ITTO20131040A1

ITTO20131040A1 - Macchina lavatrice o lavasciugatrice comprendente un generatore di corrente elettrica

Info

Publication number: ITTO20131040A1
Application number: IT001040A
Authority: IT
Inventors: Pasquale Somma
Original assignee: Indesit Co Spa
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-19
Also published as: US20160319476A1; EP3084062A1; WO2015092646A1; US10597811B2; EP3084062B1

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“MACCHINA LAVATRICE O LAVASCIUGATRICE COMPRENDENTE UN GENERATORE DI CORRENTE ELETTRICA”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina lavatrice o lavasciugatrice secondo il preambolo della rivendicazione 1. Come è noto, le macchine asciugatrici e lavasciugatrici devono soddisfare dei requisiti di consumo energetico che diventano sempre più stringenti.

Al fine di soddisfare questi requisiti, i costruttori di lavatrici devono aumentare al massimo l'efficienza energetica dei sistemi elettromeccanici (motori e trasmissione), in modo da assicurare il minimo consumo di energia elettrica durante il funzionamento della macchina; questi consumi non possono, però, essere ridotti oltre ad un certo valore minimo di soglia. Infatti, per compiere in maniera efficace un certo ciclo di lavaggio, è necessario utilizzare sempre una minima quantità di energia per scaldare il liquido di lavaggio e per far girare il tamburo della macchina lavatrice/lavasciugatrice.

Per scendere al di sotto di questo valore minimo di soglia, il tecnico del ramo può ricorrere all'utilizzo di sistemi di recupero energia che consentono di recuperare quella parte di energia che è stata assorbita dalla macchina durante il suo funzionamento. In questo modo, è possibile ridurre il consumo totale di energia della macchina: la macchina deve sempre assorbire una quantità di energia maggiore o uguale al valore minimo di soglia, ma a questa quantità può essere sottratta quella recuperata attraverso dei mezzi per il recupero di energia.

Una soluzione per il recupero di energia è descritta nella domanda di brevetto internazionale WO 2011/045762 A1 con data di priorità del 15/10/2009 a nome INDESIT COMPANY S.p.A. In questo documento vengono descritti dei mezzi per il recupero di energia capaci di recuperare parte dell'energia cinetica del tamburo rotante, effettuando una frenata di quest'ultimo attraverso un motore capace di funzionare anche come generatore.

Questa soluzione non recupera, però, tutta l'energia cinetica che viene dispersa durante il funzionamento della lavatrice. Una rilevante quantità di energia viene, infatti, dispersa sotto forma di vibrazioni/oscillazioni della vasca contenente il tamburo rotante durante le diverse fasi di funzionamento (lavaggio, centrifuga, arresto, ecc.).

La presente invenzione si propone di risolvere questi ed altri problemi mettendo a disposizione una macchina lavatrice o lavasciugatrice come da rivendicazione 1 allegata.

L’idea alla base della presente invenzione è di impiegare un generatore di corrente configurato per trasformare in una corrente elettrica le oscillazioni/vibrazioni di una vasca di una macchina lavatrice o lavasciugatrice.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

fig. 1 illustra una macchina lavatrice o lavasciugatrice secondo l'invenzione;

fig. 2 illustra un generatore di corrente impiegato nella macchina di fig. 1;

fig. 3 illustra una variante del generatore di fig. 2.

Con riferimento a fig. 1, una macchina lavatrice/lavasciugatrice 1 comprende i seguenti elementi:

� un mobile esterno comprendente un telaio 12 sul quale sono<fissati i pannelli di copertura esterni;>

� un gruppo oscillante posizionato all'interno del telaio 12 e vincolato ad esso mediante mezzi di vincolo (non illustrati nelle figure allegate), preferibilmente molle e/o ammortizzatori, che consentono al suddetto gruppo di oscillare rispetto a detto telaio 12, il gruppo oscillante comprendendo una vasca 11 per il contenimento di liquido di lavaggio ed un cestello rotante (non illustrato nelle figure allegate) disposto all'interno di detta vasca 11, e all'interno del quale può essere posizionato un carico di<lavaggio, tipicamente panni che devono essere trattati;>

� mezzi per il recupero di energia comprendenti un generatore di corrente 2 configurato per trasformare le oscillazioni del gruppo oscillante in una corrente elettrica che può essere utilizzata direttamente dalla macchina 1 e/o dall’utilizzatore per ricaricare dispositivi elettrici esterni alla macchina 1.

Infatti, quando la macchina 1 si trova in una condizione di funzionamento, la rotazione del cestello provoca l'oscillazione del gruppo oscillante e in particolare della vasca 11 rispetto al telaio 12, poiché il carico di lavaggio che si trova all'interno del cestello e il liquido di lavaggio che si trova all'interno della vasca 11 tendono a disporsi nella parte bassa del tamburo e della vasca per effetto della gravità (e quindi in una posizione eccentrica). Questo genera uno sbilanciamento del cestello che, durante la sua rotazione, fa oscillare la vasca 11. L’entità delle oscillazioni dipende dalla velocità di rotazione del cestello e risultano essere massime durante la fase di centrifuga.

Il generatore 2 è costruito e configurato per recuperare l'energia di queste oscillazioni, aumentando vantaggiosamente l'efficienza energetica della macchina 1 ed eventualmente diminuendo vantaggiosamente l'ampiezza di tali oscillazioni. Al fine di ridurre l'ampiezza delle oscillazioni della vasca 11, la macchina 1, nella sua forma realizzativa preferita, comprende almeno un contrappeso 3 rigidamente fissato al gruppo oscillante, in particolare alla vasca 11. Per creare quest'effetto, il contrappeso 3 è posizionato sulla superficie della vasca 11 (preferibilmente sulla superficie superiore e/o sulla superficie anteriore della vasca 11), così da aumentare il momento d'inerzia dell'intero gruppo oscillante (vasca, cestello e altro) e diminuire l'ampiezza delle oscillazioni. Il contrappeso 3 è realizzato in materiale ad alto peso specifico, quale ad esempio cemento o calcestruzzo.

Il fissaggio del contrappeso 3 alla vasca 11 può avvenire tramite poppette ricavate di stampo sulla superficie esterna della vasca 11 e destinate ad alloggiare un elemento elastico quale ad esempio una molla elicoidale. Le poppette presentano intagli longitudinali (ad esempio tre intagli longitudinali) per permetterne la deformabilità in direzione radiale al momento dell’inserimento della molla e possono essere internamente filettate così da facilitarne l’inserimento e il disinserimento. Il contrappeso 3 presenta vantaggiosamente fori troncoconici in modo tale che la deformazione della poppetta a seguito dell’inserimento della molla provochi il blocco del contrappeso 3 sulla vasca 11.

Siccome in condizioni di funzionamento il centro di massa del gruppo oscillante si trova nei pressi del fondo della vasca 11, poiché il carico ed il liquido di lavaggio tendono a concentrarsi sul fondo della vasca per effetto della gravità, l'ampiezza delle vibrazioni sarà massima sulla sommità della vasca e ancora maggiore nella zona in cui si trova il contrappeso 3.

Al fine di massimizzare vantaggiosamente la generazione di energia elettrica del generatore 2, detto generatore 2 è posizionato al di sopra (sulla sommità) della vasca 11, preferibilmente all'interno di una cavità 31 ricavata in detto contrappeso 3.

Con riferimento anche a fig. 2, il generatore di corrente 2<comprende le seguenti parti:>

� un nucleo statorico 21, che è preferibilmente realizzato in un materiale avente alta permeabilità magnetica e bassa conduttività elettrica, come ad esempio la ferrite o altro materiale analogo, e che ha preferibilmente una forma ad anello a sezione rettangolare o quadrata o circolare o<ellittica;>

� un primo avvolgimento 22, preferibilmete realizzato con un filo di rame smaltato, avvolto su detto nucleo statorico 21, preferibilmente attorno alla superficie laterale esterna<dell'anello di detto nucleo 21;>

� un magnete 23, preferibilmente realizzato in neodite e avente una forma cilindrica, che è mobilmente associato a detto nucleo statorico 21, preferibilmente attraverso un elemento elastico di vincolo, come ad esempio una molla 25. È da notare che la forma ad anello del nucleo statorico 21 consente di posizionare il magnete 23 al centro di detto nucleo, così da vantaggiosamente massimizzare il flusso magnetico all'interno del nucleo 21 e ridurre le dispersioni di flusso magnetico. È da notare, inoltre, che la sezione rettangolare o quadrata di detto nucleo 21 consente di avvolgere il primo avvolgimento 22 direttamente sulla superficie laterale esterna dell'anello di detto nucleo 21, così da vantaggiosamente massimizzare la forza elettromotrice indotta ai capi 22a,22b di detto avvolgimento 22 dalle variazioni di flusso magnetico che avvengono nel nucleo 21 e che sono provocate dal movimento del magnete 23 rispetto al nucleo 21.

La macchina 1 può anche comprendere un supporto di sostegno 24 che è rigidamente attaccato a detto nucleo statorico 21 e sagomato in modo da sormontare detto nucleo 21. In questo modo, è possibile associare il magnete 23 a detto supporto di sostegno 24 in maniera che detto magnete 23 possa muoversi, ad esempio oscillando, rispetto al nucleo 21.

A tale scopo, il generatore 2 comprende un primo elemento elastico di vincolo, preferibilmente una molla 25, che collega il magnete 23 al supporto di sostegno 24.

Il supporto 24 è vantaggiosamente realizzato in modo da agevolare e accentuare il movimento, prevalentemente rotatorio alternato, del magnete 23 rispetto al nucleo 21; tale supporto 24 è realizzato impiegando tre tondini, preferibilmente metallici o di altro materiale, ricurvi, dove l'estremità di ciascun tondino è attaccata, ad esempio mediante elettrosaldatura, ad una superficie dell'anello del nucleo 21, mentre le estremità opposte di tutti i tondini sono attaccate tra di loro in un punto comune. In questo punto comune è attaccata, preferibilmente mediante elettrosaldatura, un'estremità della molla 25, mentre l'estremità opposta di detta molla è attaccata, preferibilmente mediante elettrosaldatura, al magnete 23.

La molla 25 è vantaggiosamente attaccata al centro del magnete 23, ossia su un punto che si trova sull'asse centrale che passa per il centro di massa di detto magnete 23, in questo modo il movimento rotatorio alternato, che avviene principalmente attorno ad un asse che giace su una superficie contenente il centro di massa del magnete e perpendicolare alla superficie laterale dell'anello del nucleo 21, è minimamente smorzato.

È comunque possibile per il tecnico del ramo utilizzare un supporto di sostegno per il magnete 23 avente forma diversa da quella appena sopra descritta, senza comunque allontanarsi dagli insegnamenti della presente invenzione.

Il magnete 23, che ha forma cilindrica, è preferibilmente configurato in modo da avere i poli magnetici e le basi del magnete 23 rispettivamente coincidenti tra loro.

È comunque possibile per il tecnico del ramo utilizzare un magnete con una configurazione dei poli magnetici diversa da quella appena sopra descritta, senza comunque allontanarsi dagli insegnamenti della presente invenzione.

In una condizione di funzionamento in cui il gruppo oscillante (in particolare la vasca 11) compie delle oscillazioni, il magnete 23 si muove rispetto al nucleo statorico 21, tendendo ad assumere prevalentemente un moto rotatorio alternato come quello sopra descritto. In questo modo, il magnete 23 genera una variazione di flusso magnetico concatenato dall'avvolgimento 22 che induce una forza elettromotrice ai capi 22a,22b di detto avvolgimento 22, rendendo così possibile il passaggio di una corrente elettrica in quest'ultimo; tale corrente elettrica ha un'intensità e una frequenza che variano in funzione del tipo di oscillazioni che la vasca 11 compie. Infatti, quando il tamburo della macchina 1 ruota, l'ampiezza e la frequenza delle oscillazioni/vibrazioni che la vasca 11 compie rispetto al telaio 12 dipendono dalla tipologia di carico di lavaggio presente nel tamburo, dalla quantità di liquido di lavaggio presente in detta vasca 11, dalla velocità di rotazione della tamburo, dall'intensità e dal verso della coppia applicata dal motore che aziona il tamburo, ecc.

La corrente elettrica generata da generatore 2 può essere trasformata in corrente continua mediante un ben noto circuito di raddrizzamento che permette di generare una corrente continua la cui carica elettrica può essere vantaggiosamente utilizzata direttamente dalla macchina 1 e/o immagazzinata. A tale scopo, la macchina 1 può comprendere anche dei mezzi di accumulo di energia elettrica capaci di immagazzinare la carica elettrica trasportata dalla corrente elettrica generata dal generatore di corrente 2; tali mezzi di accumulo di energia elettrica possono comprendere una batteria del tipo agli ioni di litio (Li-ion) o ai polimeri di litio (Li-poly) e/o dei supercondensatori (tipo gli Ultracapacitor prodotti dalla Maxwell - http://www.maxwell.com/ultracapacitors/), in modo da poter gestire elevate correnti di scarica/ricarica senza che ci siano problemi di surriscaldamento di detti mezzi di accumulo.

In una forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, la macchina 1 comprende un connettore di uscita di tensione, particolarmente di tensione continua, accessibile da un utilizzatore, che è elettricamente collegata ad un accumulatore ricaricabile. In questo modo l’energia elettrica immagazzinata nei mezzi di accumulo può essere vantaggiosamente prelevata ed impiegata, per il tramite del suddetto connettore di uscita, al fine di fornire una tensione di alimentazione a dispositivi elettrici esterni alla macchina 1, particolarmente dispositivi a contenuto assorbimento elettrico. Ad esempio, il connettore suddetto può essere impiegato per fornire tensione alla batteria di un telefono cellulare, o di un lettore mp3, o di un computer portatile o palmare, e così via. In questo modo si ottengono evidentemente benefici in termini di risparmio energetico nell’ambito dell’ambiente domestico.

Inoltre, la macchina 1 può anche comprendere un invertitore di corrente (inverter) capace vantaggiosamente di generare una corrente elettrica alternata a partire dalla corrente elettrica continua generata dal circuito di raddrizzamento associato al generatore 2 e/o utilizzando la carica elettrica immagazzinata nei mezzi di accumulo di energia. In questo modo questa corrente alternata può essere utilizzata per alimentare un carico elettrico esterno alla macchina 1, ad esempio immettendo in rete la corrente alternata generata dall'inverter.

Sono ovviamente possibili numerose varianti all’esempio fin qui descritto.

Una prima variante è quella illustrata in fig. 3; per brevità nella descrizione che segue saranno evidenziate solamente le parti che differenziano questa e le successive varianti rispetto alla forma esecutiva principale sopra descritta; per il medesimo motivo si utilizzeranno, ove possibile, i medesimi riferimenti numerici con uno o più apici per indicare elementi strutturalmente e funzionalmente equivalenti.

Una prima variante del generatore 2 sopra descritto comprende un generatore 2' che, in alternativa o in combinazione al primo avvolgimento 22, comprende almeno un secondo avvolgimento 27 avvolto attorno alla sezione rettangolare o quadrata o circolare o ellittica dell'anello di detto nucleo statorico 21. Questo secondo avvolgimento 27 permette di concatenare anche le variazioni di flusso che si generano all'interno dell'anello del nucleo 21 quando il magnete 23 si muove tendendo a ruotare. Concatenando queste variazioni di flusso magnetico, ai capi 27a,27b del secondo avvolgimento si genera una forza elettromotrice che può essere utilizzata per generare una corrente elettrica che può essere sfruttata allo stesso modo della corrente generata dal primo avvolgimento 22 come descritto in precedenza.

Al fine di massimizzare la potenza prodotta dal generatore 2', il generatore 2' può comprendere quattro secondi avvolgimenti 27, ognuno avvolto per circa un quarto della lunghezza dell'anello di detto nucleo statorico 21. In questo modo è vantaggiosamente possibile evitare l'annullamento o la riduzione della forza elettromotrice dovuta a tensioni elettriche di polarità opposta. Infatti, se il secondo avvolgimento si estendesse per tutta la lunghezza dell'anello del nucleo 21, la forza elettromotrice generata sarebbe pressoché nulla.

Ognuno degli avvolgimenti 22,27 è collegato ad un ben noto circuito di raddrizzamento come quello utilizzato per la precedente forma esecutiva e la tensione continua generata può essere poi sfruttata nello stesso modo descritto per la precedente forma esecutiva.

Il generatore 2' comprende anche almeno un secondo elemento elastico di vincolo, preferibilmente tre, che associa il magnete 23 con il nucleo statorico 21; tale secondo elemento elastico di vincolo è costituito preferibilmente da una molla 26, la cui prima estremità è attaccata alla superficie laterale del magnete 23, mentre la seconda estremità è attaccata alla superficie laterale interna dell'anello del nucleo 21. Al fine di vantaggiosamente minimizzare lo smorzamento del moto rotatorio alternato del magnete 23, l'asse della molla 26 e i punti di attacco di detta molla 26 al magnete 23 e al nucleo 21 giacciono su di un piano che contiene il centro di massa del magnete 23 e che è perpendicolare alla superficie laterale di detto magnete 23. In questo modo è possibile rendere la posizione del magnete 23 più stabile rispetto al nucleo 21, così da vantaggiosamente massimizzare il movimento rotatorio alternato del magnete 23 senza che questo venga rallentato da eventuali urti di detto magnete 23 contro l'anello del nucleo 21 o il supporto di sostegno 24. Infatti, questi urti, oltre a rischiare di produrre un danneggiamento del magnete 23, rallentano il movimento rotatorio alternato di esso, riducendo la produzione di corrente elettrica del generatore 2' e, quindi, l'efficienza della macchina lavatrice o lavasciugatrice 1.

Sono ovviamente possibili ulteriori altre varianti all’esempio fin qui descritto che rientrano, comunque, nell’ambito delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI <1. Macchina lavatrice o lavasciugatrice (1), comprendente:>� un telaio (12), � un gruppo vincolato a detto telaio mediante mezzi di vincoloche consentono a detto gruppo di oscillare rispetto a detto<telaio (12),> � mezzi per il recupero di energia configurati per trasformare energia cinetica in energia elettrica, caratterizzata dal fatto che i mezzi per il recupero di energia comprendono un generatore di corrente (2,2') configurato per trasformare le oscillazioni del gruppo in una corrente elettrica.
2. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui tale gruppo comprende una vasca (11) e un cestello rotante posizionato all’interno di detta vasca (11).
3. Macchina (1) secondo la rivendicazione 2, in cui il generatore di corrente (2,2') è disposto sulla superficie della vasca (11), preferibilmente sulla superficie superiore della vasca (11).
4. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto gruppo comprende almeno un contrappeso (3), detto dove contrappeso (3) essendo in particolare applicato all’esterno di detta vasca (11).
5. Macchina (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto contrappeso (3) è posizionato al di sopra della vasca (11).
6. Macchina (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detto contrappeso (3) comprende una cavità (31), all'interno della quale è posizionato il generatore di corrente (2,2').
7. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il generatore di corrente (2,2') comprende un nucleo statorico (21), almeno un avvolgimento (22,27) avvolto su detto nucleo statorico (21) e un magnete (23) mobilmente associato a detto nucleo statorico (21), dove un movimento di detto magnete (23) rispetto al nucleo statorico (21) può generare una variazione di flusso magnetico all'interno di detto nucleo statorico (21) capace di indurre il passaggio di una corrente elettrica nel primo avvolgimento (22).
8. Macchina (1) secondo la rivendicazione 7, in cui il nucleo statorico (21) ha una forma ad anello a sezione rettangolare o quadrata o circolare o ellittica.
9. Macchina (1) secondo la rivendicazione 8, in cui il magnete (23) è posizionato al centro dell'anello di detto nucleo statorico (21).
10. Macchina (1) secondo le rivendicazioni 8 o 9, in cui un primo avvolgimento (22) è avvolto attorno alla superficie laterale esterna dell'anello di detto nucleo (21).
11. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui un secondo avvolgimento (27) è avvolto attorno alla sezione rettangolare o quadrata o circolare o ellittica dell'anello di detto nucleo statorico (21).
12. Macchina (1) secondo la rivendicazione 11, in cui il generatore di corrente (2') comprende quattro secondi avvolgimenti (27), ognuno avvolto per circa un quarto della lunghezza dell'anello di detto nucleo statorico (21).
13. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 12, comprendente un supporto di sostegno (24) che è rigidamente attaccato a detto nucleo statorico (21) e sagomato in modo da sormontare detto nucleo (21), e dove il magnete (23) è mobilmente associato a detto supporto di sostegno (24).
14. Macchina (1) secondo la rivendicazione 13, in cui il generatore (2,2') comprende un primo elemento elastico di vincolo (25) che associa il magnete (23) al supporto di sostegno (24).
15. Macchina secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 14, in cui il generatore (2') comprende almeno un secondo elemento elastico di vincolo (26) che associa il magnete (23) al nucleo statorico (21).
16. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di accumulo di energia elettrica che comprendono una o più batterie e/o uno o più supercondensatori, dove detti mezzi di accumulo di energia sono capaci ad immagazzinare la carica elettrica trasportata dalla corrente elettrica generata dal generatore di corrente (2,2').
17. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la corrente elettrica generata dal generatore (2,2') è utilizzata dalla stessa macchina (1).
18. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un invertitore di corrente (inverter) capace di generare una corrente elettrica alternata utilizzando direttamente o indirettamente la corrente elettrica generata dal generatore di corrente (2,2'), e dove detta corrente elettrica alternata è utilizzata per alimentare un carico elettrico esterno alla macchina (1).
19. Macchina (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un connettore di uscita di tensione, particolarmente di tensione continua, al fine di fornire una tensione di alimentazione a dispositivi elettrici esterni alla macchina (1).