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Title:
SET OF MOULDS, METHOD FOR THE MANUFACTURE OF CASINGS OF ROTARY ELECTRIC MACHINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/011514
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention discloses a set of casting moulds (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) for manufacturing the casings of rotary electric machines, comprising part of the geometry of the cooling duct in the lateral section (1a, 1c) of the set of moulds and another part of said geometry in the central mould (1e), dispensing with casting cores. In another aspect of the invention, a method is disclosed for manufacturing casings of rotary electric machines using the set of moulds. In a third aspect of the invention, casings of rotary electric machines manufactured by the proposed method are disclosed.

Inventors:
DOS SANTOS JOSE ROBERTO (BR)
Application Number:
PCT/BR2014/000252
Publication Date:
January 28, 2016
Filing Date:
July 22, 2014
Export Citation:
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Assignee:
WEG EQUIPAMENTOS ELETRICOS S A (BR)
International Classes:
B22C9/22; H02K1/20; H02K5/20; H02K9/08; H02K15/02; H02K15/14
Foreign References:
US20120146435A12012-06-14
CA2625357A12008-09-23
ES2359057A12011-05-18
JP2011151951A2011-08-04
US5939808A1999-08-17
KR101365192B12014-02-19
JPH1198783A1999-04-09
Attorney, Agent or Firm:
CRUZEIRO NEWMARC PATENTES E MARCAS LTDA. (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÃO

1. MOLDE DE FUNDIÇÃO PARA CARCAÇAS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS GIRANTES E CARCAÇA DE MÁQUINAS ELÉTRICAS GIRANTES PRODUZIDAS A PARTIR DO MOLDE caracterizado pelo método compreender as etapas de:

a) acoplamento de suporte (8) da parte central (le) ao recesso (10) da parte (lb);

b) montagem da parte inferior (ld) à parte central (le) ;

c) encaixe dos ressaltos (2) e (3) da parte central (le) aos recessos (4) das partes (la) e (lc);

d) posicionamento das caixas (12) presentes nas partes (la) e (lc) sobre o perfil externo da parte (le);

e) deposição de metal fundido no molde (1) formado a partir da montagem das partes (la), (lb), (lc) , (ld) e (le) .

2. CARCAÇAS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS GIRANTES, caracterizado por serem obtidas pelo método da reivindicação 1 e compreender uma pluralidade de dutos pertencentes à carcaça, de geometria complementar aos ressaltos (2) e a caixa ( 12 ) .

Description:
CONJUNTO DE MOLDES, MÉTODO PARA FABRICAÇÃO E CARCAÇAS DE MÁQUINAS ELÉTRICAS GIRANTES.

CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção revela um conjunto de moldes para carcaças de máquinas elétricas girantes compreendendo parte da geometria do duto de resfriamento em sua porção lateral e outra porção no molde central, de modo a eliminar a necessidade de machos de fundição. Em um segundo aspecto da presente invenção revela-se uma carcaça de máquina elétrica girante fabricada a partir do conjunto de moldes ora proposto .

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Nos processos de fundição, as operações criticas se referem de maneira geral, à moldagem da peça e macharia de seus componentes. Esta última consiste na obtenção de machos (normalmente feitos a partir de materiais refratários) e sua adição nos moldes, visando a formação de cavidades, furos e reentrâncias das peças.

[003] Para o ótimo funcionamento de máquinas elétricas girantes de grande porte e mesmo em máquinas de tamanho moderado, é necessária a utilização de um sistema de circulação de ar interno, compreendendo dutos de refrigeração na carcaça do motor. Tal construção permite que o meio refrigerante remova efetivamente o calor gerado nas perdas, parâmetro este intimamente associado à expectativa de vida operacional da máquina.

[004] No caso de motores com carcaças em ferro fundido, demanda-se a aplicação de machos de fundição para a obtenção destes dutos. As principais desvantagens pertinentes à macharia residem nas variáveis introduzidas na especificação do projeto, como a possibilidade de sopros e formação de bolhas devido a uma remoção de gases inadequada, ou em situações mais extremas, a expulsão do metal liquido do interior dos moldes. Outro fator relevante vem a ser o posicionamento correto dos elementos que compõem o molde e o macho. A ausência de um controle adequado nesta etapa pode acarretar em desvios dimensionais para valores além das normas de tolerância. A atenção a todas estas variáveis acabam por encarecer o custo global do processo, impactando na automatização da ' linha.

[005] Assim, diante do exposto anteriormente, é perceptível a demanda por soluções que prescindam da etapa de macharia na fundição de motores de grande porte de maneira a permitir sua viabilização em escala industrial.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[006] Em um processo de fundição, é comum a utilização de padrões de madeira ou metal depositados sobre um meio contendo areia impregnada de óleo. Após o empacotamento desta última, retira-se a forma ou padrão, e deposita-se o metal fundido sobre a cavidade, até seu resfriamento. A inobservância às condições operacionais adequadas conduz aos eventos indesejáveis previamente mencionados. Este sistema é abordado na patente JP59201659 no qual se descreve padrões para a formação de pés de suporte para fixação à carcaça de um motor elétrico. Um segundo exemplo é ilustrado na patente JP S56148159 em que se revela um molde para estatores dividido em duas metades unidas por um mecanismo de fechadura.

[007] Uma abordagem alternativa é a fundição por espuma perdida (FEP) , em que um padrão de poliestireno é introduzido em um meio contendo areia seca sob vibração. O padrão se vaporiza em contato com o metal fundido, impedindo a formação de sopros ou espaços vazios não intencionais; um exemplo ilustrativo deste método é descrito na patente US6109333.

[008] Uma tentativa de reduzir os custos relacionados a moldagem é sugerida no documento CN102101153, compreendendo o uso de uma mistura de areia do mar (75-90 mesh) , bentonita e água, a qual será aplicada em uma caixa de areia sob condições de aquecimento e x pressão especificas para a fabricação da peça de interesse. Embora exista uma economia aparente em relação à geração de resíduos e ao tempo de processamento, este pedido de patente não revela uma solução para eliminar a etapa de macharia em si.

[009] 0 documento JP 2011-151951 revela um método para fabricação de carcaças de motores elétricos dotado de um sistema de refrigeração, compreendendo uma estrutura adicional previamente disposta sobre o molde. A citada estrutura de geometria cilíndrica apresenta uma pluralidade de escavações em intervalos regulares e alternadas a partir de suas porções inferior e superior. Este dispositivo visa a obtenção de um sistema de resfriamento, sendo particularmente voltado a carcaças de motores elétricos automotivos. Deve ser percebido que a utilização do método descrito não é aplicável a motores de grande porte. Além disso, dada a sua complexidade construtiva, observa-se que os custos envolvidos para a manufatura da estrutura mencionada não constituiriam uma vantagem sobre os procedimentos usuais de macharia. Da mesma forma, esta limitação também pode ser verificada no documento ES2359057 no qual é descrito um macho de areia dotado de uma configuração gradeada, e formado a partir de segmentos curvados paralelos e espaçados em intervalos regulares .

[0010] O documento JP Hll-098783 contempla um molde quadriseccionado para fabricação de carcaças de uma máquina dinamo-elétrica, dotado de cunhas montadas em cavidades dispostas externamente na própria estrutura da carcaça, perifericamente sobre a superfície cilíndrica do estator, delineando cavidades.

[0011] A patente CA2625357 por sua vez explora o conceito de dutos refrigerantes integrados à carcaça por moldagem. Nesta abordagem, os dutos de resfriamento são dispostos de maneira equidistante e longitudinalmente, através de perfurações arqueadas formadas a partir da projeção de uma parede externa sobre a carcaça. O foco desta proposta reside justamente na geometria em D do duto, a qual permite expor uma maior área superficial aletada ao fluido refrigerante. Uma evolução desta proposta é apresentada no pedido de patente US2012146435, em que os dutos fabricados preferencialmente de alumínio, se dispõem em uma configuração em zigue-zague ao longo da estrutura da carcaça. Cumpre notar que em ambos os documentos CA2625357 e US2012146435 exigem o uso de machos de fundição para a obtenção dos dutos integrados na carcaça. Outra desvantagem é a possível variação na espessura externa da fundição que deformaria a geometria do duto.

[0012] Diante do exposto anteriormente, percebe-se a ausência de soluções factíveis no que concerne ao uso de machos de fundição para fabricação de carcaças de motores elétricas de grande porte.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0013] A presente invenção visa contornar as desvantagens do estado da técnica, eliminando a necessidade do uso de "machos" de fundição para carcaças de máquinas elétricas girantes, através de um molde compreendendo parte da geometria do duto de ventilação em sua porção lateral e outra porção no molde central. O fechamento do duto é feito através de duas tampas de vedação semelhantes às tampas atuais.

[0014] Em um segundo aspecto da presente invenção, revela-se também uma carcaça . de máquina elétrica girante fabricada a partir do conjunto de moldes ora proposto.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0015] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva do conjunto de molde.

[0016] A Figura 2 ilustra uma vista da lateral da porção la do molde.

[0017] A Figura 3 ilustra uma vista inferior da porção lb. [0018] Ά Figura 4 ilustra uma vista lateral da porção central le.

[0019] A Figura 5 ilustra uma vista frontal do conjunto de molde ora reivindicado.

[0020] A Figura 6 ilustra uma vista em perspectiva da máquina elétrica girante obtida por meio do molde.

[0021] A Figura 7 ilustra uma vista superior da porção ld.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

[0022] O molde (1) ora proposto compreende as porções la, lb, lc, ld e le. Cada um destes elementos será discutido detalhadamente a seguir.

[0023] De acordo com a Figura 1, as porções la e lc apresentam um perfil simétrico, sendo ambas montadas lateral e externamente sobre a superfície periférica da porção central le.

[0024] A porção la consiste em um bloco escavado de forma côncava; em sua região mediana interna observa-se uma pluralidade de ranhuras (11) paralelas e contínuas ao longo de seu comprimento.

[0025] No plano inferior da citada cavidade, e adjacente à região formada pelas ranhuras (11), projeta-se contra a superfície externa da porção le, uma estrutura chanfrada (16) intercalada entre recessos da cavidade interna da porção la. Os ditos recessos em conjunto com o perfil das arestas da estrutura (16) delinearão os pés de fixação da carcaça. Considerando o plano superior da porção la, observa- se uma caixa (12) acomodando internamente uma pluralidade de ranhuras (13) as quais moldarão o sistema de dutos na periferia da carcaça da máquina elétrica. Em sua construção preferencial, prevê-se a existência de um recesso (4), situado adjacente à caixa (12), que se comunicará com a trava (3) no molde central.

[0026] A porção lb de perfil em bloco, será acoplada na região superior da porção le, compreendendo um recesso

(10) de geometria complementar às estruturas (8) de travamento, estas últimas localizadas perifericamente sobre a porção le.

[0027] Considerando a Figura 7, a porção ld apresenta um perfil externo em bloco, dotado de uma região

(6) formado a partir de uma pluralidade de ranhuras e extremidades (7) reforçadas, ambas dispostas em uma plataforma côncava da dita porção ld.

[0028] A porção le corresponde ao molde central, no qual formará a região interna de acomodação do núcleo magnético do estator (não mostrado nas figuras) . Apresentará neste sentido, um perfil cilíndrico, a partir da qual se projetam radialmente ressaltos (2), (8), e (3).

[0029] A Figura 6 ilustra a carcaça da máquina elétrica girante obtida. A caixa (12) em conjunto com as estruturas (9) da porção le delinearão o sistema de dutos na máquina elétrica girante, o que permitirá a eliminação completa de procedimentos adicionais de macharia. O processo de moldagem para a fabricação desta última prevê as etapas usuais e pertinentes ao estado da técnica.

[0030] Obviamente será percebido que outras modificações e variações são consideradas dentro do escopo desta invenção, não se restringindo ao que foi exposto anteriormente .