BRPI0804939A2 - máquina elétrica - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica, em particular, a um dispositivo de arranque (10) para uma máquina de combustão interna de um veículo automotor, com um estator (28, 31, 34) e com um rotor (37), sendo que, o enrolamento do estator (34) e<sym>ou o enrolamento do rotor (49) apresentam condutores de alumínio, que estão conectados a partes da máquina de cobre condutoras de corrente. Para impedir a corrosão, nas extremidades dos condutores de alumínio (50) na área de sua ligação com partes da máquina de cobre condutoras de corrente é sugerido que, as extremidades dos condutores de alumínio (50) estejam fechadas, respectivamente, com uma seção de condução de cobre, de preferência, em forma de uma luva de contato (51), e essas seções de condução, então, são ligadas elétrica ou mecanicamente com a outra parte da máquina condutora de corrente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA ELÉTRICA".

Estado da Técnica

A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica de acordocom o gênero da reivindicação independente.

Da patente DE-GBM 74 40 605 já é conhecida uma máquinaelétrica, cujo estator e/ou rotor apresentam enrolamentos de alumínio, queem virtude dos custos de material menores em relação ao cobre podem serfabricados mais em conta, e possuem um peso menor. A potência máxima aser obtida, neste caso, se reduz na verdade de modo recíproco, em relaçãoàs resistências específicas de alumínio e cobre, o que, todavia, pode sercompensado por uma seção transversal do condutor maior sem aumento depeso e com aumento apenas insignificante do tamanho de construção. Aspossibilidades de emprego de enrolamentos de motor de alumínio, nestecaso, estão em particular, em máquinas de potência menor.

Uma dificuldade no emprego de alumínio para enrolamentos demotor, contudo, consiste no fato de que, as extremidades do enrolamentoprecisam ser ligadas com outras partes da máquina condutoras de corrente,que são constituídas de cobre. Esses pontos de contato entre cobre e alu-mínio, em virtude dos potenciais padrão distintos dos dois materiais, estáoarriscados à corrosão. Isto vale, em medida especial, para as ligações decobre e alumínio desse tipo, que são expostas ao perigo de corrosão au-mentado, por exemplo, devido à atuação de umidade e/ou de calor na áreados pontos de contato. Um potencial de corrosão aumentado desse tipo e-xiste em máquinas elétricas, que são empregadas no compartimentò do mo-tor de veículos automotores, como é o caso, por exemplo, em dispositivosde arranque para máquinas de combustão interna, de tal modo que nestecaso, precisam ser tomadas medidas adicionais para a redução da corro-são.

Para a redução dos problemas da corrosão e para a redução daresistência à passagem elétrica no ponto de ligação de condutores de alu-mínio de um enrolamento para lamelas de cobre do comutador de uma má-quina elétrica, na patente JP-06253507 já foi sugerido aplicar na área desolda do comutador uma camada intermediária de um material macio comcondutividade elétrica, que em sua capacidade de processamento se situeentre aquela do cobre e do alumínio, e que seja apropriado para soldagenspor ultra-som. Por meio de uma camada intermediária desse tipo deve sereliminado o problema de contato na ligação dos metais cobre e alumínio.Todavia, o perigo de corrosão no ponto de ligação, neste caso, não é consi-derado.

Uma solução relativamente insatisfatória para o contato de ma-teriais de cobre e alumínio também é conhecida da patente FR-PS 978 953,na qual é sugerido comprimir as extremidades do condutor de um enrola-mento de alumínio, a serem ligadas com as lamelas de cobre de um comu-tador, em fendas do comutador, e reter e contatar por meio de aperto domaterial de cobre do comutador. Por meio dessas medidas obtém-se, naverdade, um aperfeiçoamento do contato e uma redução do perigo de corro-são em relação a uma ligação superficial dos condutores de alumínio com ocomutador, todavia, os problemas de corrosão, em princípio, continuam aexistir, uma vez que a superfície do comutador não pode ser coberta poruma camada de proteção ou similar.

Revelação da Invenção

A máquina elétrica de acordo com a invenção, com as caracte-rísticas da reivindicação independente, por sua vez, tem a vantagem que,existem materiais iguais nas extremidades dos condutores de enrolamento edas partes da máquina condutoras de corrente a serem ligadas com elaselétrica ou mecanicamente, de tal modo que os problemas de corrosão e decontato apresentados não ocorrem de maneira nenhuma. O ponto de conta-to crítico na extremidade dos condutores de alumínio é montado longe doponto de ligação no motor, por exemplo, no comutador, em uma área, ondepode ser aplicada uma proteção contra corrosão duradoura e segura, semafetar a ligação elétrica.

É particularmente vantajoso se, uma seção do condutor de co-bre na extremidade do condutor de alumínio for executada como luva decontato, na qual a extremidade descascada do condutor de alumínio estáencaixada, for fixada nela e contatada com fecho devido à forma e/ou comfecho devido à força. O comprimento dessa seção do condutor de cobre édimensionado de tal modo que, podem ser realizadas flexões necessáriasna extremidade do condutor fora da zona de ligação, na área da seção docondutor de cobre, e a ligação com as lamelas do comutador, que ocorre, depreferência, por meio de soldagem, fica na área da seção do condutor decobre. Assim, nessa área arriscada à corrosão resulta uma ligação de puracobre com cobre, que evita as dificuldades assinaladas.

Um primeiro processo apropriado, para a ligação das extremida-des dos condutores de alumínio com as seções do condutor de cobre con-siste em soldar as duas extremidades entre si. Um outro processo vantajosopara a ligação dessas duas extremidades consiste no emprego de uma liga-ção de enrugamento, que com respeito ao dispêndio de produção pode servantajosa. Em ambos os casos é possível, neste caso, montar o ponto deligação crítico entre os diversos materiais alumínio e cobre, longe do pontode contato propriamente dito na máquina elétrica, em particular, longe docomutador da máquina, e proteger com segurança contra corrosão o pontode ligação por meio de um revestimento isolante elétrico.

Outras particularidades vantajosas da invenção resultam dasreivindicações subordinadas, e da descrição de um exemplo de execução.

Breve Descrição dos Desenhos

Um exemplo de execução da invenção está representado nosdesenhos, e será esclarecido em detalhes na descrição a seguir.

São mostrados:

Na figura 1 um corte longitudinal de uma máquina elétrica naexecução como um estator para uma máquina de combustão interna,

Na figura 2 um corte longitudinal esquematizado do ponto deligação entre a extremidade de um condutor de alumínio de um enrolamentoe uma seção do condutor de cobre, na forma de uma luva encaixada e

Na figura 3 uma representação esquematizada da conexãode acordo com a invenção de um condutor de alumínio de um enrolamentodo rotor às lamelas do comutador de uma máquina elétrica.Forma de Execução da Invenção

Na figura 1 está representado um dispositivo de arranque 10.Esse dispositivo apresenta um motor de arranque 13 e um relê de engate16. O motor de arranque 13 e o relê de engate 16 estão fixados em umachapa do mancai de acionamento 19 comum. Funcionalmente, o motor dearranque 13 serve para o propósito de acionar um pinhão de giro 22, se forengrenado na coroa dentada 25 da máquina de combustão interna não re-presentada aqui.

O motor de arranque 13 apresenta como carcaça um tubo depólo 28, que em sua circunferência interna traz sapatas de pólo 31, que sãoenvolvidas, respectivamente, por um enrolamento do excitador 34. No localdas sapatas de pólo 31 e do enrolamento do excitador 34 também pode o-correr uma excitação magnética permanente da máquina. Por sua vez, assapatas de pólo 31 circundam um induzido 37, que apresenta um pacote doinduzido 43 formado de lamelas 40, e um enrolamento do induzido 49 dis-posto nas ranhuras 46. O pacote do induzido 43 é comprimido sobre umeixo de acionamento 44. Na extremidade do eixo de acionamento 44 afasta-da do pinhão de 22, além disso, está colocado um comutador 52, que é for-mado, entre outras coisas, de lamelas do comutador 55 individuais. As la-melas do comutador 55 estão ligadas elétricamente com o enrolamento doinduzido 49 de forma conhecida, de tal modo que, durante a energizaçãodas lamelas do comutador 55 através das escovas de carvão 58, resulta ummovimento de rotação do induzido 27 no tubo do pólo 28. Uma alimentaçãode corrente 61 disposta entre o relê de 16 e o motor do estator 13 alimenta,no estado de ligação, tanto as escovas de carvão 58 como também o enro-lamento do excitador 34 com corrente. O eixo de acionamento 44 está apoi-ado em um mancai de deslizamento 67 no lado do comutador com um pinodo eixo 64, o qual, por sua vez, está seguro fixamente em uma tampa domancai do comutador 70. A tampa do mancai do comutador 70, por sua vez,é fixada na chapa do mancai de acionamento 19, por meio de âncoras detração 73, que estão dispostas de forma distribuída através da circunferên-cia do tubo do pólo 28 (parafusos, por exemplo, 2, 3 ou 4 peças). Neste ca-so, o tubo do pólo 28 se apoia na chapa do mancai de acionamento 19, e achapa do mancai do comutador 70, no tubo do pólo 28.

Na direção de acionamento, ao induzido 37 está conectada umaroda solar 80, que é parte de uma engrenagem planetária 83. A roda solar80 está envolvida por várias rodas planetárias 86, normalmente três rodasplanetárias 86, que estão apoiadas em pinos do eixo 92 por meio de man-cais de rolamento 89. As rodas planetárias 86 rolam em uma roda oca 95,que está apoiada no tubo de pólo 28 no lado externo. Na direção do lado desaída de movimento, às rodas planetárias 86 está conectado um suporteplanetário 98, no qual são recebidos os pinos do eixo 92. Por sua vez, o su-porte planetário 98 está apoiado em um mancai intermediário 101 e em ummancai de deslizamento 104 disposto nele. O mancai intermediário 101 éexecutado em formato de pote de tal modo que nele são recebidos, tanto osuporte planetário 98, como também as rodas planetárias 86. Além disso, nomancai intermediário 101 em formato de pote está disposta a roda oca 95,que é fechada, por fim, por uma tampa 107 em relação ao induzido 37.Também o mancai intermediário 101 está apoiado com sua circunferênciaexterna no lado interno do tubo de pólo 28. Contudo, ao invés de uma en-grenagem planetária, também pode ser realizado um acionamento diretopara a coroa dentada 25.

Na extremidade do eixo de acionamento 44 afastada do comu-tador 52, o induzido 37 apresenta um outro pino do eixo 110, que do mesmomodo, é recebido em um mancai de deslizamento 113. O mancai de desli-zamento 113, por sua vez, é recebido em um furo central do suporte plane-tário 98. O suporte planetário 98 está ligado, em peça única, com o eixo desaída de movimento 116. Esse eixo de saída de movimento 116 está apoia-do, com sua extremidade 119 afastada do mancai intermediário 101, em umoutro mancai 122, que está fixado na chapa do mancai de acionamento 19.O eixo de saída de movimento 116 está dividido em diversas seções: assimà seção, que está disposta no mancai de deslizamento 104 do mancai in-termediário 101, se segue uma seção com uma denominada denteação reta125 (denteação interna), que é parte de uma chamada ligação de cubo eeixo. Neste caso, a ligação de cubo e eixo 128 possibilita o deslizamentoaxial em linha reta de um arrasto 131. Esse arrasto 131 é um prolongamentoem forma de luva, que é em peça única com um anel externo 132 em forma-to de pote da roda livre 137. Essa roda livre 137 (bloqueio de direção) éconstituída, além disso, do anel interno 140, que está disposto radialmentedentro do anel externo 132. Entre o anel interno 140 e o anel externo 132estão dispostos corpos de aperto 138. Na atuação conjunta com o anel in-terno e o anel externo, esses corpos de aperto 138 impedem uma torçãorelativa entre o anel externo e o anel interno em uma segunda direção. Emoutras palavras: a roda livre 137 possibilita um movimento relativo entre oanel interno 140 e o anel externo 132 somente em uma direção. Nesse e-xemplo de execução o anel interno 140 é executado em peça única com opinhão de giro 22 e sua denteação 143 (por exemplo, denteação inclinadaexterna).

A título de complementação aqui será aprofundado ainda sobreo mecanismo de engrenagem. O relê de engate 16 apresenta um pino 150,que é um contato elétrico, e que está conectado ao polo positivo de umabateria elétrica do dispositivo de arranque, que não está representada aqui.

Esse pino 150 é conduzido através de uma tampa do relê 153. Essa tampado relê 153 fecha uma carcaça do relê 156, que está fixada por meio de vá-rios elementos de fixação 159 (parafusos) na chapa do mancai de aciona-mento 19. No relê de engate 16 está disposto, além disso, um enrolamentode entrada 162 e um denominado enrolamento de retenção 165. O enrola-mento de entrada 162 e o enrolamento de retenção 165 produzem ambos,respectivamente, um campo eletromagnético no estado engatado, que atra-vessa tanto a carcaça do relê 156 (de material eletromagnético condutivo),um induzido 168 movimentado linearmente e uma conclusão do induzido171. O induzido 168 suporta uma barra deslizante 174, que é movimentadadurante a entrada linear do induzido 168 na direção de um pino de engate177. Com esse movimento da barra deslizante 174 para o pino de engate177, esse pino é movimentado de sua posição de repouso na direção dedois contatos 180, 181, de tal modo que, uma ponte de contato 184 coloca-da na extremidade do pino de engate 177 liga entre si os dois contatos 180,181 elétricos. Com isso, do pino 150 é conduzida potência elétrica atravésda ponte de contato 184 indo para a alimentação de corrente 61 e, com is-so, para as escovas de carvão 58. O motor de arranque 13, neste caso, éenergizado.

O relê de engate 16 ou o induzido 168, porém, também tem atarefa de movimentar com um elemento de tração 187, uma alavanca dis-posta girando na chapa do mancai de acionamento 19. Essa alavanca 190,normalmente executada como alavanca de garfo, agarra com seus "dentes"não representados aqui em sua circunferência externa, dois discos 193 e194, a fim de movimentar um anel de arrasto 197 apertado entre esses dis-cos na direção da roda livre 197 contra a resistência da mola 200, e comisso, engrenar o pinhão de giro 22 na coroa dentada 25.

A figura 2 mostra em representação simplificada o ponto de liga-ção entre a extremidade de um condutor de alumínio 50 do enrolamento doinduzido 49 e uma luva de contato 51 de cobre, fechada na direção do pontode conexão, que, então, é ligada elétrica e mecanicamente com uma outraparte de cobre da máquina conduzindo corrente. A extremidade do condutordo induzido 50 é encaixada na luva de contato 51, e está ligada fixa comessa luva elétrica e mecanicamente. A largura interna da luva de contato 51ou de uma capa executada de modo correspondente, neste caso, é medidade tal modo que ela pode ser encaixada sem jogo no condutor do induzido50 e, então, é fixada nesse condutor através de solda ou de uma ligação deenrugamento. A luva de contato 51 é executada de tal modo que, somente aparte que sobrepõe o condutor do induzido 50 é executada em forma deluva ou de capa, e o resto é executado como seção de condução maciça ouvedada de cobre, de tal modo que, pela extremidade não pode entrar ne-nhuma umidade ou outras partículas na direção do ponto de ligação. Ocomprimento da luva de contato 51 é medido de tal modo que, por um lado,uma flexão necessária para a conexão na máquina e, por outro lado, a áreade solda, por exemplo, no comutador da máquina, se situam fora da área deligação da luva de contato 51 com o condutor do induzido 50. A ligação namáquina, então, representa uma ligação pura de cobre com cobre, e não éproblemática quanto à corrosão. Medidas de proteção no ponto de ligaçãoentre cobre e alumínio não afetam o contato elétrico e mecânico da extremi-dade livre da seção de condução de cobre formada através da luva de con-tato 51.

A figura 3 mostra, do mesmo modo, em representação esque-matizada, a conexão de acordo com a invenção de um condutor do induzido50 de alumínio em uma lamela 55 do comutador 52 de uma máquina elétri-ca. A proteção do ponto de ligação entre o condutor do induzido 50 de alu-mínio e a luva de contato 51 de cobre é formada por um revestimento 54,que é constituído, de preferência, de uma luva de material isolante de tubode contração resistente à temperatura. Alternativas para isso são a pulveri-zação em volta do ponto de ligação com resina sintética ou um revestimentocom verniz. O ponto de ligação e o revestimento 54 estão distanciados sufi-cientemente longe do ponto de solda 56 na extremidade da lamela do comu-tador 55, a fim de assegurar o espaço livre necessário para a ligação porsolda e as flexões 53 necessárias para a aproximação do condutor do indu-zido 50 ao comutador 52, na área da luva de contato 51. Como exemplo deemprego alternativo da conexão de acordo com a invenção, de condutoresde alumínio a uma parte de conexão de cobre no estator do dispositivo dearranque 10 pode ser mencionada, em particular, a conexão das extremida-des de várias bobinas paralelas de um enrolamento do excitador 34 de qua-tro pólos ou de seis pólos, em um trilho de corrente comum de cobre.

Por meio das medidas tomadas é obtido que, o ponto de contatoentre os matérias cobre e alumínio seja colocado longe do ponto de ligação56 crítico em relação à corrosão, e na direção de uma área não problemáti-ca, na qual possam ser realizadas medidas de proteção contra corrosãosem dificuldades.

A invenção não está restrita ao exemplo de execução represen-tado. Às medidas de formas variáveis pertencem, em particular, a forma e ocomprimento da seção de condução 51 de cobre entre o condutor de alumí-nio 50 e, por exemplo, a parte de conexão de uma lamela do comutador 55abaixo da linha de separação 59 para a área de apoio das escovas, bemcomo, as diversas técnicas de ligação geralmente conhecidas entre umcondutor 50 de enrolamentos de alumínio 34 ou 49 e uma parte da máquinade cobre, para o que, ao lado das diversas técnicas de solda também po-dem ser empregados processos de solda forte ou ligações de esmagamen-to. É essencial que, o ponto de ligação 56 entre material de cobre e materialde alumínio esteja liberado de tal modo que, ele possa ser protegido, deforma apropriada, contra corrosão.

Claims (9)

1. Máquina elétrica, em particular, dispositivo de arranque (10)para uma máquina de combustão interna de um veículo automotor, com umestator (28, 31, 34) e com um rotor (37), sendo que, o enrolamento do esta-tor (34) e/ou o enrolamento do rotor (49) apresentam condutores de alumí-nio (50), que estão conectados a partes da máquina de cobre, condutorasde corrente, caracterizada pelo fato de que, as extremidades dos condutoresde alumínio (50) estão fechadas, respectivamente, com uma seção de con-dução (51) de cobre, e essas seções estão ligadas elétrica ou mecanica-mente com a outra parte da máquina condutora de corrente.

2. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zada pelo fato de que, a seção de condução de cobre é executada comoluva de contato ou capa (51).

3. Máquina elétrica de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracte-rizada pelo fato de que, as extremidades descascadas de um enrolamentodo rotor (49) de alumínio estão ligadas com as lamelas (55) de um comuta-dor (52) da máquina por meio de uma luva de contato ou capa (51).

4. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações ante-riores, caracterizada pelo fato de que, as extremidades dos condutores dealumínio (50) estão ligadas com as seções de condução (51) de cobre pormeio de soldagem.

5. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações de 1a 3, caracterizada pelo fato de que, as extremidades dos condutores de a-lumínio (50) estão ligadas com as seções do condutor (51) de cobre pormeio de uma ligação de enrugamento.

6. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações ante-riores, caracterizada pelo fato de que, a ligação das seções de condução(50, 51) de alumínio e de cobre está protegida contra corrosão por meio deum revestimento isolante elétrico.

7. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações ante-riores, caracterizada pelo fato de que, a ligação das seções de condução(50, 51) de alumínio e de cobre está revestida com uma luva de materialisolante (54) de tubo de contração resistente à temperatura.

8. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações de 1a 6, caracterizada pelo fato de que, a ligação das seções de condução (50,-51) de alumínio e de cobre está protegida contra corrosão por meio de pul-verização em volta com resina sintética.

9. Máquina elétrica de acordo com uma das reivindicações de 1a 6, caracterizada pelo fato de que, a ligação das seções de condução (50,-51) de alumínio e de cobre está protegida contra corrosão por meio de umrevestimento de verniz.