ITTO20111032A1 - Apparecchiatura e procedimento di colata centrifuga - Google Patents

Description

“Apparecchiatura e procedimento di colata centrifuga"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce alla produzione mediante colata centrifuga – chiamata anche stampaggio rotazionale - della gabbia di corto circuito di un rotore di un motore elettrico, in particolare un motore elettrico rotante per compressori ermetici di frigoriferi e simili.

Come à ̈ noto, tali gabbie sono realizzate di materiale elettricamente conduttivo, in particolare di alluminio, e sono formate da una parte anulare superiore e da una parte anulare inferiore, le quali sono collegate da una pluralità di barre circonferenzialmente spaziate. Tipicamente, una tale gabbia viene realizzata colando l’alluminio fuso in uno stampo rotante in cui à ̈ stato pre-posizionato un pacco di lamierini magnetici. L’alluminio, riempiendo interstizi esistenti fra le pareti dello stampo ed il pacco dei lamierini, nonché passaggi ricavati all’interno di quest’ultimo, forma rispettivamente le suddette parti anulari e le barre. Queste ultime restano così annegate nel pacco, a cui verrà successivamente fissato l’albero del rotore.

Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un’apparecchiatura avente le caratteristiche indicate nel preambolo della rivendicazione 1 che segue.

Un’apparecchiatura nota di questo genere à ̈ descritta in WO-03/097 274.

Le gabbie prodotte con tale apparecchiatura possono presentare disomogeneità ed irregolarità di forma, determinando un’indesiderata variabilità della coppia di avviamento, una riduzione delle prestazioni ed un aumento delle vibrazioni in esercizio.

Questa disomogeneità à ̈ imputabile ai gas che, catturati durante la colata, non hanno possibilità di sfogo verso l’esterno e rimangono perciò imprigionati nella fusione.

Scopo della presente invenzione à ̈ dunque quello di superare le criticità della tecnica attualmente in uso, consentendo così di ottenere fusioni omogenee e di forma regolare.

Secondo l’invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un’apparecchiatura avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1 che segue. Caratteristiche preferenziali dell’apparecchiatura dell’invenzione sono indicate nelle rivendicazioni da 2 a 8 che seguono. In particolare, i due semi-stampi presentano canali di forma e inclinazione tali da consentire un effetto di estrazione dei gas della colata di fusione e la loro espulsione quando sono posti in rotazione.

I pezzi prodotti con l’apparecchiatura della presente invenzione, in particolare le gabbie di corto circuito, sono sostanzialmente esenti da soffiature, così da avere riempimento e compattezza eccellenti, nonché dimensioni e massa pressoché costanti, con variazioni pressoché insignificanti fra una gabbia e l’altra.

Costituiscono dunque rispettivi ulteriori oggetti della presente invenzione un procedimento di produzione di gabbie di corto circuito e le gabbie così ottenute, come rispettivamente descritti nelle rivendicazioni 9 e 10 che seguono.

La costanza dei parametri dimensionali delle gabbie determina conseguentemente la formazione di un traferro più regolare fra rotore e statore, con un miglioramento delle prestazioni di avviamento del relativo motore elettrico. Inoltre, la sagoma degli anelli di corto circuito consente di controllare accuratamente l’ampiezza del traferro, evitando che capi di fili sporgenti dagli avvolgimenti di statore vengano agganciati durante l’operazione di controllo stessa e portati a contatto del rotore andando a massa.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni annessi, in cui:

la figura 1 à ̈ una vista schematica in elevazione ed in sezione di un’apparecchiatura dell’invenzione,

la figura 2 à ̈ una vista prospettica dall’alto di un semi-stampo inferiore facente parte dell’apparecchiatura della figura 1,

la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica dal basso del semi-stampo inferiore di figura 2,

la figura 4 Ã ̈ una vista prospettica in spaccato del semi-stampo inferiore delle figure 2 e 3,

la figura 5 à ̈ una vista prospettica dal basso di un semi-stampo superiore facente parte dell’apparecchiatura della figura 1,

la figura 6 à ̈ una vista prospettica in spaccato del semi-stampo superiore della figura 5, e la figura 7 à ̈ una vista prospettica di una gabbia di corto circuito di un rotore di motore elettrico stampata intorno ad un pacco di lamierini utilizzando l’apparecchiatura delle precedenti figure.

Un’apparecchiatura per la conduzione di procedimenti di colata centrifuga comprende (figura 1) un semi-stampo inferiore 10 montato su di un sopporto 12 che à ̈ provvisto di mezzi di azionamento in rotazione intorno ad un asse centrale sostanzialmente verticale 14, un semi-stampo superiore 16 affacciato al semi-stampo inferiore 10 e mezzi atti a provocare il movimento in direzione assiale dei semi-stampi 10, 16 fra una configurazione di stampo aperto ed una configurazione di stampo chiuso.

La suddetta struttura generale dell’apparecchiatura corrisponde a quella descritta in WO-03/097 274, cui si può fare riferimento per i particolari non descritti in dettaglio in questa sede, in quanto ininfluenti ai sensi della presente invenzione.

In linea di principio, il sopporto 12 del semi-stampo inferiore 10 à ̈ montato girevole tramite cuscinetti 18 su di un telaio fisso 20 ed i mezzi di azionamento in rotazione includono una puleggia 22 solidale all’estremità inferiore del sopporto 12. Il sopporto 12 presenta inoltre colonne circonferenzialmente equispaziate 24 che servono da guida per il movimento assiale del semi-stampo inferiore 10. Dal sopporto 12 protrudono inoltre aste circonferenzialmente equispaziate 26 che sono alternate alle colonne 24 ed attorno alle quali sono montate molle elicoidali 28 che sollecitano il semi-stampo inferiore 10 in allontanamento dal supporto.

L’apparecchiatura comprende inoltre una barra centrale 30 posizionata lungo l’asse centrale 14 e passante attraverso cavità centrali del supporto 12 e dei semi-stampi 10,16. La barra 30 à ̈ provvista di una flangia 32 per il sostentamento di un pacco 34 di lamierini di un rotore di un motore elettrico ed à ̈ provvista di mezzi di azionamento (non illustrati) che ne provocano la traslazione lungo l’asse 14.

Alle estremità superiori delle colonne 24 sono inoltre associati mezzi di fissaggio del semistampo superiore 16, che può così essere associato alle restanti parti apparecchiatura.

Il semi-stampo inferiore 10 à ̈ (figure 2-4) un solido di rotazione presentante una prima cavità centrale 36 estendentesi lungo l’asse centrale 14 per l’intera altezza del semi-stampo 10. Esso ha, in un piano passante per l’asse 14, sezione sagomata sostanzialmente a guisa di quadrilatero e presenta, sulla sua faccia superiore 38, una scanalatura circonferenziale 40 ed un primo risalto circonferenziale 42 radialmente esterno rispetto alla scanalatura 40. Inoltre, esso presenta, in corrispondenza del bordo radialmente esterno della sua faccia inferiore, un secondo risalto circonferenziale 44.

Il semi-stampo inferiore 10 presenta una pluralità di passaggi 46 circonferenzialmente spaziati l’uno rispetto all’altro che mettono in comunicazione con l’esterno la prima cavità centrale 36 attraverso aperture di uscita 48 per cui non passa l’asse centrale 14. Ogni passaggio 46 à ̈ formato da un primo ramo sostanzialmente verticale 50 che si diparte del fondo della scanalatura 40, e da un secondo ramo inclinato 52 che sfocia radialmente all’esterno del primo risalto 42 sulla faccia superiore 38. Il primo ed il secondo ramo 50, 52 comunicano l’uno con l’altro attraverso una camera 54 che si estende in corrispondenza della faccia inferiore del semi-stampo 10, radialmente all’interno del secondo risalto circonferenziale 44.

Il primo ramo 50 ha una sezione costante di diametro compreso fra 0,5 e 2 mm.

Il semi-stampo superiore 16 à ̈ anch’esso (figure 5-6) un solido di rotazione presentante una seconda cavità centrale 56 estendentesi lungo l’asse centrale 14 per l’intera altezza del semi-stampo 16. Esso comprende una porzione superiore tubolare 58 ed una porzione inferiore 60 avente, in un piano passante per l’asse centrale, sezione sagomata a guisa di L rovesciata formata da una parte sostanzialmente orizzontale 62 e da una parte radialmente esterna sostanzialmente verticale 64.

Il semi-stampo superiore 16 presenta una pluralità di passaggi 66 circonferenzialmente spaziati l’uno rispetto all’altro che mettono in comunicazione con l’esterno la seconda cavità centrale 56 attraverso aperture di uscita per cui non passa l’asse centrale 14. Ogni passaggio 66 à ̈ formato in successione da un primo ramo sostanzialmente verticale 68 che si diparte dalla seconda cavità 56, un secondo ramo radiale 70 ed un terzo ramo 72 inclinato rispetto alla verticale e che raggiunge la faccia inferiore della porzione inferiore del semistampo 16. Il primo ed il secondo ramo 68, 70 sono ricavati nella parte sostanzialmente orizzontale 62, mentre il terzo ramo 72 à ̈ ricavato, a guisa di scanalatura, sulla superficie laterale esterna della parte sostanzialmente verticale 64 ed ha un angolo di inclinazione rispetto alla verticale compreso fra 25° e 50°.

L’apparecchiatura appena descritta può essere utilizzata per la produzione mediante colata centrifuga della gabbia di corto circuito di un rotore di motore elettrico.

Il procedimento di colata centrifuga prevede (fig. 1) una fase preparatoria, in cui il semistampo superiore 16 à ̈ rimosso dall’apparecchiatura ed un pacco di lamierini 34 à ̈ posizionato intorno all’estremità superiore della barra 30 poggiando sulla flangia 32 che protrude radialmente da tale estremità. In modo di per sé noto, nel pacco 34 sono ricavati canali (non visibili nelle figure) circonferenzialmente spaziati, i quali ne collegano le superfici inferiore e superiore e sono tipicamente inclinati rispetto alla verticale.

Analogamente a quanto descritto ed illustrato in WO-03/097 274 cui si può riferimento per una descrizione generale del funzionamento, la barra 30 à ̈ poi abbassata, in modo tale per cui la flangia 32 si appoggia sul semi-stampo inferiore 10 e quindi lo spinge verso il basso comprimendo le molle 28. E’ così possibile collocare il semi-stampo superiore 16 sopra il pacco 34 di lamierini e fissarlo alle colonne 24 di guida (configurazione di stampo aperto). La barra 30 à ̈ poi sollevata così da avvicinare i due semi-stampi 10, 16, lasciando interstizi fra le loro pareti ed il pacco 34 (configurazione di stampo chiuso).

Ha poi luogo la fase di stampaggio vero e proprio in cui del metallo fuso, in particolare alluminio, viene colato dall’alto nella seconda cavità 56 da cui fluisce lungo i canali praticati attraverso il pacco 34 e gli interstizi esistenti fra di questo e le pareti dei semi-stampi 10, 16, per poi solidificarvisi a seguito della rotazione dell’apparecchiatura. Durante la rotazione, gas eventualmente formatisi nel metallo fuso sono scaricati all’esterno attraverso i passaggi 46, 66 rispettivamente ricavati nei due semi-stampi 10, 16, i quali fungono da sfiati in modo tale per cui la gabbia colata à ̈ esente da imperfezioni dovute all’inglobamento di gas ed à ̈ di peso e dimensioni sostanzialmente costanti e conformi a standard desiderati. D’altro canto, il metallo fuso non à ̈ in grado di penetrare entro i passaggi di sfiato 46, 66 grazie al loro dimensionamento e posizionamento.

Eseguendo in ordine inverso le operazioni opposte di quelle appena descritte à ̈ possibile estrarre dall’apparecchiatura la gabbia stampata di alluminio 74 resa solidale al pacco 34 di lamierini (cfr. fig. 7). In particolare, la gabbia 74 à ̈ formata da una parte anulare superiore 76 e da una parte anulare inferiore 78 collegate da una pluralità di barre circonferenzialmente spaziate (non visibili nella figura 7). Grazie alla sagomatura dei semi-stampi 10, 16, le parti anulari superiore ed inferiore 76, 78 hanno forma sostanzialmente tronco-conica con superficie esterna inclinata.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto a puro titolo esemplificativo, senza per questo uscire dal suo ambito. In particolare, l’apparecchiatura dell’invenzione può essere utilizzata per la produzione di pezzi colati diversi da gabbie di corto circuito.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la colata centrifuga comprendente: - un semi-stampo inferiore (10) montato su di un sopporto (12) provvisto di mezzi di azionamento in rotazione intorno ad un asse centrale sostanzialmente verticale (14), detto semi-stampo inferiore (10) essendo un solido di rotazione avente una prima cavità centrale (36), - un semi-stampo superiore (16) affacciato al semi-stampo inferiore (10), detto semi-stampo superiore (16) essendo un solido di rotazione avente una seconda cavità centrale (56), e - mezzi atti a provocare il movimento in direzione assiale e l’avvicinamento/allontanamento di detti semi-stampi (10, 16), detta apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto che detto semi-stampo inferiore (10) presenta almeno un passaggio (46) che mette in comunicazione con l’esterno detta prima cavità centrale (36) attraverso un’apertura di uscita per cui non passa detto asse centrale (14), e che detto semistampo superiore (16) presenta almeno un passaggio (66) che mette in comunicazione con l’esterno detta seconda cavità centrale (56) attraverso un’apertura di uscita per cui non passa detto asse centrale (14).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui detto semi-stampo inferiore (10) e/o detto semi-stampo superiore (16) presentano una pluralità di detti passaggi (46, 66) circonferenzialmente spaziati l’uno rispetto all’altro.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti passaggi (46, 66) presentano almeno un tratto estendentesi in direzione radiale.
4. 4. Apparecchiatura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto semi-stampo inferiore (10) ha, in un piano passante per detto asse centrale (14), sezione sagomata sostanzialmente a guisa di quadrilatero e presenta, sulla sua faccia superiore (38), una scanalatura circonferenziale (40) ed un primo risalto circonferenziale (42) radialmente esterno rispetto a detta scanalatura (40), e, in corrispondenza del bordo radialmente esterno della sua faccia inferiore, un secondo risalto circonferenziale (44) e detto almeno un passaggio (46) del semi-stampo inferiore (10) à ̈ formato da un primo ramo (50) sostanzialmente verticale che si diparte del fondo della scanalatura (40), e da un secondo ramo inclinato (52) che sfocia radialmente all’esterno di detto primo risalto (42), il primo ed il secondo ramo (50, 52) comunicando l’uno con l’altro attraverso una camera (54) estendentesi in corrispondenza della faccia inferiore del semi-stampo inferiore (10) radialmente all’interno del secondo risalto circonferenziale (44).
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, in cui detto primo ramo (50) ha una sezione di diametro compreso fra 0,5 e 2 mm.
6. 6. Apparecchiatura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto semi-stampo superiore (16) comprende una porzione superiore tubolare (58) ed una porzione inferiore (60) avente, in un piano passante per detto asse centrale (14), sezione sagomata a guisa di L rovesciata formata da una parte sostanzialmente orizzontale (62) e da una parte radialmente esterna sostanzialmente verticale (64) e detto almeno un passaggio (66) del semistampo superiore (16) à ̈ formato in successione da un primo ramo (68) sostanzialmente verticale che si diparte da detta seconda cavità (56), un secondo ramo radiale (70) ed un terzo ramo (72) inclinato rispetto alla verticale.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, in cui detto terzo ramo (72) ha un angolo di inclinazione rispetto alla verticale compreso fra 25° e 50° e/o à ̈ ricavato, a guisa di scanalatura, sulla superficie laterale esterna di detta parte sostanzialmente verticale (64).
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui detto primo e secondo ramo (68, 70) sono ricavati in detta parte sostanzialmente orizzontale (62).
9. 9. Procedimento per la colata centrifuga di una gabbia (74) di corto circuito formata da una parte anulare superiore (76) e da una parte anulare inferiore (78) collegate da una pluralità di barre circonferenzialmente spaziate, mediante un’apparecchiatura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui un pacco (34) di lamierini magnetici impilati à ̈ collocato fra i semistampi inferiore e superiore (10, 16) e metallo fuso, in particolare alluminio, à ̈ colato in interstizi esistenti fra pareti dei semi-stampi (10, 16) ed il pacco (34) ed in canali che attraversano il pacco (34), formando rispettivamente dette parti anulari (78, 76) e dette barre della gabbia (74), i gas che si formano durante la colata venendo espulsi all’esterno attraverso passaggi di sfiato (46, 66) ricavati in detti semi-stampi (10, 16).
10. 10. Gabbia (74) di corto circuito ottenibile mediante un procedimento secondo la rivendicazione 9 e formata da una parte anulare superiore (76) e da una parte anulare inferiore (78) collegate da una pluralità di barre circonferenzialmente spaziate, dette parti anulari superiore ed inferiore (76, 78) avendo forma sostanzialmente tronco-conica con superficie esterna inclinata.