ITTO20010375A1

ITTO20010375A1 - Motore a corrente continua, senza spazzole, stampato con resina e metodo per la sua fabbricazione.

Info

Publication number: ITTO20010375A1
Application number: IT2001TO000375A
Authority: IT
Inventors: Kyung-Shik Choi
Original assignee: Samsung Kwangju Electronics Co
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-17
Also published as: KR100362808B1; US20010033111A1; BR0101525A; CN1151598C; ITTO20010375A0; JP2002044898A; KR20010097272A; CN1320997A

Description

DESCRIZIONE

SFONDO DELL"INVENZIONE

1. Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un mo-tore a corrente continua senza spazzole (BLDC) e, più particolarmente, ad un motore BLDC stampato in resina avente un involucro stampato ad iniezione con resina. La presente invenzione si riferisce pu-re ad un procedimento per la fabbricazione del mo-tore BLDC.

2. Descrizione della tecnica relativa

Come è ben noto nel campo, un motore BLDC ha un quadro di controllo in cui si trova un circuito di comando per rilevare la posizione del rotore e quindi applicare sequenzialmente segnali di condu-zione a avvolgimenti multifase che sono avvolti su uno statore. Il motore BLDC stampato in resina ha un involucro stampato ad iniezione con resina. L'involucro viene stampato ad iniezione in modo ta-le che la resina incapsuli lo statore e gli avvolgimenti multifase.

Un esempio tipico di tale motore BLDC stampato in resina è rappresentato nelle figure 1 e 2, che sono rispettivamente una vista prospettica ed una vista in sezione trasversale.

Come si vede nelle figure 1 e 2, il motore BLDC stampato in resina di tipo convenzionale comprende un gruppo rotore 1, un gruppo statore 2, un quadro di controllo 3 ed un involucro 4.

Il gruppo rotore 1 comprende un rotore 11 dotato di una pluralità di magneti permanenti per creare un campo magnetico, ed un albero rotante 12 che viene calettato nel foro dell'albero del rotore 11.

Il gruppo statore 2 comprende uno statore 21 che è costituito da una pila di nuclei, e avvolgimenti 23 che sono avvolti sullo statore 21 attraverso scanalature ricavate nello statore 21. Isolanti 22 sono interposti tra lo statore 21 e le bobine 23. Le bobine 23 creano un campo elettrico che interagisce con il campo magnetico creato dai magneti permanenti del rotore 11 in modo da generare una coppia.

Il quadro di controllo 3 ha un circuito di comando che rivela la posizione del rotore 11 e che applica sequenzialmente segnali di conduzione agli avvolgimenti multifase 23 che sono avvolti sullo statore 21. Una estremità del quadro di controllo 3 è installata su e supportata dagli isolanti 22, che sporgono dal gruppo statore 2. Gli avvolgimenti multifase 23, che sono avvolti sullo statore 21 attraverso le scanalature, sono collegati al quadro di controllo 3.

L'involucro 4 viene formato mediante il proce-dimento di stampaggio ad iniezione usando una re-sina per riempire spazi predeterminati comprendenti il gruppo statore 2 e il quadro di controllo 3. In altre parole, dopo che il quadro di controllo 3 viene accoppiato al gruppo statore 2, questo gruppo provvisorio viene inserito in uno stampo e viene stampato ad iniezione usando resina per formare l'involucro 4. Il procedimento di stampaggio ad iniezione dura tipicamente per 300 secondi ad una temperatura di circa 120°C.

Il motore BLDC comprende inoltre cuscinetti 5 e 6 per supportare a rotazione l'albero rotante 12, coperchi 7 e 8 dei cuscinetti e molle di supporto dei cuscinetti 9 e 10. Il motore BLDC comprende pu-re un connettore di alimentazione 50 per alimentare energia al motore.

In quanto segue, verrà descritto dettagliatamente, con riferimento alla figura 3, un procedimento di fabbricazione del motore convenzionale BLDC stampato in resina.

Anzitutto, nella fase SIO, si monta il gruppo statore 2. Gli isolatori 22 vengono inseriti nelle rispettive scanalature dello statore 21 e si avvol-gono gli avvolgimenti 23. Nella fase S20, le estre-mità dei rispettivi avvolgimenti 23 del gruppo sta-tore 2 vengono saldate al quadro di controllo 3, che può quindi venire supportato dagli isolatori 22 del gruppo statore 2.

Nella fase S30, il gruppo statore 2 e il qua-dro di controllo 3, provvisoriamente assemblati nella fase S20, vengono inseriti nello stampo e l'involucro 4 viene stampato ad iniezione con una resina. Successivamente, nella fase S40 si monta il gruppo rotore 1 nell'involucro 4, formato in prece-denza con il procedimento di stampaggio ad iniezio-ne. Infine, nella fase S50, si adattano a pressione i coperchi dei cuscinetti 7 ed 8 alle estremità dell'involucro 4.

I convenzionali motori BLDC stampati in resina presentano vari inconvenienti. Poiché il quadro di controllo 3 viene stampato ad iniezione insieme al gruppo statore 2, e il procedimento di stampaggio ad iniezione viene eseguito ad alta temperatura (circa 120°C), il quadro di controllo 3 può venire danneggiato dal calore. Se vi è un difetto nel quadro di controllo 3, si rischia di dover scartare l'intero gruppo stampato in resina. Come risultato, l'attuale procedimento di fabbricazione può comportare un aumento dei costi e degli scarti. Inoltre, l'affidabilità del motore BLDC risultante è influenzata da eventuali danneggiamenti al quadro di controllo 3 per effetto dell'alta temperatura incontrata nel procedimento di stampaggio ad iniezione.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione è stata quindi elaborata in uno sforzo di risolvere i problemi che si verificano nella tecnica relativa. Uno scopo della presente invenzione consiste nel fornire un motore BLDC stampato in resina in cui l'involucro viene stampato ad iniezione separatamente dal quadro di controllo per impedire di dannegqiare il quadro di controllo per effetto dell'alta temperatura incontrata durante il procedimento di stampaggio ad iniezione, riducendo così al minimo il numero di quadri di controllo difettosi. Un altro scopo della presente invenzione consiste nel fornire un metodo di fabbricazione di tale motore BLDC.

Secondo un aspetto della presente invenzione, un motore BLDC stampato in resina comprende un gruppo rotore ed un gruppo statore. Il gruppo ro-tore comprende un rotore, che ha una pluralità di magneti permanenti per creare un campo magnetico, ed un albero rotante. Il gruppo statore comprende avvolgimenti multifase, che creano un campo elet-trico per generare una coppia in cooperazione con il campo magnetico creato dai magneti permanenti del rotore, un quadro di controllo avendo un cir-cuito di comando per rivelare la posizione del ro-tore e applicando sequenzialmente segnali di condu-zione agli avvolgimenti multifase del gruppo stato-re, ed un involucro. L'involucro viene formato con un procedimento di stampaggio ad iniezione, usando resina, per consentire di eseguire lo stampaggio in uno spazio predeterminato con il gruppo statore in-serito, che deve venire riempito con la resina.

Spinotti di connessione sporgono all'esterno da una estremità dell'involucro. Ciascun spinotto di connessione è collegato ad un rispettivo avvol-gimento multifase del gruppo statore. Gli spinotti di connessione si accoppiano con connettori formati sul quadro di controllo. Per conseguenza, dopo che l'involucro è stato stampato ad iniezione, si può montare il quadro di controllo sull'involucro accoppiando gli spinotti di connessione ed i connet-tori tra di loro in modo che il quadro di controllo si trovi su una porzione esterna dell'involucro.

Il motore BLDC stampato in resina comprende inoltre una coppia di cuscinetti per supportare a rotazione l'albero rotante del gruppo rotore, ed una coppia di coperchi dei cuscinetti che vengono adattati a pressione alle estremità dell'involucro in modo da supportare rispettivamente la coppia di cuscinetti. In questo caso, uno dei coperchi della coppia di coperchi dei cuscinetti comprende porzio-ni prolungate che si estendono in direzione radiale del coperchio del cuscinetto, così da impedire che il quadro di controllo posto sulla porzione esterna dell'involucro venga esposto.

Secondo un altro aspetto della presente inven-zione, si fornisce un metodo per la fabbricazione di un motore BLDC stampato in resina. Il metodo comprende il montaggio di un gruppo statore, la formazione di un involucro mediante un procedimento di stampaggio ad iniezione con l'impiego di resina per avere uno spazio predeterminato dello stampo, comprendente il gruppo statore, che deve essere riempito con la resina, e collegare elettricamente un quadro di controllo al gruppo statore, che è incapsulato nell'involucro. Il metodo comprende inoltre il montaggio di un gruppo rotore e il suo inserimento nell'involucro e l'adattamento a pressione dei coperchi dei cuscinetti alle estremità dell'involucro .

La fase di montaggio del gruppo statore comprende la formazione di uno statore mediante l'impilaggio di una pluralità di nuclei di statori, l'inserimento di isolatori in scanalature definite nello statore, l'avvolgimento di avvolgimenti multifase sullo statore attraverso le scanalature e il collegamento degli spinotti di connessione agli avvolgimenti multifase che sono avvolti sullo statore attraverso le scanalature.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Gli scopi suddetti ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno più evidenti dopo lettura della seguente descrizione dettagliata, considerata unitamente ai disegni, in cui:

La figura 1 è una vista prospettica che illustra un convenzionale motore BLDC stampato in resina;

La figura 2 è una sezione trasversale del convenzionale motore BLDC stampato in resina illustrato in figura 1;

La figura 3 è un diagramma di flusso che dettaglia un procedimento di fabbricazione del motore BLDC stampato in resina convenzionale illustrato nelle figure 1 e 2;

La figura 4 è una sezione trasversale che illustra un motore BLDC stampato in resina secondo una realizzazione della presente invenzione; e La figura 5 è un diagramma di flusso che dettaglia il procedimento di fabbricazione del motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA REALIZZAZIONE

PREFERITA

Nella figura 4 è rappresentata una sezione trasversale del motore BLDC stampato in resina secondo una realizzazione della presente invenzione. Per riferimento, nel descrivere la realizzazione della presente invenzione, verranno usati gli stessi numeri per indicare parti che hanno una struttura e una funzione uguale a quelle della tecnica relativa.

eome si vede nella figura 4, il motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione comprende un gruppo rotore 1, un gruppo statore 2, un quadro di controllo 3, un involucro 4 e mezzi di connessione 60.

Il gruppo rotore 1 comprende un rotore 11, che ha una pluralità di magneti permanenti per creare un campo magnetico ed un albero rotante 12, che viene calettato attraverso il foro dell'albero del rotore 11.

Il gruppo statore 2 comprende uno statore 21, costituito da una pila di nuclei e avvolgimenti 23, che sono avvolti sullo statore 21 attraverso le scanalature definite nello statore 21 con gli iso-latori 22 interposti tra lo statore 21 e le bobine 23. Le bobine 23 creano un campo elettrico che in-teragisce con il campo magnetico creato dai magneti permanenti del rotore 11 così da generare una cop-pia.

L'involucro 4 viene formato mediante un proce-dimento di stampaggio ad iniezione, usando una re-sina di riempimento in uno stampo avente uno spazio predeterminato. Il gruppo statore 2 viene inserito nello stampo e l'involucro 4 viene stampato ad iniezione attorno al gruppo statore 2. Contraria-mente al procedimento convenzionale di formazione dell'involucro, l'involucro 4 viene stampato ad iniezione in modo da contenere soltanto il gruppo statore 2, anziché sia il gruppo statore 2 che il quadro di controllo 3. Una depressione 4a di pro-fondità predeterminata viene formata ad una estre-mità dell'involucro 4. La depressione 4a fornisce uno spazio per il montaggio del quadro di controllo 3 come verrà descritto in seguito.

Dopo aver stampato ad iniezione l'involucro 4, si monta il quadro di controllo 3 sull'involucro 4 con una fase successiva in modo tale che il quadro di controllo 3 si trovi nella depressione 4a dell'involucro 4. Il quadro di controllo 3 ha il circuito di comando che rivela la posizione del ro-tore 11 e quindi applica sequenzialmente segnali di conduzione agli avvolgimenti multifase 23 avvolti sullo statore 21.

Il mezzo di collegamento 60 collega elettrica-mente il quadro di controllo 3 agli avvolgimenti multifase 23 del gruppo statore 2, che è incorpora-to nell'alloggiamento 4. Il mezzo di collegamento 60 comprende spinotti di connessione 61 e connetto-ri 62. Gli spinotti di connessione 61 sono collega-ti ai rispettivi avvolgimenti multifase 23 del gruppo statore 2 e sporgono verso l'esterno da una estremità dell'involucro 4. Gli spinotti di connessione 61 si accoppiano con i rispettivi connettori 62 formati sul quadro di controllo 3. Il mezzo di connessione 60 assicura il collegamento elettrico tra il quadro di controllo 3 e gli avvolgimenti 23 del gruppo statore 2 per consentire l'operazione di controllo desiderata.

Sebbene nella figura 4 gli spinotti di connes-sione 61 siano illustrati come estendentesi radial-mente all'esterno dal gruppo statore 2, chi ha una ordinaria esperienza nel campo comprenderà facil-mente che gli spinotti 61 possono anche estendersi radialmente verso l'interno del gruppo statore 2.

Il motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione comprende inoltre una coppia di cuscinetti 5 e 6 per supportare ruotabilmente l'albero rotante 12 del gruppo rotore 1, ed una coppia di coperchi dei cuscinetti 7 e 8' che vengo-no adattati a pressione alle estremità dell'involucro 4 in modo da supportare rispettiva-mente la coppia di cuscinetti 5 e 6. Il coperchio 8' del cuscinetto è dotato di parti che si prolun-gano 8a e 8b dirette radialmente verso l'esterno dal coperchio 8' del cuscinetto, in modo da impedìre che il quadro di controllo 3 che è posto nella depressione 4a dell'involucro 4 venga esposto all'esterno. Il coperchio del cuscinetto 8' assicu-ra che il quadro di controllo 3 rimanga collegato con sicurezza al gruppo statore 2 nell'involucro 4.

Le molle 9 e 10 di supporto del cuscinetto supportano rispettivamente i cuscinetti 5 e 6 alle estremità interne dei cuscinetti 5 e 6. Il motore BLDC stampato in resina comprende pure un connetto-re di alimentazione (non illustrato) per fornire dall'esterno energia al quadro di controllo 3. Il connettore di alimentazione è preferibilmente posto ad una estremità dell'involucro 4.

In quanto segue verrà descritto in dettaglio un metodo per la fabbricazione del motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione.

La figura 5 è un diagramma di flusso che det-taglia il metodo di fabbricazione del motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione.

Come si può vedere dalla figura 5, il metodo di fabbricazione del motore BLDC stampato in resina secondo la presente invenzione comprende le fasi di montare il gruppo statore 2 (SU O), stampare ad iniezione l'involucro 4 (S120), collegare il quadro di controllo 3 all'involucro 4 (S130), montare il gruppo rotore 1 (S140) e montare i coperchi dei cuscinetti 7 e 8' (S150).

La fase SU O di montaggio del gruppo statore 2 comprende la fase di fabbricare lo statore 21 impilando una pluralità di nuclei di statore (Sili), inserire gli isolatori 22 nelle rispettive scanala-ture definite nello statore 21 (S112), avvolgere gli avvolgimenti multifase 23 sullo statore 21 attraverso le scanalature (S113) e collegare i mor-setti di collegamento 61 rispettivamente agli avvolgimenti multifase 23 che sono avvolti sullo sta-tore 21 attraverso le scanalature (S114).

La fase S120 di stampaggio ad iniezione dell'involucro 4 viene eseguita in modo tale che il gruppo statore 2 che viene montato nella fase SU O, sia posizionato in uno stampo e venga stampa-to ad iniezione usando resina per formare l'involucro 4. Lo stampo per l'involucro 4 è pro-gettato in modo tale da ricavare la depressione 4a nell'involucro 4 per alloggiare il quadro di con-trollo 3.

La fase S130 di collegamento del quadro di controllo 3 viene eseguita disponendo il quadro di controllo 3 nella depressione 4a dell'involucro 4. Collegando i morsetti di collegamento 61, che sporgono da una estremità dell'involucro 4, ed i connettori 62, che sono disposti sul quadro di con-trollo 3, il quadro di controllo 3 viene montato sull'involucro 4 in modo tale che il quadro di con-trollo 3 e gli avvolgimenti 23 del gruppo statore 2 rimangono collegati elettricamente tra di loro. Nella fase S140 il gruppo rotore 1 viene mon-tato entro l'involucro 4, e nella fase S150 i co-perchi 7 e 8' del cuscinetto vengono adattati a pressione all'estremità dell'involucro 4 per completare l'assemblaggio del motore.

Un vantaggio del motore BLDC stampato in resina e del suo procedimento di fabbricazione è che, dal momento che il quadro di controllo viene monta-to dopo lo stampaggio ad iniezione dell'involucro, il quadro di controllo non può venire danneggiato dalle alte temperature del procedimento di stampag-gio ad iniezione. Lo stampo per l'involucro ha uno spazio predeterminato e soltanto il gruppo statore viene inserito nello stampo durante il procedimento dì stampaggio ad iniezione. Il quadro di controllo viene montato sull'involucro in una fase successi-va.

È quindi possibile ridurre il numero di quadri di controllo difettosi che vengono danneggiati durante il procedimento di stampaggio ad iniezione ad alta temperatura, il costo di fabbricazione può ve-nire ridotto e l'affidabilità del motore BLDC pro-dotto può venire migliorata.

Una realizzazione preferita dell'invenzione è stata descritta nei disegni e nella descrizione. Sebbene siano stati impiegati termini specifici, essi vengono usati soltanto in senso generico e de-scrittivo e non a scopo limitativo. Varie modifiche e cambiamenti possono essere apportati da un esper-to del settore rimanendo nello spirito e nello sco-po della presente invenzione come appresso rivendi-cata.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Motore a corrente continua senza spazzole (BLDC) stampato in resina, comprendente: un gruppo rotore comprendente un rotore ed un albero rotante, il rotore avendo una pluralità di magneti per creare un campo magnetico; un gruppo statore comprendente una pluralità di avvolgimenti multifase, la pluralità di avvolgi-menti multifase creando un campo elettrico per ge-nerare una coppia in cooperazione con il campo magnetico creato dai magneti del rotore; un involucro stampato ad iniezione che rac-chiude il gruppo statore; un quadro di controllo montato su una porzione esterna dell'involucro, il quadro di controllo com-prendendo un circuito di comando per rivelare la posizione del rotore e applicare sequenzialmente segnali di conduzione agli avvolgimenti multifase del gruppo statore; e mezzi di collegamento per collegare elettrica-mente il quadro di controllo agli avvolgimenti mul-tifase del gruppo statore, in cui l'involucro viene stampato ad iniezione con il gruppo statore al suo interno.
2. Motore BLDC stampato in resina secondo la rivendicazione 1, in cui nella parte esterna dell'involucro è ricavata una depressione, il quadro di controllo essendo disposto in tale depressione.
3. Motore BLDC stampato in resina secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una coppia di cuscinetti ed una coppia di coperchi dei cusci-netti, i cuscinetti sopportando a rotazione l'albero rotante del gruppo rotore, ciascun coper-chio di cuscinetto essendo adattato a pressione ad una estremità dell'involucro in modo da supportare il rispettivo cuscinetto, uno dei coperchi dei cu-scinetti avendo una porzione che si estende radial-mente verso l'esterno, il coperchio del cuscinetto con la porzione prolungata impedendo che il quadro di controllo venga esposto.
4. Motore BLDC stampato in resina secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di connessione comprende: una pluralità di spinotti di collegamento ac-coppiati ai rispettivi avvolgimenti multifase del gruppo statore e sporgenti dall'involucro; e una pluralità di connettori formati sul quadro di controllo, ciascuno dei connettori corrisponden-do ed essendo accoppiato ad un rispettivo spinotto di collegamento.
5. Metodo per la fabbricazione di un motore a corrente continua senza spazzole stampato in resina, comprendente: assemblare un gruppo statore; formare un involucro per incapsulare il gruppo statore, l'involucro essendo stampato ad iniezione usando una resina ed uno stampo, il gruppo statore essendo inserito nello stampo; collegare elettricamente un quadro di control-lo al gruppo statore; montare il gruppo rotore nell'involucro; e adattare a pressione una pluralità di coperchi dei cuscinetti alle estremità dell'involucro.
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il montaggio del gruppo statore comprende: formare uno statore impilando una pluralità di nuclei di statore, lo statore comprendendo una plu-ralità di scanalature; inserire una pluralità di isolatori nelle sca-nalature dello statore; avvolgere una pluralità di avvolgimenti multifase sullo statore attraverso le scanalature; e collegare i rispettivi spinotti di collegamen-ti agli avvolgimenti multifase che sono avvolti sullo statore attraverso le scanalature.
7. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui la formazione dell'<' >involucro comprende la formazione di una depressione in una porzione esterna dell'involucro ed in cui il quadro di controllo è disposto nella depressione dell'involucro.