singole della sua regione periferica esterna da superiici di appoggio e di centratura su almeno una delle due metà di carcassa, caratterizzata dal fatto che le lamelle (Ila) singole del pacco (11) di lamierini dello statore serrate fra le superfici di appoggio e di centratura (31, 34) delle due metà (13, 14) di carcassa sono collegate tra loro mediante rispettivamente almeno due collegamenti longitudinali simmetrici su entrambi i lati rispetto alle viti di serraggio (15) disposti a distanza esigua, preferibilmente cordoni di saldatura (32).
2. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i collegamenti longitudinali, realizzati preferibilmente quali cordoni di saldatura (32), hanno passo angolare disuguale in direzione perimetrale, e sono sfalsati su entrambi i lati rispetto alle viti di serraggio (15) di almeno approssimativamente un passo di dente, e decorrono paralleli uno rispetto all'altro.
3. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che i cordoni di saldatura (32) sono posati in scanalature (35), rispettivamente disposte sul diametro esterno del pacco (il) di lamierini al disopra di un centro del dente delle lamelle (Ila) singole dentate internamente.
4. Macchina elettrica secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che i cordoni di saldatura (32) decorrono perpendicolari assialmente ai lati frontali del pacco (11) di lamierini.
5 . Macchina elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il passo angolare dei cordoni di saldatura (32) non è armonico rispetto al passo polare T della macchina.
6. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le superfici di appoggio e di centratura (31, 34) sono realizzate (piali tratti (37) di anello circolare delle metà (13, 14) di carcassa, e disposte rispettivamente simmetriche rispetto alle viti di serraggio (15) ed ai cordoni di saldatura (32) a coppie.
7. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il fissaggio (34) radiale dello statore (10) è disposto sui tratti (37) di anello circolare, che poggiano con un accoppiamento stabile sulla circonferenza esterna del pacco (11) di lamierini dello statore.
8. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che l'almeno una metà (13, 14) di carcassa presenta nei tratti (37) di anello circolare delle superfici di centratura (34) un maggior momento resistente contro le forze radiali rispetto alle regioni perimetrali (39) delle metà (13, 14) di carcassa situate fra di essi.
9. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che il momento resistente radiale sulle superfici di centratura (34) è grande almeno il doppio delle regioni perimetrali (39) della metà (13, 14) di carcassa situate fra di esse.
10. Macchina elettrica secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzata dal fatto che la parete delle metà (13, 14) di carcassa circondante il pacco (il) di lamierini dello statore decorre nelle regioni perimetrali (39) fra le superfici di centratura (34) con un traferro (40) verso la circonferenza esterna del pacco (11) di lamierini.
11. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che i tratti (37) di anello circolare presentanti le superfici di centratura (34) per l'irrigidimento radiale della parte (13, 14) di carcassa sono collegate con un mozzo (42) del cuscinetto tramite raccordi (41) rivolti radialmente .
12. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che i raccordi (41) rivolti radialmente decorrono rispettivamente a coppie e simmetrici su entrambi i lati delle viti di serraggio (15).
13. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzata dal fatto che la metà (13, 14) di carcassa è dotata nelle sue regioni situate fra i tratti (37) di anello circolare con le superfici di appoggio e di centratura (31, 34) di aperture (43, 44) di passaggio dell'aria.
14. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che la parete della metà (13, 14) di carcassa presenta nelle regioni perimetrali (39) situate fra le superfici di appoggio e di centratura (31, 34) rispettivamente un'ulteriore sporgenza (45) rivolta radialmente verso l'interno, che serra ulteriormente radialmente e/o assialmente il pacco (11) di lamierini dello statore.