ITBO20150187A1 - Metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica - Google Patents

Metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica Download PDF

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ITBO20150187A1
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bars
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Franco Ciampolini
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Magneti Marelli Spa
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Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?METODO DI SALDATURA LASER TRA DUE ELEMENTI METALLICI ADIACENTI DI UN AVVOLGIMENTO STATORICO CON BARRE RIGIDE PER UNA MACCHINA ELETTRICA?
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione ? relativa ad un metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica.
ARTE ANTERIORE
La domanda di brevetto EP2437378A1 descrive una macchina elettrica presentante un avvolgimento statorico con barre rigide. In un avvolgimento statorico realizzato mediante barre rigide, vengono utilizzate una serie di barre rigide che vengono inizialmente conformate ad ?U? e quindi vengono infilate assialmente nelle cave di statore formando un lato di ingresso, in cui si dispongono le cuspidi delle barre conformate ad ?U?, ed un lato di uscita, in cui si dispongono le gambe (cio? le porzioni diritte) delle barre conformate ad ?U?. Una volta infilate le barre nelle cave di statore le gambe nel lato di uscita vengono piegate e quindi le estremit? libere delle gambe vengono tra loro collegate mediante saldatura per costituire i percorsi elettrici dell?avvolgimento statorico.
Una tecnica di saldatura che pu? venire utilizzare per saldare tra loro le estremit? di due gambe disposte una di fianco all?altra ? la saldatura laser, in cui verso le superfici superiori delle due gambe viene indirizzato un raggio laser, il quale ? atto a fondere il metallo costituente le gambe e viene avanzato lungo una linea di saldatura che attraversa un bordo comune tra le due superfici superiori.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? di fornire un metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica, il quale metodo di saldatura sia di facile ed economica realizzazione e nello stesso tempo, sia efficace, efficiente e rapido.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
? la figura 1 ? una vista in sezione trasversale, schematica e con parti asportate per chiarezza di una macchina elettrica realizzata in accordo con la presente invenzione;
? la figura 2 ? una vista prospettica, schematica, e con parti asportate per chiarezza di uno statore della macchina elettrica della figura 1;
? la figura 3 ? una vista prospettica e schematica di una barra rigida ripiegata ad ?U? facente parte di un avvolgimento statorico dello statore della figura 2; ? le figure 4 e 5 sono due viste diverse viste prospettiche ed in scala ingrandita di una cuspide della barra rigida della figura 3;
? la figura 6 ? una vista prospettica e con in evidenza dei piani di curvatura di una cuspide della barra rigida della figura 3;
? la figura 7 ? una vista prospettica di un lato di ingresso dello statore della figura 2;
? la figura 8 ? una vista prospettica dello statore della figura 2 durante la costruzione dell?avvolgimento statorico;
? le figure 9 e 10 sono due viste in scala ingrandita di rispettivi particolari della figura 8;
? la figura 11 ? una vista schematica che mostra la piegatura a ?Z? di corrispondenti gambe di due diverse barre conformate a ?U? dell?avvolgimento statorico; ? la figura 12 ? una ulteriore vista prospettica di parte dello statore della figura 2 durante la costruzione dell?avvolgimento statorico;
? la figura 13 ? una vista prospettica di un elemento di supporto accoppiato a dei ponti di collegamento dell?avvolgimento statorico;
? la figura 14 ? una vista prospettica ed esplosa dell?elemento di supporto della figura 13;
? le figure 15-18 sono ulteriori viste prospettiche di parte dello statore della figura 2 durante la costruzione dell?avvolgimento statorico;
? la figura 19 ? una vista schematica di una stazione di saldatura utilizzata durante la costruzione dell?avvolgimento statorico; e
? le figure 20-26 sono sei viste schematiche che illustrato le fasi della saldatura di due gambe adiacenti dell?avvolgimento statorico.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 ? indicata nel suo complesso una macchina elettrica sincrona per autotrazione di tipo reversibile (cio? che pu? funzionare sia come motore elettrico assorbendo energia elettrica e generando una coppia meccanica motrice, sia come generatore elettrico assorbendo energia meccanica e generando energia elettrica). La macchina 1 elettrica comprende un albero 2, il quale ? montato girevole per ruotare attorno ad un asse 3 di rotazione centrale, un rotore 4 a magneti permanenti calettato all?albero 2 per ruotare assieme all?albero 2 stesso, ed uno statore 5 di forma tubolare cilindrica disposto attorno al rotore 4 per racchiudere al proprio interno il rotore 4 stesso.
Lo statore 5 comprende un nucleo 6 magnetico che ? costituito da una serie di lamierini serrati a pacco e presenta una forma tubolare centralmente forata; il nucleo 6 magnetico ? attraversato longitudinalmente da trentasei cave 7 di statore che sono uniformemente distribuite lungo il lato interno del nucleo 6 magnetico ed alloggiano un avvolgimento 8 statorico trifase (illustrato nella figura 2); ovviamente il numero di cave 7 di statore potrebbe essere diverso (ad esempio quarantotto oppure settantadue cave 7 di statore). Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, l?avvolgimento 8 statorico trifase ? distribuito in trentasei cave 7 di statore ed il rotore 4 a magneti permanenti comprende sei poli; di conseguenza, la macchina 1 elettrica sincrona presenta due cave per polo e per fase.
Secondo quando illustrato nella figura 2, l?avvolgimento 8 statorico trifase comprende una serie di barre 9 rigide conformate ad ?U?, ciascuna delle quali comprende due gambe 10 collegate tra loro da una cuspide 11 (come meglio illustrato nelle figure 3, 4 e 5); le due gambe 10 di una stessa barra 9 costituiscono due corrispondenti conduttori dell?avvolgimento 8 statorico.
Come meglio illustrato nella figura 6, la cuspide 11 di ciascuna barra 9 conformata ad ?U? presenta una piegatura ?tridimensionale?, cio? presenta una piegatura su due piani A e B tra loro perpendicolari. In particolare, la cuspide 11 di ciascuna barra 9 conformata ad ?U? presenta una piegatura che segue il piano A, il quale ? sostanzialmente parallelo al piano di giacitura definito dalla barra 9 conformata ad ?U? ed ? conformato ad ?S?; inoltra, la cuspide 11 di ciascuna barra 9 conformata ad ?U? presenta una ulteriore piegatura che segue il piano B, il quale ? sostanzialmente perpendicolare al piano di giacitura definito dalla barra 9 conformata ad ?U? (ovvero ? sostanzialmente perpendicolare al piano A) ed ? conformato ad ?U?.
Come ben illustrato nella figura 6, il piano A ? composto lateralmente da due porzioni di superficie cilindrica, le quali sono centrate sull?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica e presentano raggi leggermente diversi (in quanto una gamba 10 della barra 9 conformata ad ?U? ? inserita in una cava 7 di statore in posizione pi? interna, ovvero in corrispondenza di un raggio pi? piccolo, mentre l?altra gamba 10 della barra 9 conformata ad ?U? ? inserita in una cava 7 di statore in posizione pi? esterna, ovvero in corrispondenza di un raggio pi? grande); inoltre, nel piano A le due porzioni di superficie cilindrica disposte lateralmente sono centralmente raccordate tra loro da una porzione centrale sagomata ad ?S?. Come ben illustrato nella figura 6, il piano B presenta una forma ad ?U? che impartisce alla corrispondente barra 9 la forma ad ?U?. La piegatura ad ?S? lungo il piano A impartisce alla corrispondente barra 9 la forma necessaria sia a permettere l?inserimento delle due gambe 10 nelle corrispondenti cave 7 di statore in posizioni diverse (una pi? interna ed una pi? esterna), sia a permettere di disporre le cuspidi 11 di tutte le barre 9 conformata ad ?U? una di fianco all?altra senza interferenze meccaniche reciproche (come illustrato nella figura 7). E? importante osservare che in ciascuna barra 9 conformata ad ?U?, le due gambe 10 sono inclinate una rispetto all?altra (ovvero le due gambe 10 formano tra loro un angolo acuto) e ciascuna gamba 10 ? orientata in modo da ?guardare? l?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica .
Grazie alla sopra descritta conformazione delle barre 9 conformate ad ?U?, ? possibile realizzare l?intero avvolgimento 8 statorico piegando le barre 9 in corrispondenza delle cuspidi 11 in una unica fase di piegatura prima di inserire le barre 9 nelle corrispondenti cave 7 di statore; in altre parole, una volta che le barre 9 conformate ad ?U? sono state inserite nelle corrispondenti cave 7 di statore non viene impartita alcuna ulteriore piegatura alle cuspidi 11. Inoltre, grazie alla sopra descritta conformazione delle barre 9 conformate ad ?U?, ? possibile inserire le barre 9 conformate ad ?U? all?interno delle corrispondenti cave 7 di statore con estrema facilit? (ovvero con poco sforzo) in quanto vengono del tutto evitate interferenze meccaniche tra le barre 9 conformate ad ?U? che obbligherebbero a forzare l?inserimento (ovvero a spingere con forza) per deformare leggermente le barre 9 conformate ad ?U? stesse; in questo modo, la costruzione dell?avvolgimento 8 statorico ? facile e veloce e soprattutto si evitano rischi di danneggiamento dell?isolamento esterno delle barre 9 conformate ad ?U?.
Inoltre, grazie alla sopra descritta conformazione delle barre 9 conformate ad ?U? ? possibile ridurre la lunghezza (e quindi il peso complessivo) delle cuspidi 11, ovvero ? possibile ridurre la quantit? di rame presente all?esterno delle cave 7 di statore (il rame presente all?esterno delle cave di 7 statore ? necessario per permettere la circolazione di corrente elettrica nell?avvolgimento 8 statorico ma ? del tutto inutile ai fini della generazione della coppia meccanica all?albero 2). In altre parole, la sopra descritta conformazione delle barre 9 conformate ad ?U? permette di ottimizzare (minimizzare) la lunghezza (e quindi il peso complessivo) delle cuspidi 11.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, le barre 9 conformate ad ?U? sono inserite attraverso le cave 7 di statore definendo un lato 12 di ingresso, in cui si dispongono le cuspidi 11 delle barre 9 conformate ad ?U?, ed un lato 13 di uscita, in cui si dispongono le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U?. In particolare, in ciascuna cava sono disposte quattro gambe 10 (cio? quattro conduttori dell?avvolgimento 8 statorico) appartenenti a quattro corrispondenti barre 9 rigide conformate ad ?U? tra loro diverse. Le estremit? delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? sono tra loro elettricamente collegate (saldate) per costituire i percorsi elettrici dell?avvolgimento 8 statorico.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, l?avvolgimento 8 statorico trifase comprende tre morsetti 14 di potenza che costituiscono l?interfaccia elettrica con l?esterno dell?avvolgimento 8 statorico e vengono collegati elettricamente ad un convertitore elettronico di potenza (non illustrato) che pilota la macchina 1 elettrica sincrona.
Secondo una preferita (ma non limitante) forma di attuazione illustrata nella figura 2, tra i due cerchi interni ed i due cerchi esterni di gambe 10 che sporgono dal lato 13 di uscita del nucleo 6 magnetico di statore viene interposto uno strato S isolante di forma anulare e di materiale elettricamente isolante (tipicamente carta isolante ?Nomex??). In alternativa, tra i quattro cerchi di gambe 10 possono venire interposti tre strati S isolanti di forma anulare e di materiale elettricamente isolante, oppure gli strati S isolanti di forma anulare e di materiale elettricamente isolante potrebbero anche non essere presenti.
Con riferimento alle figure 8-18 viene di seguito descritta la modalit? di costruzione dell?avvolgimento 8 statorico.
Inizialmente (e come descritto in precedenza) le barre 9 vengono piegate centralmente di 180? per venire conformate ad ?U? ed assumere la forma mostrata nelle figure 3-6. Questa piegatura viene preferibilmente realizzata mediante una macchina utensile a controllo elettronico che in una unica operazione conferisce a ciascuna barra 9 la forma definitiva. Le cuspidi 11 delle barre 9 conformate ad ?U? sono conformate per presentare tutto lo stesso salto di cave (pari a sei cave 7 di statore nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate); in altre parole, tra due gambe 10 di una stessa barra 9 conformata ad ?U? ? presente sempre un salto di sei cave 7 di statore. Inoltre, le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? possono avere tutte la stessa lunghezza, oppure possono avere lunghezze differenziate (cio? le gambe 10 di alcune barre 9 conformate ad ?U? sono leggermente pi? lunghe o pi? corte delle gambe 10 di altre barre 9 conformate ad ?U?); la soluzione in cui le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? hanno tutte la stessa lunghezza comporta un maggiore consumo di rame ma ? di pi? semplice gestione e quindi viene normalmente preferita in presenza di volumi produttivi ridotti.
Una volta che le barre 9 conformate ad ?U? sono pronte (in particolare nell?avvolgimento 8 statorico illustrato nelle figure allegate sono presenti settantadue barre 9 conformate ad ?U?), ciascuna barra 9 conformata ad ?U? viene inserita singolarmente (cio? da sola) nelle corrispondenti due cave 7 di statore (cio? le due gambe 10 della barra 9 conformata ad ?U? vengono inserite assialmente nelle corrispondenti due cave 7 di statore). In altre parole, all?interno di due cave 7 di statore non adiacenti viene inserita una sola barra 9 conformata ad ?U? alla volta. Preferibilmente, prima di inserire le barre 9 conformate ad ?U? nelle cave 7 di statore, ciascuna cava 7 di statore viene internamente ?rivestita? mediante uno strato isolante (non illustrato) di materiale elettricamente isolante (tipicamente carta isolante ?Nomex??).
Quando ? stato terminato l?inserimento nelle cave 7 di statore di tutte le settantadue barre 9 conformate ad ?U? le corrispondenti gambe 10 che fuoriescono nel lato 13 di uscita del nucleo 6 magnetico vengono piegate mediante rispettive doppie pieghe per assumere una forma a ?Z? come illustrato nella figura 8. In alternativa, viene inizialmente inserita solo una parte (normalmente met?) delle barre 9 conformate ad ?U? ed una volta terminato l?inserimento di parte delle barre 9 conformate ad ?U? le corrispondenti gambe 10 che fuoriescono nel lato 13 di uscita del nucleo 6 magnetico vengono piegate mediante rispettive doppie pieghe per assumere una forma a ?Z?; successivamente viene inserita anche la restante parte (normalmente la restante met?) delle barre 9 conformate ad ?U? ed una volta terminato l?inserimento della restante parte delle barre 9 conformate ad ?U? le corrispondenti gambe 10 che fuoriescono nel lato 13 di uscita del nucleo 6 magnetico vengono piegate mediante rispettive doppie pieghe per assumere una forma a ?Z?.
Secondo una preferita forma di attuazione, durante la piegatura delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? le gambe 10 non vengono piegate tutte insieme, ma vengono piegate per gruppi; in altre parole, le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? vengono divise in almeno due gruppi che vengono piegati con due operazioni successive (cio? non contemporanee). Durante la piegatura di un primo gruppo di gambe 10, le gambe 10 del secondo gruppo che verranno piegate in seguito vengono temporaneamente traslate assialmente lungo le cave 7 di statore in modo da ridurre la lunghezza che sporge dalle cave 7 di statore nel lato 13 di uscita (tipicamente fino ad annullare o quasi annullare la lunghezza delle gambe 10 che sporge dalle cave 7 di statore nel lato 13 di uscita). In questo modo le gambe 10 del secondo gruppo non sono di ostacolo alla piegatura delle gambe 10 del primo gruppo, ma nello stesso tempo le gambe 10 del secondo gruppo impegnano le cave 7 di statore per contribuire a mantenere ferme le gambe 10 del primo gruppo durante la piegatura. Al termine della piegatura del primo gruppo di gambe 10, le gambe 10 del secondo gruppo vengono traslate assialmente in senso inverso per tornare nella posizione originale e quindi venire piegate a loro volta. In questo modo, viene semplificata la piegatura delle gambe 10 del primo gruppo in quanto tale piegatura avviene senza l?ostacolo rappresentato dalle gambe 10 del secondo gruppo. La piegatura delle gambe 10 del secondo gruppo ? comunque pi? semplice, in quanto avviene quando le gambe 10 del primo gruppo sono gi? state piegate e quindi presentano un ingombro assiale molto pi? ridotto.
Una volta completata la piegatura delle gambe 10 che fuoriescono nel lato 13 di uscita del nucleo 6 magnetico e solo se necessario alcune gambe 10 vengono tagliate (ovvero spuntate) per conferire loro la lunghezza desiderata.
Come meglio illustrato negli ingrandimenti delle figure 9 e 10, ciascuna doppia piega di una gamba 10 comprende una piegatura 15 interna (cio? pi? vicina al nucleo 6 magnetico dello statore 5) in una direzione ed una piegatura 16 esterna (cio? pi? lontana al nucleo 6 magnetico dello statore 5) in una direzione opposta. A titolo di esempio, per ciascuna gamba 10 la piegatura 15 interna ha una ampiezza di circa 60? in un verso e la piegatura 15 interna ha una ampiezza di circa 60? nel verso opposto. In ciascuna cava 7 di statore sono disposte quattro corrispondenti gambe 10 (appartenenti a quattro corrispondenti barre conformate ad ?U? diverse) che sono piegate in versi alternativamente opposti mediante rispettive doppie pieghe a ?Z?. In altre parole, met? delle gambe 10 ? piegata in verso orario con una data ampiezza mentre l?altra met? delle gambe 10 ? piegata in verso antiorario (cio? in verso opposto) con la stessa ampiezza.
Secondo quanto illustrato nella figura 11, dopo la doppia piega a ?Z? ciascuna gamba 10 presenta un tratto 10a iniziale orientato assialmente (cio? parallelamente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica e quindi parallelamente alle cave 7 di statore), un tratto 10b intermedio inclinato, ed un tratto 10c finale nuovamente orientato assialmente; il tratto 10b intermedio raccorda tra loro il tratto 10a iniziale ed il tratto 10c finale che sono tra loro paralleli. In ciascuna gamba 10, il tratto 10b intermedio ? inclinato di uno stesso angolo ? (nella forma di attuazione illustrata di circa 60?) sia rispetto al tratto 10a iniziale, sia rispetto al tratto 10c finale; in altre parole, partendo dalla gamba 10 dritta, la gamba 10 viene inizialmente piegata alla base dell?angolo ? per formare la piegatura 15 interna (tra il tratto 10a iniziale ed il tratto 10b intermedio) e la gamba 10 viene successivamente piegata alla sommit? dell?angolo ? per formare la piegatura 16 esterna (tra il tratto 10b intermedio ed il tratto 10c finale).
In ciascuna gamba 10 e per effetto della doppia piega a ?Z? il tratto 10a iniziale ed il tratto 10c finale sono tra loro paralleli (ovvero entrambi orientati assialmente) e distanziati di un passo che pu? assumere un valore P1 pi? elevato oppure un valore P2 pi? ridotto (nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il passo P1 corrisponde alla distanza esistente tra tre cave 7 di statore mentre il passo P2 corrisponde alla distanza esistente tra due cave 7 di statore e mezza). Per differenziare tra il passo P1 ed il passo P2 non viene modificato l?angolo ? di piegatura (in effetti tutte le gambe 10 vengono sempre piegate dello stesso angolo ? per formare le doppie pieghe), ma viene variata l?estensione del tratto 10b intermedio (e di conseguenza anche il tratto 10c finale presenta una diversa lunghezza); in altre parole, per ottenere il passo P1 pi? lungo viene utilizzato un tratto 10b intermedio pi? lungo, mentre per ottenere il passo P2 pi? corto viene utilizzato un tratto 10b intermedio pi? corto mantenendo sempre lo stesso angolo ? di piegatura per formare le doppie pieghe.
Come detto in precedenza, il salto di cave ? uguale per tutte le barre 9 conformate ad ?U?, ovvero tutte le barre 9 conformate ad ?U? determinano tra le proprie gambe 10 un salto di sei cave 7 di statore; di conseguenza, per realizzare i percorsi elettrici dell?avvolgimento 8 statorico ? necessario che le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? presentino delle differenziazioni nelle doppie pieghe a ?Z?: come descritto in precedenza con riferimento alla figura 11, la maggior parte delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? presenta una doppia piegatura a ?Z? standard che prevede il passo P1 (corrispondente alla distanza esistente tra tre cave 7 di statore) ed una limitata parte delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? presenta una doppia piegatura a ?Z? accorciata che prevede il passo P2 (corrispondente alla distanza esistente tra due cave 7 di statore e mezza). In alternativa alla doppia piegatura a ?Z? accorciata che prevede il passo P2 (corrispondente alla distanza esistente tra due cave 7 di statore e mezza), potrebbe essere possibile utilizzare una doppia piegatura a ?Z? allungata che prevede un passo corrispondente alla distanza esistente tra tre cave 7 di statore e mezza).
Come illustrato nella figura 8, le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? presentanti la doppia piegatura a ?Z? accorciata (passo P2) sono concentrate in un settore 17 di interconnessione dell?avvolgimento 8 statorico che presenta una estensione di circa un quarto dell?intero avvolgimento 8 statorico ed in cui sono anche disposti i morsetti 14 di potenza.
Una volta terminata la piegatura delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U?, le estremit? superiori delle gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? vengono tra loro collegare elettricamente (mediante saldatura eseguita al laser come verr? meglio spiegato in seguito) per costituire i percorsi elettrici dell?avvolgimento 8 statorico.
In corrispondenza del settore 17 di interconnessione dell?avvolgimento 8 statorico, alcune gambe 10 presentano le estremit? 10c terminali pi? lunghe (pi? estese) per realizzare alcuni collegamenti dell?avvolgimento 8 statorico come descritto in seguito.
Come illustrato nella figura 12, per permettere la realizzazione dei percorsi elettrici dell?avvolgimento 8 statorico nella parte dell?avvolgimento 8 statorico di ciascuna fase le estremit? di almeno una coppia di gambe 10 non adiacenti (quindi non direttamente saldabili tra loro) sono tra loro elettricamente collegate mediante un ponte 18 di collegamento. Come illustrato nella figura 12, nell?avvolgimento 8 statorico illustrato nelle figure allegate ciascuna fase comprende due corrispondenti ponti 18 di collegamento e quindi complessivamente in tutto l?avvolgimento 8 statorico sono presenti sei ponti 18 di collegamento. Secondo una preferita forma di attuazione, ciascun ponte 18 di collegamento ? costituito da una piastra piana che ? disposta perpendicolarmente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica e presenta due sedi 19 contrapposte che impegnano le estremit? delle rispettive gambe 10. Una volta che le estremit? delle gambe 10 sono state accoppiate ai corrispondenti ponti 18 di collegamento, viene realizzata mediante laser (con modalit? meglio descritte in seguito) una saldatura tra l?estremit? di ciascuna gamba 10 ed il corrispondente ponte 18 di collegamento.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 12, 13 e 14, ciascun ponte 18 di collegamento comprende delle sedi 19, ciascuna delle quali ? conformata ad ?U? ed ? atta a ricevere ed alloggiare l?estremit? di una corrispondente gamba 10. Ciascuna sede 19 presenta inizialmente una sezione trasversale pi? grande della sezione trasversale della corrispondente gamba 10 in modo tale che la gamba 10 stessa possa entrare con un certo gioco all?interno della sede 19; in altre parole, ciascuna sede 19 ? inizialmente pi? grande della corrispondente gamba 10 per alloggiare con gioco la gamba 10 e quindi permettere un ingresso agevole della estremit? della gamba 10. Una volta che l?estremit? di una gamba 10 ? stata inserita in una corrispondente sede 19 di un ponte 18 di collegamento, la sede 19 viene stretta mediante deformazione plastica per stringere la gamba 10 (ovvero per aderire fermamente alla gamba 10); in particolare, mediante una apposita pinza la sede 19 viene deformata contro la gamba 10 per essere a stretto contatto (anche con una certa pressione) della gamba 10 stessa.
In questo modo da un lato ? possibile inserire agevolmente le estremit? delle gambe 10 nelle corrispondenti sedi 19 e dall?altro lato ? possibile assicurare un accoppiamento meccanico stabile e senza fessure tra le estremit? delle gambe 10 e le corrispondenti sedi 19 in modo tale da garantire un successiva saldatura ottimale tra le estremit? delle gambe 10 e le corrispondenti sedi 19. In altre parole, grazie al fatto che le sedi 19 di ciascun ponte 18 di collegamento sono inizialmente pi? grandi delle corrispondenti gambe 10 risulta agevole e veloce (quindi facilmente automatizzabile) accoppiare il ponte 18 di collegamento all?avvolgimento 8 statorico; inoltre, grazie al fatto che le sedi 19 di ciascun ponte 18 di collegamento vengono plasticamente deformate per stringere le corrispondenti gambe 10 ? possibile ottenere sempre un contatto (meccanico e quindi elettrico) ottimale tra il ponte 18 di collegamento e le corrispondenti gambe 10.
Per permettere di deformare agevolmente le sedi 19 attorno alle estremit? delle corrispondenti gambe 10, il ponte 18 di collegamento ? costituito da un corpo centrale di sezione sostanzialmente costante e da una serie di appendici che si elevano a sbalzo dal corpo centrale e sono disposte perpendicolarmente al corpo centrale stesso; ciascuna sede 19 ? delimitata posteriormente dal corpo centrale ed ? delimitata lateralmente da una coppia di appendici disposte una di fronte all?altra. Preferibilmente, in ciascuna sede 19 una appendice ha uno sviluppo lineare (cio? presenta in pianta una forma lineare) e l?altra appendice ha uno sviluppo ad ?L? (cio? presenta in pianta una forma ad ?L?); in questo modo, l?appendice avente uno sviluppo ad ?L? pu? abbracciare su due lati l?estremit? della corrispondente gamba 10. Inizialmente (ovvero prima di inserire l?estremit? della corrispondente gamba 10) una appendice (nelle forme di attuazione illustrate nelle figure allegate l?appendice lineare) forma con il corpo centrale un angolo retto (cio? un angolo di 90?) mentre l?altra appendice (nelle forme di attuazione illustrate nelle figure allegate l?appendice conformata ad ?L?) forma con il corpo centrale un angolo ottuso (cio? un angolo maggiore di 90?); la deformazione di ciascuna sede 19 coinvolge essenzialmente (ma non esclusivamente) l?appendice che inizialmente forma con il corpo centrale un angolo ottuso. In altre parole, l?appendice che inizialmente forma con il corpo centrale un angolo ottuso presenta maggiori margini di deformazione in quanto prima della deformazione ? leggermente pi? lontana dalla estremit? della corrispondente gamba 10 rispetto all?altra appendice che inizialmente forma con il corpo centrale un angolo retto.
Normalmente il collegamento elettrico tra due estremit? adiacenti di due gambe 10 avviene tra due gambe 10 distanti una dall?altra sei cave 7 di statore (cio? con un salto di sei cave 7 di statore ottenuto mediante la doppia piegatura a ?Z? standard che prevede il passo P1 di tre cave); inoltre, ad ogni giro completo del nucleo 6 magnetico di statore ? necessario che vi sia un salto di cinque cave 7 di statore (ottenuto mediante la doppia piegatura a ?Z? accorciata che prevede il passo P2 di due cave e mezza) oppure un salto di sette cave 7 di statore (ottenuto mediante i ponti 18 di collegamento) in modo tale da seguire i percorsi elettrici dell?avvolgimento 8 statorico.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 12-15, ? previsto un supporto 20 isolante, il quale alloggia i ponti 18 di collegamento ed ? disposto al di sotto dei ponti 18 di collegamento. Secondo una preferita forma di attuazione, il supporto 20 isolante ? realizzato in materiale plastico stampato che ? elettricamente isolante. Il supporto 20 isolante comprende una base 21 che ? conformata ad arco di circonferenza e presenta una superficie inferiore che si appoggia alle sottostanti estremit? delle gambe 10 ed una superficie superiore su cui sono appoggiati i ponti 18 di collegamento. La base 21 del supporto 20 isolante presenta una pluralit? di fori 22 passanti, all?interno dei quali si inseriscono alcune gambe 10 che devono passare attraverso il supporto 20 isolante per connettersi ai ponti 18 di collegamento o per connettersi ad ulteriori elementi (descritti in seguito) disposti sopra ai ponti 18 di collegamento.
Il supporto 20 isolante comprende una pluralit? di elementi 23 di posizionamento, i quali sporgono a sbalzo e verso il basso dalla superficie inferiore della base 21 e si incastrano in interstizi presenti tra le sottostanti estremit? delle gambe 10 (come illustrato nella figura 12) sia per garantire un corretto posizionamento del supporto 20 isolante, sia per vincolare meccanicamente il supporto 20 isolante alla sottostante parte dell?avvolgimento 8 statorico. Nella preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, gli elementi 23 di posizionamento sono disposti perpendicolarmente alla base 21. Il supporto 20 isolante comprende una pluralit? di colonnine 24, le quali sporgono a sbalzo e verso l?alto dalla superficie superiore della base 21 (ovvero dal lato opposto ed in verso opposto rispetto agli elementi 23 di posizionamento) e forniscono un sostegno meccanico ad ulteriori elementi (descritti in seguito) disposti sopra al supporto 20 isolante. Nella preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, le colonnine 24 sono disposte circonferenzialmente sia sul bordo interno, sia sul bordo esterno del supporto 20 isolante.
Internamente, il supporto 20 isolante comprende delle sedi 25 (illustrate nella figura 14), ciascuna delle quali ? atta ad accogliere senza sostanziale gioco ed a bloccare meccanicamente nella posizione corretta un corrispondente ponte 18 di collegamento. Ciascuna sede 25 ? costituita da elementi 26 di ritenuta che sporgono a sbalzo e verso l?alto dalla superficie superiore della base 21 e sono disposti in corrispondenza del bordo del corrispondente ponte 18 di collegamento; almeno una parte degli elementi 26 di ritenuta presenta un dente 27 che si appoggia ad una superficie superiore del corrispondente ponte 18 di collegamento in seguito ad una deformazione elastica dell?elemento 26 di ritenuta stesso. In altre parole, ciascun ponte 18 di collegamento viene inserito a forza all?interno della corrispondente sede 25 per determinare una deformazione elastica di almeno parte degli elementi 26 di ritenuta; di conseguenza, per estrarre un ponte 18 di collegamento dalla corrispondente sede 25 ? necessario deformare elasticamente almeno parte degli elementi 26 di ritenuta.
L?utilizzo dei supporto 20 isolante permette di semplificare notevolmente l?accoppiamento dei ponti 18 di collegamento all?avvolgimento 8 statorico; in particolare, ? possibile pre-montare (e bloccare ad incastro) i ponti 18 di collegamento nelle corrispondenti sedi 25 del supporto 20 isolante lontano dall?avvolgimento 8 statorico e quindi accoppiare insieme ed in una unica operazione il supporto 20 isolante assieme a tutti i ponti 18 di collegamento all?avvolgimento 8 statorico. Inoltre, il supporto 20 isolante permette di mantenere in modo stabile i ponti 18 di collegamento nella posizione desiderata durante la costruzione dell?avvolgimento 8 statorico (ovvero prima di stringere le sedi 19 dei ponti 18 di collegamento attorno alle estremit? delle corrispondenti gambe 10 e prima di saldare i ponti 18 di collegamento alle estremit? delle corrispondenti gambe 10).
Secondo quanto illustrato nella figura 15, le tre estremit? di rispettive gambe 10 che costituiscono un centro-stella dell?avvolgimento 8 statorico sono tra loro elettricamente collegate mediante un ponte 28 di collegamento, il quale ? costituito da una piastra piana che ? disposta perpendicolarmente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica ed ? provvista di tre sedi che impegnano le estremit? delle rispettive gambe 10. I ponti 28 di collegamento sono del tutto simili ai ponti 20 di collegamento descritti in precedenza e quindi comprendono rispettive sedi che vengono deformate plasticamente dopo l?inserimento delle estremit? delle corrispondenti gambe 10. Come illustrato nella figura 15, nell?avvolgimento 8 statorico illustrato nelle figure allegate sono previsti due collegamenti a stella che sono a loro volta tra loro collegati in parallelo (come verr? meglio descritto in seguito). I due ponti 28 di collegamento sono disposti sopra ai sei ponti 18 di collegamento. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ? previsto un supporto 29 isolante, il quale alloggia i ponti 28 di collegamento, ? disposto al di sotto dei ponti 28 di collegamento, ed ? del tutto analogo al supporto 20 isolante.
In particolare, il supporto 29 isolante si appoggia inferiormente alla sommit? delle colonnine 24 del supporto 20 isolante. L?unica differenza sostanziale (a parte ovviamente la forma e disposizione delle sedi 25) tra il supporto 29 isolante ed il supporto 20 isolante ? che il supporto 29 isolante ? privo degli elementi 23 di posizionamento in quanto si appoggia alle colonnine 24 del sottostante supporto 20 isolante. Per il resto, il supporto 29 isolante comprende una base forata mediante fori passanti come il supporto 20 isolante, comprende delle colonnine come il supporto 20 isolante, e presenta delle sedi provviste di elementi di ritenuta eventualmente dotati di denti come il supporto 20 isolante.
Secondo quanto illustrato nella figura 16, ? previsto un ponte 30 di collegamento, il quale ? provvisto di un morsetto 14 di potenza, ? disposto sopra ai ponti 28 di collegamento, ed ? costituito da una piastra piana che ? disposta perpendicolarmente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica ed ? provvista di due sedi che impegnano le estremit? delle rispettive gambe 10. Il ponte 30 di collegamento ? del tutto simile ai ponti 20 di collegamento descritti in precedenza e quindi comprende rispettive sedi che vengono deformate plasticamente dopo l?inserimento delle estremit? delle corrispondenti gambe 10. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ? previsto un supporto 31 isolante, il quale alloggia il ponte 30 di collegamento, ? disposto al di sotto del ponte 30 di collegamento, ed ? del tutto analogo ai supporti 20 e 29 isolanti. In particolare, il supporto 31 isolante si appoggia inferiormente alla sommit? delle colonnine del supporto 29 isolante. L?unica differenza sostanziale (a parte ovviamente la forma e disposizione delle sedi 25) tra il supporto 31 isolante ed il supporto 20 isolante ? che il supporto 31 isolante ? privo degli elementi 23 di posizionamento in quanto si appoggia alle colonnine del sottostante supporto 29 isolante. Per il resto, il supporto 31 isolante comprende una base forata mediante fori passanti come il supporto 20 isolante, comprende delle colonnine come il supporto 20 isolante, e presenta delle sedi provviste di elementi di ritenuta eventualmente dotati di denti come il supporto 20 isolante
Secondo quanto illustrato nella figura 17, ? previsto un ponte 32 di collegamento, il quale ? provvisto di un morsetto 14 di potenza, ? disposto sopra al ponte 30 di collegamento, ed ? costituito da una piastra piana che ? disposta perpendicolarmente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica ed ? provvista di due sedi che impegnano le estremit? delle rispettive gambe 10. Il ponte 32 di collegamento ? del tutto simile ai ponti 20 di collegamento descritti in precedenza e quindi comprende rispettive sedi che vengono deformate plasticamente dopo l?inserimento delle estremit? delle corrispondenti gambe 10. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ? previsto un supporto 33 isolante, il quale alloggia il ponte 32 di collegamento, ? disposto al di sotto del ponte 32 di collegamento, ed ? del tutto analogo ai supporti 20, 29 e 31 isolanti. In particolare, il supporto 33 isolante si appoggia inferiormente alla sommit? delle colonnine del supporto 31 isolante. L?unica differenza sostanziale (a parte ovviamente la forma e disposizione delle sedi 25) tra il supporto 33 isolante ed il supporto 20 isolante ? che il supporto 33 isolante ? privo degli elementi 23 di posizionamento in quanto si appoggia alle colonnine del sottostante supporto 31 isolante. Per il resto, il supporto 33 isolante comprende una base forata mediante fori passanti come il supporto 20 isolante, comprende delle colonnine come il supporto 20 isolante, e presenta delle sedi provviste di elementi di ritenuta eventualmente dotati di denti come il supporto 20 isolante.
Secondo quanto illustrato nella figura 18, ? previsto un ponte 34 di collegamento, il quale ? provvisto di un morsetto 14 di potenza, ? disposto sopra al ponte 32 di collegamento, ed ? costituito da una piastra piana che ? disposta perpendicolarmente all?asse 3 di rotazione centrale della macchina 1 elettrica ed ? provvista di due sedi che impegnano le estremit? delle rispettive gambe 10. Il ponte 34 di collegamento ? del tutto simile ai ponti 20 di collegamento descritti in precedenza e quindi comprende rispettive sedi che vengono deformate plasticamente dopo l?inserimento delle estremit? delle corrispondenti gambe 10. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ? previsto un supporto 35 isolante, il quale alloggia il ponte 34 di collegamento, ? disposto al di sotto del ponte 34 di collegamento, ed ? del tutto analogo ai supporti 20, 29, 31 e 33 isolanti. In particolare, il supporto 35 isolante si appoggia inferiormente alla sommit? delle colonnine del supporto 33 isolante. L?unica differenza sostanziale (a parte ovviamente la forma e disposizione delle sedi 25) tra il supporto 35 isolante ed il supporto 20 isolante ? che il supporto 35 isolante ? privo degli elementi 23 di posizionamento in quanto si appoggia alle colonnine del sottostante supporto 33 isolante. Per il resto, il supporto 35 isolante comprende una base forata mediante fori passanti come il supporto 20 isolante, comprende delle colonnine come il supporto 20 isolante, e presenta delle sedi provviste di elementi di ritenuta eventualmente dotati di denti come il supporto 20 isolante.
Grazie ai ponti 30, 32 e 24 di collegamento, ciascun morsetto 14 di potenza ? elettricamente collegato alle estremit? di due gambe 10 che costituiscono rispettivi terminali di un collegamento a stella dell?avvolgimento 8 statorico e che sporgono oltre ai corrispondenti elementi 31, 33 e 35 di supporto; in questo modo, i ponti 30, 32 e 24 di collegamento realizzano il collegamento in parallelo dei due collegamenti a stella dell?avvolgimento 8 statorico.
Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate vengono utilizzati cinque ponti 18, 28, 30, 32 e 34 di collegamento disposti uno sull?altro (ovvero impilati uno sull?altro); secondo alternative e perfettamente equivalenti forme di attuazione pu? essere previsto un diverso numero (ad esempio quattro o sei) di ponti di collegamento.
Con riferimento a quanto illustrato nelle figure 19-25, vengono di seguito descritte le modalit? che vengono utilizzate per eseguire le saldature all?interno dell?avvolgimento 8 statorico, ovvero per collegare le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? tra loro oppure ai ponti 18, 28, 30, 32 e 34 di collegamento. Le figure 19-25 illustrano la saldatura tra le estremit? di due gambe 10 adiacenti, ma con le analoghe modalit? avviene anche la saldatura tra una gamba 10 ed un corrispondente ponte 18, 28, 30, 32 o 34 di collegamento.
Secondo quanto illustrato nella figura 19, la saldatura viene eseguita in una stazione 36 di saldatura comprendente un dispositivo 37 emettitore che ? atto a generare ed emettere un raggio 38 laser, il quale ? atto a fondere il rame, ovvero a fondere il metallo costituente l?avvolgimento 8 statorico. La stazione 36 di saldatura comprende inoltre un telecamera 39, la quale ? atta ad acquisire immagini digitali degli elementi che devono venire saldati tra loro (le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? nella forma di attuazione illustrata nella figura 19). Secondo una preferita forma di attuazione, la stazione 36 di saldatura comprende un dispositivo 40 illuminatore, il quale ? atto ad illuminare gli elementi che devono venire saldati tra loro (le gambe 10 delle barre 9 conformate ad ?U? nella forma di attuazione illustrata nella figura 19); preferibilmente, il dispositivo 40 illuminatore presenta una forma anulare, ? disposto attorno all?obiettivo della telecamera 39, ed ? atto ad emettere una luce rossa (la quale permette di ottimizzare la visione degli elementi da saldare durante le operazioni di saldatura) mediante una matrice di LED.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 19, ? previsto un dispositivo 41 di compressione, il quale viene meccanicamente accoppiati alle gambe 10 da saldare tra loro per spingere le gambe 10 una contro l?altra e quindi disporre le gambe 10 stessa in stretto contatto reciproco per favorire un collegamento elettrico ottimale. Il dispositivo 41 di compressione comprende due ganasce 42 che vengono disposte su lati opposti del gruppo di gambe 10 e sono tra loro meccanicamente collegate per stringere tra loro le gambe 10 stesse.
Nelle figure 20-25, ? illustrata la saldatura eseguita nella stazione 36 di saldatura delle estremit? di due gambe 10 adiacenti; i due elementi metallici da saldare tra loro, ovvero le due gambe 10, sono disposti uno di fianco all?altro ed hanno rispettive superfici 43 superiori che sono disposte tra loro complanari e presentano almeno un bordo 44 comune.
Inizialmente e secondo quanto illustrato nella figura 20, le due gambe 10 adiacenti da saldare tra loro vengono spinte una verso l?altra mediante le ganasce 42 del dispositivo 41 di compressione. Nella figura 20 sono schematicamente illustrate solo le due gambe 10 da saldare tra loro e le ganasce 42 sono direttamente premute contro entrambe le gambe 10, ma normalmente le ganasce 42 comprimono un gruppo di quattro gambe 10 come illustrato nella figura 19. Come illustrato nella figura 21, l?azione delle ganasce 42 del dispositivo 41 di compressione porta le due gambe 10 a stretto contatto annullando eventuali spazi indesiderati presenti tra le due gambe 10 in corrispondenza del bordo 44 comune.
Successivamente e come illustrato nella figura 22 viene acquisita una immagine digitale delle due superfici 43 superiori di entrambe le gambe 10 mediante la telecamera 39. Successivamente una unit? di controllo analizza l?immagine digitale sia per determinare la posizione dei bordi esterni delle due superfici 43 superiori (evidenziati con linea punteggiata nella figura 22), sia per determinare la posizione degli spigoli dei bordi esterni delle due superfici 43 superiori. Utilizzando la posizione degli spigoli dei bordi esterni delle due superfici 43 superiori, l?unit? di controllo determina la posizione del centro (ovvero del baricentro) delle due superfici 43 superiori (evidenziato con una croce in linea punteggiata nella figura 22). I bordi esterni delle due superfici 43 superiori ed il centro delle due superfici 43 superiori costituiscono dei riferimenti geometrici che vengono utilizzati dalla unit? di controllo per pilotare la posizione del raggio 38 laser (ovvero per controllare dove il raggio 38 laser impatta contro le due superfici 43 superiori).
Sfruttando i riferimento geometrici ottenuti dalla analisi della immagine digitale delle due superfici 43 superiori di entrambe le gambe 10 e come illustrato nella figura 23, l?unit? di controllo pilota il dispositivo 37 emettitore per indirizzare verso le superfici 43 superiori delle due gambe 10 un raggio 38 laser, il quale ? atto a fondere il rame (ovvero il metallo costituente le gambe 10) e viene avanzato lungo una linea 45 di saldatura che ? perpendicolare al bordo 44 comune ed attraversa il bordo 44 comune stesso. Secondo una preferita forma di attuazione, la posizione della linea 45 di saldatura viene determinata in funzione della posizione del centro delle due superfici 43 superiori, mentre l?orientamento della linea 45 di saldatura viene determinato in funzione dei bordi esterni delle due superfici 43 superiori (in particolare la generazione dei raggi 38 laser viene pilotata in modo tale che i raggi 38 laser siano paralleli ai bordi esterni delle due superfici 43 superiori che sono perpendicolari al bordo 44 comune). Il raggio 38 laser che disegna sulle superfici 43 superiori delle due gambe 10 la linea 45 di saldatura provoca la fusione di parte del metallo costituente le gambe 10 e quindi determina la formazione di un bagno 46 di metallo fuso che si dispone attorno alla linea 45 di saldatura.
Sfruttando i riferimento geometrici ottenuti dalla analisi della immagine digitale delle due superfici 43 superiori di entrambe le gambe 10 e come illustrato nella figura 24, l?unit? di controllo pilota il dispositivo 37 emettitore per indirizzare verso le superfici 43 superiori delle due gambe 10 un raggio 38 laser, il quale ? atto a fondere il rame (ovvero il metallo costituente le gambe 10) e viene avanzato lungo una linea 47 di saldatura che ? perpendicolare al bordo 44 comune, attraversa il bordo 44 comune stesso, ? parallela alla e distanziata dalla linea 45 e presenta una lunghezza inferiore alla linea 45. Secondo una preferita forma di attuazione, la posizione della linea 47 di saldatura viene determinata in funzione della posizione del centro delle due superfici 43 superiori, mentre l?orientamento della linea 47 di saldatura viene determinato in funzione dei bordi esterni delle due superfici 43 superiori (in particolare la generazione dei raggi 38 laser viene pilotata in modo tale che i raggi 38 laser siano paralleli ai bordi esterni delle due superfici 43 superiori che sono perpendicolari al bordo 44 comune). Il raggio 38 laser che disegna sulle superfici 43 superiori delle due gambe 10 la linea 47 di saldatura provoca la fusione di parte del metallo costituente le gambe 10 e quindi determina la formazione di un bagno 48 di metallo fuso che si dispone attorno alla linea 47 di saldatura e si unisce (formando un unico bagno di metallo fuso) con il bagno 46 di metallo fuso generato in precedenza.
Il fatto che la linea 47 di saldatura sia pi? corta della linea 45 di saldatura permette di ottenere una saldatura ben bilanciata, in quanto, pur in presenza di una linea 47 di saldatura pi? corta, il bagno 48 di metallo fuso presenta sostanzialmente lo stesso volume del bagno 46 di metallo fuso; infatti, la linea 47 di saldatura viene eseguita quando le superfici 43 superiori delle due gambe 10 sono state gi? riscaldate dalla precedente linea 45 di saldatura e quindi pur fornendo complessivamente una minore quantit? di calore permette di fondere sostanzialmente la stessa quantit? di metallo. Grazie alla corretta bilanciatura dei due bagni 46 e 48 di metallo fuso (corretta bilanciatura ottenuta differenziando le lunghezze delle due linee 45 e 47 di saldatura), ? possibile realizzare una saldatura estesa (quindi meccanicamente robusta ed elettricamente a bassa resistenza) senza correre il rischio di sbavature di metallo fuso esternamente alle superfici 43 superiori delle due gambe 10; tali sbavature di metallo fuso possono essere molto dannose in quanto possono creare dei cortocircuiti indesiderati e potenzialmente distruttivi all?interno dell?avvolgimento 8 statorico.
Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata, in alcuni casi pu? venire utilizzata anche una ulteriore (terza) linea di saldatura che ? perpendicolare al bordo 44 comune ed attraversa il bordo 44 comune stesso, ? parallela alla e distanziata dalla linea 47 di saldatura e presenta una lunghezza inferiore alla linea 47 di saldatura.
Secondo una preferita forma di attuazione le linee 45 e 47 di saldatura non sono centrate una rispetto all?altra. In particolare, la linea 45 di saldatura ? divisa simmetricamente dal bordo 44 comune, mentre la linea 47 di saldatura ? divisa asimmetricamente dal bordo 44 comune; in questo modo ? possibile ridurre ulteriormente il rischio di sbavature di metallo fuso esternamente alle superfici 43 superiori delle due gambe 10. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ciascuna linea 45 e 47 di saldatura si estende da un punto di partenza disposto su una gamba 10 ad un punto di arrivo disposto sull?altra gamba 10, i punti di partenza delle due linee 45 e 47 di saldatura sono disposti ad una stessa distanza dal bordo 44 comune, ed i punti di arrivo delle due linee 45 e 47 di saldatura sono disposti a distanze differenziate dal bordo 44 comune.
Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che i raggi 38 laser che producono le due linee 45 e 47 di saldatura vengono generati in (rapida) successione dall?unico dispositivo 37 emettitore.
Come illustrato nella figura 25, una volta che i due bagni 46 e 48 di metallo fuso si sono sufficientemente raffreddati, le ganasce 42 del dispositivo 41 di compressione vengono disaccoppiate dalle gambe 10 terminando le operazioni di saldatura. Durante l?esecuzione della saldatura, le ganasce 42 del dispositivo 41 di compressione spingono e mantengono spinte le due gambe 10 una verso l?altra lungo una direzione di spinta perpendicolare al bordo 44 comune. Tale spinta viene generata prima di iniziare l?emissione dei raggi 38 laser e viene normalmente mantenuta fino ad un raffreddamento almeno parziale dei bagni 46 e 48 di metallo fuso.
Secondo una preferita forma di attuazione, le due ganasce 42 del dispositivo 41 di compressione presentano una forma anulare, vengono montate sull?avvolgimento 8 statorico prima di iniziare la saldatura, e vengono smontate dall?avvolgimento 8 statorico al termine della saldatura. Una ganascia 42 interna viene disposta dentro all?avvolgimento 8 statorico a diretto contatto con le gambe 10 pi? interne, ed una ganascia 42 esterna viene disposta fuori dall?avvolgimento 8 statorico a diretto contatto con le gambe 10 pi? esterne per spingere le gambe 10 pi? esterne verso le gambe 10 pi? interne e viceversa.
Le modalit? di esecuzione della saldatura laser sono state descritte, con riferimento a quanto illustrato nelle figure 19-25, per la saldatura tra le estremit? di due gambe 10 adiacenti, ma con le analoghe modalit? avviene anche la saldatura tra una gamba 10 ed un corrispondente ponte 18, 28, 30, 32 o 34 di collegamento; nel caso della Le sopra descritte modalit? di esecuzione della saldatura laser non ? previsto l?utilizzo di un dispositivo di compressione in quanto le sedi 19 dei ponti 18, 28, 30, 32 o 34 di collegamento vengono preventivamente deformare plasticamente per stringere le estremit? delle corrispondenti gambe 10.
Le sopra descritte modalit? di esecuzione della saldatura laser presentano numerosi vantaggi, in quanto permettono di ottenere un processo di saldatura efficace (ovvero in grado di realizzare una saldatura meccanicamente robusta, di bassa resistenza elettrica e duratura nel tempo), efficiente (ovvero presentante tempi di lavorazione molto ridotti) e semplice (ovvero facilmente automatizzabile ed eseguibile con precisione senza particolari accorgimenti). Inoltre, le sopra descritte modalit? di esecuzione della saldatura laser non richiedono una preventiva spellatura (ovvero rimozione dello strato esterno isolante) delle estremit? finali delle gambe 10 in corrispondenza delle superfici 43 superiori; in altre parole, per eseguire la saldatura laser come sopra descritta non ? necessario preventivamente spelare (ovvero rimuovere lo strato esterno isolante da) le estremit? finali delle gambe 10 in corrispondenza delle superfici 43 superiori.
La macchina 1 elettrica illustrata nelle figure allegate ? una macchina elettrica sincrona con rotore a magneti permanenti, ma ovviamente la macchina 1 elettrica potrebbe essere di qualunque altro tipo (ad esempio asincrona e quindi senza magneti permanenti nel rotore).

Claims (13)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo di saldatura laser tra due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici adiacenti di un avvolgimento (8) statorico con barre (9) rigide per una macchina (1) elettrica; in cui i due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici sono disposti uno di fianco all?altro ed hanno rispettive superfici (43) superiori che sono disposte tra loro complanari e presentano almeno un bordo (44) comune; il metodo di saldatura comprende la fase di indirizzare verso le superfici (43) superiori dei due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici un primo raggio (38) laser, il quale ? atto a fondere il metallo costituente gli elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici e viene avanzato lungo una prima linea (45) di saldatura rettilinea che ? perpendicolare al bordo (44) comune ed attraversa il bordo (44) comune stesso; il metodo di saldatura ? caratterizzato dal fatto di comprendere l?ulteriore fase di indirizzare verso le superfici (43) superiori dei due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici un secondo raggio (38) laser, il quale ? atto a fondere il metallo costituente gli elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici e viene avanzato lungo una seconda linea (47) di saldatura rettilinea che ? perpendicolare al bordo (44) comune ed attraversa il bordo (44) comune stesso, ? parallela alla e distanziata dalla prima linea (45) e presenta una lunghezza inferiore alla prima linea (45).
  2. 2) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 1, e comprendente l?ulteriore fase di indirizzare verso le superfici (43) superiori dei due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici un terzo raggio (38) laser, il quale ? atto a fondere il metallo costituente gli elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici e viene avanzato lungo una terza linea di saldatura che ? perpendicolare al bordo (44) comune ed attraversa il bordo (44) comune stesso, ? parallela alla e distanziata dalla seconda linea (47) di saldatura e presenta una lunghezza inferiore alla seconda linea (47) di saldatura.
  3. 3) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la prima linea (45) di saldatura e la seconda linea (47) di saldatura non sono centrate una rispetto all?altra.
  4. 4) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui: la prima linea (45) di saldatura ? divisa simmetricamente dal bordo (44) comune; e la seconda linea (47) di saldatura ? divisa asimmetricamente dal bordo (44) comune.
  5. 5) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui: ciascuna linea (45, 47) di saldatura si estende da un punto di partenza disposto su un elemento (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallico ad un punto di arrivo disposto sull?altro elemento (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallico; i punti di partenza delle due linee (45, 47) di saldatura sono disposti ad una stessa distanza dal bordo (44) comune; ed i punti di arrivo delle due linee (45, 47) di saldatura sono disposti a distanze differenziate dal bordo (44) comune.
  6. 6) Metodo di saldatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui i raggi (38) laser vengono generati in successione da un unico dispositivo (37) emettitore.
  7. 7) Metodo di saldatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente l?ulteriore fase di spingere e di mantenere spinti i due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici uno verso l?altro lungo una direzione di spinta perpendicolare al bordo (44) comune prima di generare il primo raggio (38) laser.
  8. 8) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 7 e comprendente l?ulteriore fase di mantenere i due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici spinti uno verso l?altro fino ad un raffreddamento almeno parziale del metallo fuso in seguito all?azione dei raggi (38) laser.
  9. 9) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui i due elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici vengono spinti uno verso l?altro mediante due ganasce (42) che sono tra loro meccanicamente collegate, vengono montate sull?avvolgimento (8) statorico prima di iniziare la saldatura, e vengono smontate dall?avvolgimento (8) statorico al termine della saldatura.
  10. 10) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 9, in cui ciascuna ganascia (42) presenta una forma anulare.
  11. 11) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui: l?avvolgimento (8) statorico presentante un numero di fasi e comprendente una serie di barre (9) rigide, le quali sono conformate ad ?U? e sono inserite attraverso le cave (7) di statore definendo un lato (12) di ingresso, in cui si dispongono le cuspidi (11) delle barre (9) conformate ad ?U?, ed un lato (13) di uscita, in cui si dispongono le gambe (10) delle barre (9) conformate ad ?U?; le gambe (10) delle barre (9) conformate ad ?U? che fuoriescono nel lato (13) di uscita del nucleo (6) magnetico sono piegate mediante rispettive doppie pieghe, ciascuna delle quali comprende una piegatura (15) interna in una direzione ed una piegatura (16) esterna in una direzione opposta; le estremit? delle gambe (10) delle barre (9) conformate ad ?U? sono tra loro elettricamente collegate mediante saldatura laser per costituire i percorsi elettrici dell?avvolgimento (8) statorico; una ganascia (42) interna viene disposta dentro all?avvolgimento (8) statorico a diretto contatto con le gambe (10) pi? interne; ed una ganascia (42) esterna viene disposta fuori dall?avvolgimento (8) statorico a diretto contatto con le gambe (10) pi? esterne per spingere le gambe (10) pi? esterne verso le gambe (10) pi? interne e viceversa.
  12. 12) Metodo di saldatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11 e comprendente le ulteriori fasi di: acquisire una immagine digitale delle due superfici (43) superiori di entrambi gli elementi (10; 18; 28; 30; 32; 34) metallici; analizzare l?immagine digitale per determinare la posizione dei bordi esterni delle due superfici (43) superiori; e pilotare la generazione dei raggi (38) laser in modo tale che i raggi (38) laser siano paralleli ai bordi esterni delle due superfici (43) superiori che sono perpendicolari al bordo (44) comune.
  13. 13) Metodo di saldatura secondo la rivendicazione 12 e comprendente le ulteriori fasi di: analizzare l?immagine digitale per determinare la posizione degli spigoli dei bordi esterni delle due superfici (43) superiori; determinare la posizione del centro delle due superfici (43) superiori utilizzando la posizione degli spigoli; ed utilizzare la posizione del centro delle due superfici (43) superiori per stabilire la posizione dei raggi (38) laser.
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