ITTO980343A1 - Motore elettrico a commutazione elettronica - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: MOTORE ELETTRICO A COMMUTAZIONE ELETTRONICA

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad un motore elettrico a commutazione elettronica.

In particolare, la presente invenzione farà riferimento, senza per questo perdere in generalità, ad un motore elettrico a commutazione elettronica vantaggiosamente utilizzabile assemblato ad una pompa di alimentazione di benzina, e comprendente uno statore, un rotore accoppiato in modo girevole allo statore stesso per ruotare attorno ad un asse di rotazione, ed un dispositivo elettronico di alimentazione e controllo del motore elettrico stesso .

Generalmente, nei motori elettrici del tipo sopra descritto, il rotore comprende un albero motore ed una pluralità di magneti permanenti montati sull'albero motore stesso, mentre lo statore comprende una pluralità di denti uniformemente distribuiti attorno all'asse di rotazione, ed una carcassa esterna, la quale contiene ed assembla i denti, e definisce con i denti stessi rispettive cave assialmente aperte ed atte ad accogliere rispettivi avvolgimenti statorici.

I motori elettrici sopra descritti presentano alcuni inconvenienti sia di natura strutturale, sia di natura economica. Dal punto di vista strutturale, la presenza di una pluralità di magneti permanenti montati sull'albero motore e le elevate velocità di rotazione dell'albero stesso rendono necessari degli elementi periferici di assemblaggio e di contenimento dei magneti stessi atti a contrastare le forze centrifughe, mentre la conformazione delle cave impone la realizzazione degli avvolgimenti mediante dei dispositivi di bobinatura, che, nonostante l'evoluzione subita negli ultimi anni, presentano comunque -basse velocità produttive e basse capacità di stipamento. Risulta evidente che ciascuno degli inconvenienti sopra citati si ripercuote direttamente sui costi di produzione di ciascun motore elettrico stesso, rendendo al fine estremamente onerosa la realizzazione di elevati volumi di produzione.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un motore elettrico a commutazione elettronica, il quale, oltre a presentare degli elevati coefficienti di affidabilità, permetta di risolvere in modo semplice ed economico gli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un motore elettrico a commutazione elettronica comprendente uno statore a sua volta comprendente una pluralità di denti radiali, un rotore accoppiato in modo girevole allo statore stesso per ruotare attorno ad un asse di rotazione, ed un dispositivo elettronico di alimentazione e controllo del motore stesso, il motore essendo caratterizzato dal fatto che lo statore comprende, inoltre, un elemento di assemblaggio dei denti radiali realizzato in materiale elettricamente isolante e per costampaggio dei denti radiali stessi; il detto rotore comprendendo un magnete permanente realizzato in un unico pezzo.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in sezione assiale, una preferita forma di attuazione del motore elettrico della presente invenzione;

- la figura 2 è una vista trasversale del motore elettrico della figura 1;

- la figura 3 illustra, in scala ingrandita, una sezione secondo la linea III-III della figura 2; - le figure 4 e 5 sono due viste trasversale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, del motore della figura 1;

- le figure 6, 7, 8 e 9 sono viste prospettiche di rispettive fasi di assemblaggio del motore della figura 1;

le figure 10, 11 e 12 illustrano rispettivi sviluppi piani di rispettivi particolari del motore della figura 1;

- le figure 13 e 14 illustrano, in scala ingrandita, un particolare della motore della figura 1 in due differenti fasi di lavorazione; e

- le figure 15 e 16 sono viste schematiche di un particolare elettronico e, rispettivamente, di un particolare elettrico del motore della figura 1.

Con riferimento alle figure 1-5, con 1 è indicato nel suo complesso un motore elettrico a struttura bifase unipolare atto ad essere assemblato con una pompa 2 di alimentazione montala in serie al motore 1 stesso lungo un asse A di rotazione del motore 1.

Il motore 1 comprende un dispositivo 3 elettronico di alimentazione e di controllo, un rotore 4 girevole attorno all'asse A disposto lungo l'asse A stesso in posizione intermedia tra il dispositivo 3 e la pompa 2, ed uno statore 5, il quale supporta, in modo girevole e nel proprio interno, il rotore 4, e vincola assialmente tra loro la pompa 2 ed il motore 1 stessi.

Il rotore 4 comprende un albero 6 motore, che è collegato in modo girevole allo statore 5 in corrispondenza delle rispettive estremità opposte tramite l'interposizione di due bronzine 7 e 8, e presenta, dalla parte della bronzina 8, una porzione 9 di estremità angolarmente accoppiata alla pompa 2. Il rotore 4 comprende, inoltre, un magnete 10 cilindrico, il quale è realizzato per estrusione in un pezzo unico, è composto di ferrite anisotropa, e presenta una magnetizzazione diametrale a due poli. In particolare, il magnete 10 è calettato sull'albero 6 in posizione sostanzialmente intermedia tra le due bronzine 7 e 8, è costampato assieme all'albero 6 stesso in modo tale da rendere il rotore 4 stesso intrinsecamente equilibrato, e, essendo realizzato come precedentemente scritto in un unico pezzo, è completamente sprovvisto di qualsiasi elemento periferico di assemblaggio e di contenimento.

Lo statore 5 comprende quattro denti 11 statorici, o scarpe polari di statore,uniformemente distribuiti attorno all'asse A, ed un elemento 12 di assemblaggio e di rivestimento dei denti 11 stessi realizzato di materiale plastico elettricamente isolante e per costampaggio dei denti 11 stessi. Ciascun dente 11 è definito da una rispettiva pila 13 di lamierini 14 metallici sagomati, ciascuno dei quali, secondo quanto meglio illustrato nella figura 12, è ricavato da un nastro 15, presenta un forma sostanzialmente a T, e comprende una rispettiva porzione 16 di base ricurva, ed una rispettiva porzione 17 di testa trasversale alla relativa porzione 16 stessa, e provvista ad una estremità di due rispettivi intagli 18 laterali a sezione sostanzialmente rettangolare. I lamierini 14 di ciascun nastro 15 sono ricavati in posizioni contrapposte tra loro in modo tale da alternare, su ciascun bordo del nastro 15 stesso, una porzione 16 di base ad una porzione 17 di testa riducendo al minimo gli sfridi di nastro 15, mentre i lamierini 14 di ciascun dente 11 sono preassemblati tra loro tramite "cucitura" dopo essere stati disposti affiancati ed a contatto gli uni degli altri, ed i relativi intagli 18 definiscono un rispettivo dispositivo 19 di guida comprendente due sedi 19a e due risalti 19b longitudinali paralleli tra loro ed all'asse A, e di cui le sedi 19a presentano rispetto ai risalti 19b una profondità P determinata.

L'elemento 12 comprende un cilindro 20 coassiale all'asse A all'interno del quale sono annegate tutte le porzioni 16 di base dei lamierini 14, e comprende, inoltre, per ciascun dente 11, una coppia di pareti 21 radiali disposte a contatto delle porzioni 17 di testa dei lamierini 14 della relativa pila 13, ed ima ulteriore parete 22 radiale, la quale si estende trasversalmente dal cilindro 20, ed è disposta in posizione sostanzialmente intermedia tra due pareti 21. Ciascuna parete 22 definisce, unitamente al cilindro 20 ed alle due pareti 21 adiacenti, due cave 23 elettricamente isolate l'una dall'altra dalla parete 22 stessa, e radialmente aperte verso l'esterno del rotore 4. Le cave 23 sono occupate da rispettivi avvolgimenti 24 a rocchetto, i quali fanno parte dello statore 5, e sono realizzati prima di completare l'assemblaggio del'motore 1 mediante una avvolgitrice per rocchetti {di tipo noto e non illustrata) presentante una elevata velocità di avvolgimento ed un alto coefficiente di stipamento.

Il cilindro 20 comprende, dalla parte rivolta verso il dispositivo 3, un bordo 25 guidafilo estendentesi attorno all'asse A ed atto a cooperare con i fili degli avvolgimenti 24, due alloggiamenti 26 ricavati lungo il bordo 25 stesso, e due sedi 27 e 28 occupate dalle bronzine 7 e, rispettivamente, 8: la sede 28 e la bronzina 8 sono coassiali all'asse A e sono internamente e, rispettivamente, esternamente cilindriche per consentire uno spostamento assiale della bronzina 8 stessa, mentre la sede 27 e la bronzina 7 sono internamente e, rispettivamente, esternamente sferica non solo per consentire una rotazione della bronzina 7, ma anche per consentire il montaggio della stessa bronzina 7. La sede 28 presenta, inoltre, una appendice 29 esterna disposta trasversalmente all'asse A, ed atta ad interferire con l'albero 6 per limitare il gioco assiale dell'albero 6 stesso.

Secondo quanto illustrato nelle figure 6-11, lo statore 5 comprende, inoltre, una carcassa 30 tubolare continua disposta attorno ai denti 11 ed all'elemento 12, e due camicie 31 e 32 tubolari discontinue, le quali sono montate coassialmente tra loro l'una a ridosso dell'altra e tra la carcassa 30 e le cave 32 per chiudere radialmente verso l'esterno le cave 23 stesse, e sono ricavate da rispettivi nastri 33 e 34 di spessore determinato.

In particolare, il nastro 33, 34 presenta tre asole 35', 35" chiuse longitudinalmente e ricavate intagliando parzialmente il nastro 33, 34 stesso, due bordi 36 trasversali presentanti una medesima lunghezza, e due bordi 37 longitudinali definenti tra loro, una volta accostati l'uno all'altro, un'ulteriore asola . 38', 38" aperta longitudinalmente: le asole 35' e 38' della camicia 31 sono giustapposte alle asole 35" e 38" della camicia 32, e presentano una larghezza inferiore ad una larghezza delle asole 35" e 38", le quali, a loro volta, presentano una larghezza pari ad una larghezza delle porzioni 17 di testa dei lamierini 14 in corrispondenza dei risalti 19b.

Il nastro 33 presenta, inoltre, per ciascun bordo 36, quattro tacche 39 ricavate lungo il bordo 36 stesso, e la relativa camicia 31 è una camicia interna disposta direttamente affacciata alle cave 23; mentre il nastro 34 presenta, per ciascun bordo 36, quattro ganci 40 ricavati lungo il bordo 36 stesso, e la relativa camicia 32 è una camicia esterna disposta tra la camicia 31 e la carcassa 30. Dna volta realizzati gli avvolgimenti 24 all'interno delle cave 23 (figura 6), ed una volta curvati i nastri 33 e 34 in modo da ottenere le camicie 31 e 32, queste ultime vengono montate in successione l'una sull'altra inserendo inizialmente i bordi delle asole 35' e 38' (figura 7) all'interno delle sedi 19a con un movimento assiale della camicia 31 in una direzione di inserimento determinata, e successivamente inserendo i risalti 19b all'interno delle asole 35" e 38" (figura 8) con un movimento assiale della camicia 32 in una direzione di inserimento opposta alla direzione di inserimento della camicia 31: in questo modo le aperture delle asole 35' e 38' sono sfasate dalle aperture delle asole 35" e 38". Inoltre, la profondità P delle sedi 19a è tale da permettere la realizzazione delle camicie 31 e 32 a partire da rispettivi spezzoni di nastro 33 e 34 presentanti nei rispettivi sviluppi piani la medesima lunghezza, ovvero presentanti, come precedentemente scritto, i bordi 36 di lunghezza uguale tra loro: infatti, la profondità P è tale da compensare il differente sviluppo circonferienziale delle camicie 31 e 32 dovuto al montaggio delle camicie 31 e 32 stesse l'una sull'altra e su differenti rispettivi diametri.

Le camicie 31 e 32, una volta sovrapposte l'una sull'altra e sul corpo del motore 1, vengono inserite all'interno della carcassa 30, la quale concorre con le camicie 31 e 32 stesse alla chiusura del flusso magnetico, e, presentando una lunghezza assiale maggiore di una lunghezza assiale delle camicie 31 e 32, definisce due sedi 41 internamente limitate dai bordi 36. A questo punto, il dispositivo 3 elettronico e la pompa 2 vengono montati all'interno delle sedi 41 in battuta contro i bordi 36, e vengono fissati nelle loro rispettive posizioni per taumelatura dei corrispondenti bordi 42 di estremità della carcassa 30.

Secondo quanto illustrato nelle figura 13, il dispositivo 34 elettronico comprende una scheda 43 elettronica disposta in battuta contro i bordi 36 delle camicie 31 e 32, quattro tubetti 44 passanti montati attraverso la scheda 43 stessa ed internamente impegnati dai terminali 45 degli avvolgimenti 24, due sensori 46 di Hall disposti all'interno degli alloggiamenti 26, quattro circuiti 47 MOSFET montati sulla scheda 43 da banda opposta dei sensori 46 rispetto alla scheda 43 stessa, ed una coppia di connettori 48 esterni FASTOM saldati alla scheda 43 stessa dalla medesima parte dei circuiti 47. Secondo quanto illustrato nelle figura 15, il dispositivo 34 comprende, infine, una resistenza 49 montata su ciascun circuito di comando dei circuiti 47, ed atta ad allungare i tempi di commutazione .

Nella figura 13 il dispositivo 3 è illustrato in una sua configurazione nuda, mentre nella figura 14 il dispositivo 3 è illustrato nella sua configurazione finale costampata, ovvero con tutti i relativi componenti immersi in un materiale isolante evitare che il dispositivo 3 stesso possa subire, in uso, aggressioni ambientali che ne potrebbero compromettere il funzionamento. Invece, i terminali 45 degli avvolgimenti 24 sono ancorati all'elemento 12 di assemblaggio, e, dopo essere stati inseriti all'interno dei relativi tubetti 44, vengono connessi ai tubetti 44 stessi tramite crimpatura e saldatura elettrica senza apporto di materiale.

Le figure 15 e 16 illustrano lo schema degli avvolgimenti con rotazione antioraria dal lato del dispositivo 3 elettronico, e, secondo quanto appunto illustrato in queste figure, la scheda 43 viene alimentata indirettamente da una batteria 50 collegata agli avvolgimenti 24 accoppiati a due a due in fase tra loro, ovvero l'alimentazione della scheda 43 avviene attraverso gli avvolgimenti 24 stessi permettendo non solo l'ottenimento di un filtro a costo nullo che rende il dispositivo 3 elettronico immune da disturbi condotti, ma anche l'eliminazione dei condensatori elettrolitici di livellamento tipici di questo tipo di dispositivi elettronici. Infine, in caso di bassa tensione d'alimentazione, quando il motore 1 è in funzionamento, le forze elettromotrici mantengono l'alimentazione superiore a quella di batteria.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore (1) elettrico a commutazione elettronica comprendente uno statore (5) a sua volta comprendente (11) una pluralità di denti (11) radiali, un rotore (4) accoppiato in modo girevole allo statore (5) stesso per ruotare attorno ad un asse (A) di rotazione, ed un dispositivo elettronico (3) di alimentazione e controllo del motore (1) stesso, il motore (1) essendo caratterizzato dal fatto che lo statore (5) comprende, inoltre, un elemento (12) di assemblaggio dei denti (11) radiali realizzato in materiale elettricamente isolante e per costampaggio dei denti (11) radiali stessi; il detto rotore (4) comprendendo un magnete (10) permanente realizzato in un unico pezzo.
2. 2. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto magnete (10) è realizzato per estrusione.
3. 3. Motore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto rotore (4) comprende, inoltre, un albero (6) motore di supporto del detto magnete (10); l'albero (6) motore ed il rotore (4) essendo accoppiati angolarmente tra loro, ed essendo resi solidali tra loro mediante costampaggio .
4. 4. Motore secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il detto elemento (12) di assemblaggio comprende una pluralità di pareti radiali (21, 22) definenti tra loro rispettive cave (23) radialmente aperte verso l'esterno.
5. 5. Motore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le dette pareti radiali (21, 22) comprendono prime pareti radiali (21) disposte a contatto dei detti denti (11), e seconde pareti radiali (22) disposte in rispettive posizioni intermedie tra due prime pareti laterali (21) adiacenti per definire le dette cave (23).
6. 6. Motore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i detti denti (11) comprendono, ciascuno, una pluralità di piastre (14) sagomate disposte trasversalmente al detto asse (A) di rotazione, ed affiancate l'una all'altra lungo l'asse (A) di rotazione stesso.
7. 7. Motore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le dette piastre (14) sono ricavate da un rispettivo nastro (15), e sono preassemblate tra loro tramite cucitura.
8. 8 . Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 4 alla 7, caratterizzato dal fatto che il detto statore (5) comprende mezzi di chiusura (30, 31, 32) comuni a tutte le dette cave (23) per chiudere radialmente le cave (23) stesse; ’i mezzi di chiusura (30, 31, 32) comprendendo due pareti intermedie (31, 32) montate coassialmente tra loro ed al detto asse (A) di rotazione, ed una parete esterna (30) cilindrica montata all'esterno delle pareti intermedie (31, 32) stesse.
9. 9. Motore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i denti (11) comprendono mezzi di guida (19) e posizionamento per guidare e posizionare le dette pareti intermedie (31, 32); le dette pareti intermedie (31)(32) presentando, per ciascun dente (11), .rispettive asole (35', 38')(35", 38") impegnate dai detti mezzi (19) di guida e posizionamento.
10. 10. Motore secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che le asole (35', 38') di una prima parete intermedia (31) delle dette due pareti intermedie (31, 32) sono longitudinalmente giustapposte alle asole (35", 38") di una seconda parete intermedia (32) delle dette due pareti intermedie (31, 32).
11. 11 . Motore ' secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che le dette due pareti intermedie (31, 32) comprendono mezzi di aggancio (39, 40) per agganciare tra loro le pareti intermedie (31, 32) stesse.
12. 12. Motore secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che le dette due pareti intermedie (31, 32) sono ricavate da rispettivi ulteriori nastri (33, 34) di spessore determinato.
13. 13. Motore secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che le dette due pareti intermedie (31, 32) presentano rispettivi sviluppi piani di lunghezza uguale tra loro.
14. 14. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 8 alla 13, caratterizzato dal fatto che la detta parete esterna (30) cilindrica è una parete tubolare continua.
15. 15. Motore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo elettronico (3) di alimentazione e controllo comprende una scheda (43) elettronica, ed una pluralità di connettori (44, 48) interni ed esterni; i connettori (44) interni essendo costampati unitamente alla scheda (43), essendo definiti da rispettivi elementi tubolari saldati alla scheda (43), ed essendo montati passanti attraverso la scheda (43) stessa.
16. 16. Motore secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di avvolgimenti (24) statorici collegati ad una batteria (50) di alimentazione, gli avvolgimenti (24) essendo accoppiati a due a due in fase tra loro; il detto dispositivo elettronico (3) essendo direttamente collegato agli avvolgimenti (24) ed essendo alimentato dalla detta batteria (50) attraverso gli avvolgimenti (24) stessi.
17. 17. Motore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di essere assemblato ad una pompa (2) di alimentazione accoppiata al detto albero (6) motore.
18. 18. Motore elettrico a commutazione elettronica, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni annessi.