ITTO20070642A1 - Armatura per una macchina elettrica in c.c., in particolare statore per un motore brushless in c.c., e procedimento per la sua fabbricazione - Google Patents

Description

"Armatura per una macchina elettrica in c.c., in particolare statore per un motore brushless in c.c., e procedimento per la sua fabbricazione"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un'armatura per una macchina elettrica in c.c., in particolare uno statore per un motore brushless in c.c..

Più specificamente, l'invenzione riguarda un'armatura del tipo comprendente una struttura ferromagnetica realizzata con lamierini impaccati ed includente una porzione anulare ed una pluralità di denti essenzialmente radiali, angolarmente distanziati, i quali sporgono da detta porzione anulare, in modo tale per cui fra essi è definita una corrispondente pluralità di cave, ciascun dente recando un rispettivo avvolgimento.

Secondo la tecnica anteriore, i lamierini della struttura ferromagnetica sopra citata di una tale armatura vengono tranciati da fogli di materiale ferromagnetico. Ciascun lamierino è sagomato in modo tale che la porzione anulare della struttura ferromagnetica ed i denti radiali che sporgono da essa risultano realizzati integralmente in un sol pezzo .

In altri termini, detta struttura ferromagnetica di un'armatura secondo la tecnica anteriore è essenzialmente costituita da un singolo pacco di lamierini. Con siffatti lamierini, l'efficienza di tranciatura è piuttosto bassa poiché il materiale di sfrido che rimane inutilizzato può raggiungere circa il 60-70% dell'intero foglio utilizzato.

Inoltre, con tali armature la formazione di un rispettivo avvolgimento su ciascun dente richiede l'impiego di macchine avvolgitrici sofisticate e costose .

Uno scopo della presente invenzione è di realizzare un'armatura perfezionata per una macchina elettrica in c.c., in particolare uno statore per un motore brushless in c.c., nonché un metodo per la sua fabbricazione, che consentano di superare gli inconvenienti sopra delineati della tecnica anteriore.

Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione mediante un'armatura che presenta le caratteristiche definite nella rivendicazione 1, e con il metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 7.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, fornita puramente a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista prospettica di uno statore per un motore brushless in c.c. secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista prospettica di un lamierino di un elemento a dente di un'armatura secondo la presente invenzione;

la figura 3 è una rappresentazione schematica che mostra un modo di tranciare lamierini secondo la figura 2 da un foglio di materiale ferromagnetico;

la figura 4 è una vista prospettica del pacco di lamierini di un elemento a dente di un’armatura secondo la presente invenzione;

le figure 5 e 6 sono viste prospettiche di elementi a dente per un'armatura secondo la presente invenzione, prima e dopo essere stati provvisti di un rispettivo avvolgimento;

la figura 7 è una vista in pianta dall'alto dell'elemento a dente della figura 6;

la figura 8 è una vista in pianta dall'alto di un'armatura secondo la presente invenzione;

la figura 9 è una vista laterale dell'armatura mostrata nella figura 6;

la figura 10 è una vista in scala ingrandita di una porzione cerchiata ed indicata con X nella figura 8;

la figura 11 è una vista parziale in pianta dall'alto di un'altra armatura secondo l'invenzione.

Con riferimento al modo di realizzazione illustrato nella figura 1, un'armatura per una macchina elettrica in c.c., in particolare uno statore per un motore brushless in c.c., è indicata nel suo complesso con il numero di riferimento.

Lo statore 1 è destinato a cooperare con un rotore (non illustrato) che si estende radialmente intorno ad esso (rotore esterno).

Lo statore 1 comprende una struttura ferromagnetica 2, che è realizzata con lamierini impaccati e che comprende una porzione anulare 3 radialmente interna, ed una pluralità di denti 4 essenzialmente radiali, angolarmente distanziati , che sporgono verso l'esterno da detta porzione anulare 3, in modo tale per cui fra essi è definita una corrispondente pluralità di cave 5.

Ciascun dente 4 reca un rispettivo avvolgimento 6, realizzato con un tratto di conduttore elettrico isolato avvolto intorno ad un suo fusto intermedio (si voglia anche far riferimento alle figure 8 e 9).

Come apparirà più chiaramente dal seguito, in uno statore secondo la presente invenzione, la struttura ferromagnetica 2 è formata da una pluralità di elementi o gruppi a dente separati, quali quelli mostrati nelle figure 6 e 7. In tali figure un singolo elemento o gruppo a dente è stato contraddistinto con il numero di riferimento 4. Ciascun elemento o gruppo a dente 4 è realizzato essenzialmente come segue.

Con riferimento alle figure 2 e 3, una pluralità di lamierini 10 viene ottenuta mediante tranciatura da un foglio di materiale ferromagnetico (figura 3) secondo uno schema di tranciatura quale quello mostrato nella figura 3. Con tale schema di tranciatura, l'efficienza di tranciatura cresce ad oltre il 50%.

Un certo numero di lamierini identici 10 viene assemblato, in modo per sé noto, per formare un pacco indicato con 12 nella figura 4. Un tale pacco 12 forma il nucleo di un elemento o gruppo a dente 4 .

Per la forma peculiare di ciascun lamierino 10, un pacco 12 di tali lamierini presenta una porzione di radice 12a, una porzione intermedia o fusto 12b ed una porzione distale di testa 12c. Quest 'ultima presenta due porzioni laterali opposte indicate con 12d e I2e nella figura 4.

I lamierini 10 sono sagomati in modo tale che nella porzione di radice I2a di ciascun pacco 12 sono realizzate una prima formazione di accoppiamento di tipo maschio 12f, ed una formazione di accoppiamento rientrata, di tipo femmina, 12g. Il contorno della formazione di tipo maschio 12f di ciascun pacco corrisponde al profilo della formazione di tipo femmina 12g, in modo tale che la formazione maschio 12f di un pacco 12 è atta ad essere impegnata in accoppiamento nella formazione femmina I2g di un adiacente pacco 12, come è mostrato ad esempio nelle figure 8 e 10 e come verrà più chiaramente spiegato nel seguito.

Con riferimento alla figura 4, gli assi A e B delle formazioni 12f e, rispettivamente, 12g si estendono ad un angolo di 360°/N ove N è il numero di elementi a dente dello statore 1.

Nel modo di realizzazione illustrato nei disegni, lo statore 1 presenta N=12 denti 4, e così l'angolo fra gli assi A e B delle formazioni di accoppiamento 12f e 12g di ciascun elemento a dente 4 è pari a 360°/12=30°.

Come è mostrato nella figura 5, ciascun pacco 12 di lamierini 10 è provvisto di un esteso rivestimento 13 elettricamente isolante, preferibilmente realizzato con un materiale plastico sovrastampato. Il rivestimento 13 ricopre la maggior parte delle superficì di ciascun pacco 12 di lamierini, restando scoperte soltanto le formazioni di accoppiamento 12f e 12g e la superficie periferica della porzione di testa 12c del pacco.

Come è mostrato nella figura 6, un tratto di un conduttore elettricamente isolato 14 è avvolto intorno al fusto rivestito 12b del pacco 12 di lamierini, per formare l'avvolgimento 6.

Vantaggiosamente, integralmente con il rivestimento 13 di ciascun pacco di lamierini, lungo il lato terminale della porzione I2d del pacco è formata una sporgenza di ritegno 13a (figure 5 e 6) per ritenere un'estremità 14a del conduttore isolato 14.

L’altra estremità 14b di detto conduttore è convenientemente impegnata attraverso un'apertura di un'appendice sporgente 13b, realizzata integralmente con il rivestimento 13 del pacco, come è mostrato nelle figure 5 e 6.

Come appare in particolare nella figura 7, ai lati terminali opposti della porzione di testa I2c di ciascun elemento o gruppo a dente 4, sono realizzati un solco 15 ed una corrispondente sporgenza 16, presentanti forme complementari.

Come è mostrato nelle figure 8 e 10, nella condizione assemblata dello statore 1 la sporgenza 16 di elemento a dente 4 si impegna nel solco 15 dì un elemento a dente 4 adiacente.

I solchi 15 e le corrispondenti sporgenze 16 sono dimensionati in modo tale che gli elementi a dente 4 risultano assemblati fra loro con una leggera interferenza, in modo tale da assicurare che gli elementi a dente 4 siano strettamente interconnessi fra loro.

Dopo aver assemblato fra loro gli elementi a dente 4 per ottenere lo statore anulare 1 della figura 8, un'apertura 20 approssimativamente circolare risulta definita dalle porzioni di radice 12a interconnesse, detta apertura 20 essendo atta a ricevere un elemento ad albero (non illustrato).

Nella figura 11 è mostrata la struttura ferromagnetica di un'altra armatura secondo la presente invenzione, in cui gli elementi a dente presentano porzioni di testa 12c radialmente interne, e porzioni di radice I2a radialmente esterne. L'armatura secondo la figura 11 è destinata all’impiego in cooperazione con un rotore radialmente interno.

La descrizione che precede, mutatis mutandis, si applica anche all'armatura della figura 11.

Un'armatura secondo la presente invenzione presenta numerosi vantaggi.

Innanzitutto, come già menzionato più sopra, l'efficienza di tranciatura dei lamierini 10 dei denti è assai migliore che l'efficienza di tranciatura dei lamierini convenzionali.

Inoltre, in un'armatura secondo la presente invenzione le perdite di energia dovute a correnti parassite sono assai inferiori.

Un altro importante vantaggio dell'invenzione è che la realizzazione dì un rispettivo avvolgimento su ciascun singolo elemento a dente, prima che gli elementi a dente vengano assemblati fra loro, può essere compiuta assai più agevolmente e con meno vincoli sulla sezione del filo, il numero di spire e il tipo di connessione dell'avvolgimento (stella o triangolo).

Ovviamente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Sebbene nella precedente descrizione e nei disegni allegati si sia fatto primariamente riferimento ad un'armatura includente una porzione anulare con una pluralità di denti radiali sporgenti verso l'esterno, l'invenzione si applica altresì ad un'armatura in cui i denti si proiettano radialmente verso l'interno da una porzione anulare periferica della struttura ferromagnetica, come è stato brevemente descritto in relazione alla figura 11.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI l. Armatura (1) per una macchina elettrica in c.c., in particolare statore (1) per un motore brushless in c.c., comprendente una struttura ferromagnetica (2) realizzata con lamierini impaccati (10) ed includente una porzione anulare (3) ed una pluralità di denti essenzialmente radiali (4), angolarmente distanziati, che sporgono da detta porzione anulare (3), in modo tale per cui fra essi risulta definita una corrispondente pluralità dì cave (5), ciascun dente (4) recando un rispettivo avvolgimento (6); detta struttura ferromagnetica (2) essendo formata da una pluralità di elementi a dente separati (4), comprendenti ciascuno un rispettivo pacco (12) di lamierini (10) con una porzione di radice (12a), una porzione intermedia di fusto (12b) che reca il rispettivo avvolgimento (6), ed una porzione distale di testa (12c) ; detti elementi a dente (4) essendo interconnessi meccanicamente ed accoppiati magneticamente fra loro attraverso rispettive formazioni accoppiate (12f, 12g) delle loro porzioni di radice (12a), in modo tale per cui le porzioni di radice interconnesse (12a) degli elementi a dente (4) formano la suddetta porzione anulare (3) della struttura ferromagnetica (2).
2. 2. Armatura secondo la rivendicazione 1, comprendente N elementi a dente (4) angolarmente equidistanziati, in cui la porzione di radice (12a) di ciascun elemento a dente (4) presenta una prima formazione (12f) di tipo maschio ed una seconda formazione (I2g) di tipo femmina, che presentano forme essenzialmente complementari, e che sono angolarmente sfalsate di un angolo pari a 360/N gradi .
3. 3. Armatura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il pacco (12) di lamierini (10) di ciascun elemento a dente (4) è provvisto di un rivestimento elettricamente isolante (3) che lascia scoperte almeno le suddette formazioni di accoppiamento (12f, 12g).
4. 4. Armatura secondo la rivendicazione 3, in cui detto rivestimento (3) è realizzato con un sovrastampaggio di materiale plastico sul pacco (12) di lamierini (10).
5. 5. Armatura secondo la rivendicazione 4, in cui in ciascun elemento a dente (4) il materiale plastico sovrastampato (13) forma inoltre mezzi di ritegno (13a, 13b) per corrispondenti estremità (14a, 14b) dell'avvolgimento (6).
6. 6. Armatura secondo la rivendicazione 3 o 4, in ciascun elemento a dente (4) il materiale plastico sovrastampato (13) forma inoltre ulteriori formazioni di accoppiamento {15, 16) ad estremità opposte della porzione di testa (12c), in modo tale per cui nell'assemblaggio dell'armatura (1) le porzioni di testa (12c) degli elementi a dente (4) sono mutuamente accoppiate con un'interferenza.
7. 7. Procedimento per la fabbricazione di un'armatura (1) per una macchina elettrica in c.c., in particolare uno statore (1) per un motore brushless in c.c., comprendente le operazioni di predisporre una pluralità di elementi a dente separati (4) comprendenti ciascuno un rispettivo pacco (12) di lamierini ferromagnetici (10) presentanti una porzione di radice (I2a), una porzione intermedia di fusto (12b) ed una porzione distale di testa (12c); la porzione di radice (12a) essendo provvista di formazioni laterali di accoppiamento opposte (12f, 12g); avvolgere un tratto di un conduttore elettrico isolato, intorno alla porzione di fusto (12b) di ciascun elemento a dente (4) per formare un rispettivo avvolgimento (6) su di esso; e interconnettere meccanicamente le porzioni di radice (12a) di detti elementi a dente {4} accoppiando mutuamente le formazioni {12f, 12g) delle loro porzioni di radice (12a) in modo tale da formare una struttura ferromagnetica (2) includente una porzione essenzialmente anulare (3) che è formata dalle porzioni di radice interconnesse (12a) di detti elementi a dente (4) e da cui le porzioni di fusto (12b) degli elementi a dente (4) sporgono radialmente, definendo fra loro una corrispondente pluralità di cave (5).