ITRM970646A1 - Magnete di accensione per motori a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "MAGNETE DI ACCENSIONE PER MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

Campo della invenzione

Questa invenzione si riferisce generalmente a magneti e più particolarmente ad un magnete per il sistema di accensione di un motore.

Fondamento della invenzione

Tipicamente piccoli motori a due e quattro tempi sono dotati di volani e di accensioni a magnete. Un magnete è montato sul volano e il flusso del magnete viene portato infuori verso il raggio di lavoro del volano da espansioni polari realizzate di materiale magneticamente conduttivo. In questi sistemi, il modulo di accensione è montato come un complesso di statore in posizione fissa e comprende un nucleo a forma di U di materiale ma.gneticamente conduttivo, le cui estremità sono posizionate vicino al percorso delle espansioni polari sul volano. Il magnete sul volano rotante produce un campo magnetico attraverso il percorso di permeabilità fornito dal nucleo dello statore. Una o più bobine sono avvolte sul nucleo e quando il flusso passa attraverso il nucleo, nelle bobine viene generata,.una tensione. Questa tensione generata può essere accumulata in un condensatore e trasformata da un trasformatore . al potenziale necessario per l'accensione della miscela ariacarburante del motore.

Uno svantaggio di questo sistema è che il flusso viene generato nel nucleo,soltanto una volta-per ogni giro del volano. Ciò rappresenta approssimativamente 15-20° nei completi .360° dii un giro -di rotazione del volano. Il sistema è elettricamente basso durante il resto del ciclo. Un altro svantaggio è nel ..processo di fabbricazione che usualmente richiede che il magnete e un contrappeso...di controbilanciamento siano pressofusi ad inserto nel volano. Ciò provoca raffreddamento irregolare ..della fusione, -rappresenta tempo e costi di mano d'opera aggiuntivi e viene ad influenzare negativamente sulla resistenza e la integrità strutturale del volano.

In uno sviluppo più .recente, il magnete piuttosto che essere montato sul volano è stato montato su un nucleo in una posizione fissa.

Sommario della invenzione

La presente invenzione rappresenta un perfezionamento relativo .allo sviluppo più recente sopra descritto. In conformità alla presente invenzione, il magnete è montato su un nucleo in un modulo stazionario ubicato strettamente adiacente al volano. Il volano ha pareti e finestre o spazi alterni per aprire e chiudere il percorso di permeabilità durante la rotazione del volano. Impulsi di tensione in forma d'onda sinusoidale vengono generati in un circuito di carica sul nucleo per ciascun giro del volano.

Il circuito di carica preferibilmente è composto di due bobine e due diodi. Durante la metà positiva degli impulsi di onda sinusoidale, una delle bobine produce la tensione necessaria per caricare il condensatore di carica di accensione- -Durante la metà negativa degli impulsi, l'altra bobina carica una batteria. La batteria fornisce una sorgente di energia per altri dispositivi come motori di avviamento elettrici, solenoidi, microprocessori e motori ad avanzamento a passi.

Uno scopo di questa invenzione è fornire un magnete per un motore avente le anzidette caratteristiche e capacità.

Un altro scopo è fornire un magnete che è composto di semplici parti relativamente poche, è robusto e duraturo nel funzionamento, ed è semplice e dispendioso di fabbricazione e di assemblaggio.

Breve descrizione dei disegni

Questri ed altri scopi, caratteristiche e vantaggi della invenzione diverranno più chiari dalla seguente descrizione della forma di realizzazione e del modo migliore attualmente preferiti, specialmente quando considerati unitamente alle allegate rivendicazioni e agli annessi disegni, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di un piccolo motore avente un magnete a volano costruito in conformità alla.presente-invenzione.

La figura 2 è una vista da sopra con parti in sezione della struttura nella figura 1, presa lungo la linea 2-2 nella figura 3.

La figura 3 è una vista in sezione presa sulla linea 3-3 nella figura 2.

La figura 4 è una vista da sopra ingrandita della ruota di riluttanza del rotore del volano.

La figura 5 è una vista laterale della ruota di riluttanza della figura 4.

La figura 6 è una vista schematica.che mostra la configurazione elettronica e meccanica dell'invenzione, includente uno schema circuitale.

La figura 7 è una vista frammentaria che mostra i mezzi mediante i quali viene azionato il condensatore.

Descrizione dettagliata

Con riferimento ora più particolarmente ai disegni, e particolarmente alle figure da 1 a 4 degli stessi, il motore 20 è un piccolo motore a due o a quattro tempi del tipo usato per azionare ad esempio una tosaprati o spazzaneve. Il motore ha un volano 22 con un rotore 24 che è montato sul motore per rotazione assiale. Più specificatamente, il volano 22 ed il rotore 24 sono fissati a mezzo di un bullone 25 alla sommità di un albero a gomiti verticale 26 che è operativamente collegato a mezzo di un'asta ad un pistone (non mostrato) del motore.

Come mostrato nella figura 2, il motore 20 ha un magnete 27 a volano incorporante quest'invenzione che include il rotore 24, un modulo di statore 28 avente un nucleo 34 con bobine 36, 38, 40, 42 e 44 avvolte su di esso, e un magnete permanente 45. Le bobine 42 e 44 sono il primario ed il secondario di un eccitatore 46 per la candela di accensione SP.

Il rotore 24 comprende una ruota di riluttanza 47 generalmente circolare formata preferibilmente di una catasta laminata di dischi realizzati di materiale altamente permeabile magneticamente come, ad esempio, acciaio oppure una miscela metallica in polvere di ferro e fosforo. Il rotore 24 ha inoltre una piastra generalmente circolare 48 di acciaio, ad esempio, fissata alla superficie di sommità del corpo 49 della ruota 47. La piastra 48 è sagomata in modo da formare palette 50 piegate per produrre un flusso di aria di raffreddamento al motore, quando il rotore ruota.

La ruota 46 ha un orlo cilindrico integrale 52 che è perpendicolare al suo corpo 49. L'orlo 52 è dotato di tacche per fornire una pluralità di pareti o linguette 56 che si estendono assialmente e distanziate in modo uguale e circonferenzialmente. Le linguette 56 sono disposte in un cerchio formando segmenti di un cilindro concentrico con l'asse di rotazione del rotore e perpendicolare al corpo 49 della ruota, con spazi o traferri 60 che formano finestre fra linguette adiacenti.

Il nucleo 34 del modulo 28 di statore generalmente è a forma di U ed è montato in posizione fissa su una parete 66 del corpo del motore, su un lato del rotore 24. Il nucleo ha una prima estremità 68 ed una seconda estremità 70 che sono vicine al cerchio di linguette 56. Il nucleo 34 è realizzato di un materiale altamente magneticamente permeabile, come una pluralità di lastre di acciaio laminate. Le bobine di filo metallico 36-44, ciascuna comprendente una pluralità di spire di un filo metallico elettricamente conduttivo, come rame, sono avvolte attorno al nucleo. Il magnete 45 è montato sulla prima estremità 68 del nucleo fra il nucleo e il rotore. Il magnete è realizzato di quàls-i-asi idoneo materiale magnetico come, ad esempio, neodimio, ed è generalmente di forma rettangolare, avente preferibilmente le dimensioni di 9x9x5 millimetri. Lo spazio fra il magnete 45 e il cerchio delle facce esterne delle linguette 56 e similmente lo spazio fra la seconda estremità 70 del nucleo 34 e il cerchio delle facce esterne delle linguette, è nell'ordine di circa 0,3 millimetri per formare un traferro molto piccolo .

La distanza arcuata fra il magnete 45 e la seconda estremità 70 del nucleo 34, è sostanzialmente uguale alla distanza arcuata fra linguette adiacenti 56, di modo che quando una linguetta è opposta al magnete, la linguetta adiacente successiva è opposta alla seconda estremità 70 del nucleo, momento in cui il percorso di permeabilità da una estremità 68 del nucleo all'altra estremità 70 del nucleo passa attraverso la ruota 47 del rotore, come mostrato dalla linea tratteggiata 76 nella figura 2. Il magnete 45 è nel percorso di permeabilirà. Quando uno spazio 60 fra linguette è opposto al magnete 45, lo spazio immediatamente adiacente 60 è opposto alla seconda estremità 70 del nucleo, interrompendo così il percorso di permeabilità, per cui il flusso magnetico nel nucleo 34 viene a mancare. Così, quando il rotore è in rotazione, le linguette 56 e gli spazi 60 forniscono pareti e finestre o traferri..che alternativamente realizzano ed interrompono il percorso di permeabilità, producendo una forma d'onda sinusoidale alternata ed impulsi di tensione nelle bobine 36-44. L'onda sinusoidale è continua e si ripete durante la rotazione del volano. La stessa forma d'onda verrà prodotta in tutte le bobine 36-44.

Piuttosto che realizzare la spaziatura fra le estremità del nucleo uguale alla spaziatura fra linguette adiacenti, la spaziatura fra le estremità del nucleo potrebbe essere qualsiasi multiplo della spaziatura fra linguette adiacenti.

Una piastra di copertura 77 è fissata al corpo del motore e racchiude il rotore 24, il nucleo 34, le bobine 36-44 e il magnete 45. Aria viene fatta entrare attraverso aperture 78 nella piastra di copertura 77.

Nell'uso, durante la operazione del motore 20 le linguette 56 e gli spazi 60 del rotore 24 realizzano ed interrompono rapidamente il percorso di permeabilità diverse volte durante ciascun giro del rotore 24 del volano, producendo impulsi di tensione nelle bobine 36-44. Il percorso di permeabilità si estende da linguetta a linguetta attraverso la porzione non intaccata del rotore fra linguette durante gli interi 360° di rotazione del rotore.

Con riferimento alla figura 6, la bobina 36 è la bobina di carica di accensione che è collegata ad un condensatore 80 attraverso un diodo 82 che rettifica a semi-onda la uscita di corrente, di modo che il condensatore viene caricato con i semi-cicli positivi soltanto della corrente alternata. La bobina 36 di carica di accensione ha preferibilmente un grande numero di spire, ad esempio 2500, di filo metallico fine, per generare i circa 300 volt necessari per caricare il condensatore.

La bobina 38 è la bobina di carica della batteria che è collegata ad una batteria 84 attraverso un diodo 86 che rettifica a semi-onda la uscita di corrente, di modo che la batteria viene caricata con i semi-cicli negativi soltanto della corrente alternata. La bobina 38 di carica della batteria preferibilmente ha spire in numero minore, ad esempio 25-50, di un filo metallico di diametro più grande per produrre una serie di impulsi di circa 12 volt per caricare la batteria. La batteria fornisce così una sorgente costante di energia che può essere usata per motorini di avviamento elettrici, solenoidi, microprocessori, motori ad avanzamento a passi ed altri dispositivi.

La bobina 40 è la bobina di scatto che risponde ad un singolo impulso magnetico per ciascun giro del volano. Ciò può essere compiuto a mezzo di un sensore montato vicino alla periferia del volano con una marcatura appropriata sul volano che viene rivelata dal sensore. Ciò può anche essere compiuto come mostrato nella figura 7, dove una linguetta 89 del rotore del volano ha un gambo di acciaio stampato liscio 90. La bobina di scatto può essere montata su un elemento strutturale fisso 92 molto vicino al percorso circolare del gambo 90. Il flusso magnetico passa dal magnete 45 attraverso il traferro alla linguetta 89, lungo il gambo 90 e attraverso il traferro alla bobina di scatto 40, e quindi a mezzo del percorso d'aria al nucleo 34. Ciò produrrà un impulso nella bobina 40 per ogni 360° di rotazione del volano, sufficiente per far scattare il condensatore in un tempo appropriato in modo da eccitare la bobina primaria 42 dell'eccitatore 46 per la candela di accensione SP. La seconda bobina 44 dell'eccitatore produce una tensione sufficientemente elevata per produrre la scintilla.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Magnete a volano per un motore comprendente: un rotore del volano montato per rotazione assiale e avente un orlo di materiale magneticamente permeabile, un nucleo di materiale magneticamente permeabile avente estremità prima e seconda disposte adiacente a detto orlo su punti circonferenzialmente distanziati, una prima bobina avvolta su detto nucleo, una seconda bobina avvolta su detto nucleo, detto orlo essendo atto a definire almeno una porzione di un percorso di permeabilità fra le estremità del nucleo, un magnete in detto percorso di permeabilità e fissato relativamente a detto nucleo, detto orlo essendo interrotto su punti circonferenzialmente distanziati per fornire pareti e spazi che effettuano ed interrompono alternativamente detto percorso di permeabilità quando detto rotore sta ruotando per produrre impulsi multipli di tensione in forma d'onda sinusoidale in ciascuna bobina e una uscita di corrente alternata da ciascuna bobina, un primo ricevitore collegato elettricamente a detta prima bobina un secondo ricevitore collegato elettricamente a detta seconda bobina, mezzi per rettificare a semi-onda la uscita di corrente alternata da detta prima bobina, di modo che detto primo ricevitore viene caricato con i semicicli positivi soltanto della uscita di corrente alternata da detta prima bobina, e mezzi per rettificare a semi-onda la uscita di corrente alternata da detta seconda bobina, di modo che detto secondo ricevitore viene caricato con i semi-cicli negativi soltanto della corrente alternata da detta seconda bobina.
2. 2. Magnete a volano secondo la rivendicazione 1, in cui uno di detti ricevitori è un condensatore e l'altro di detti ricevitori è una batteria.
3. 3. Magnete a volano secondo la rivendicazione 2, includente inoltre un eccitatore per una candela di accensione, e mezzi per far scattare detto condensatore per eccitare detto eccitatore.
4. 4. Magnete a volano secondo la rivendicazione 3, in cui detto magnete è montato su detta prima estremità del nucleo, e detto magnete e detta seconda estremità del nucleo sono montati strettamente adiacenti a detto orlo in relazione circonferanzialmente distanziata per fornire traferri fra detto magnete e detto orlo e fra detta seconda estremità del nucleo e detto orlo.
5. 5. Magnete a volano secondo la rivendicazione 4, in cui la distanza arcuata fra detto magnete e detta seconda estremità del nucleo è un multiplo della spaziatura arcuata fra dette pareti.
6. 6. Magnete a volano secondo la rivendicazione 4, in cui la distanza arcuata fra detto magnete e detta seconda estremità di detto nucleo è uguale alla spaziatura arcuata fra dette pareti.
7. 7. Magnete a volano secondo la rivendicazione 6, in cui detto rotore, che include detta porzione di corpo pricipale e detto orlo è di costruzione integrale, monolitica ed è realizzato di materiale magneticamente permeabile.
8. 8. Magnete a volano secondo la rivendicazione 7, in cui detti traferri sono nell'ordine di circa 0,3 millimetri