ES2172878T5 - Procedimiento y aparato para la formacion de un devanado multilobular para el estator de un alternador. - Google Patents
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Abstract
Se describe un método y un aparato para formar un devanado multilóbulo (C{sub,1}, C{sub,2}) para el estator de un alternador, en el cual dos bobinas multilobulares (C{sub,1}, C{sub,2}) desplazadas angularmente una respecto de la otra se fabrican con una operación continua, sin interrumpir la alimentación del cable (W) entre una bobina y la otra, de tal forma que el devanado final que se obtiene con el mismo presenta únicamente dos extremos terminales.
Description
Procedimiento y aparato para la formación de un
devenado multilobular para el estator de un alternador.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un aparato para la formación de un devanado
multilobular para el estator de un alternador, especialmente para
uso en el campo de la automoción y del tipo que comprende vueltas
que definen una configuración en estrella, que presenta una
pluralidad de lóbulos radiales alternando con huecos.
Un procedimiento y un aparato para la formación
de un devanado multilobular para el estator de un alternador, se
exponen, por ejemplo, en la patente italiana nº 1.157.040,
correspondiente a Barrera, Apparatus For Forming Stator Coils of
Dynamo Electric Machines, patente US nº 4.512.376.
Normalmente, en el caso de un alternador
trifásico para uso en el automóvil, cada estator está dotado de un
devanado que incluye tres bobinas multilobulares desplazadas
angularmente entre sí. Las bobinas se forman en diferentes etapas
por la máquina de formación, y cada bobina presenta dos extremos
terminales de hilo. Cada una de las tres bobinas multilobulares que
constituye una de las tres fases del devanado está dividida en dos
semibobinas o semifases que se encuentran desplazadas angularmente
entre sí en un lóbulo, con lo cual los lóbulos de una semifase son
opuestos a los huecos entre los lóbulos de la otra semifase.
Según la técnica anterior, las dos semifases de
cada bobina están arrolladas por la máquina de formación en dos
etapas subsiguientes mediante el corte del hilo suministrado entre
una etapa de formación y la otra, de tal manera que cada semifase
de las tres fases de devanados en el devanado acabado colocado en el
estator tiene un par de extremos terminales. Esto da como resultado
un total de doce extremos terminales.
Ya se ha propuesto un devanado de estator de
tipo ondulatorio con un solo hilo continuo, que incluye dos bobinas
multilobulares desplazadas entre sí en un lóbulo. (Véase, por
ejemplo, Taji et al., Armature of A.C. Generator For a Car
And Method of Manufacturing The Same, patente US nº 4.857.787 y la
patente europea paralela nº 209.091, ambas incorporadas en el
presente documento como referencia). Este procedimiento supone en
principio la formación de una sola bobina multilobular que es
dividida después en dos bobinas, sin cortar la porción de hilo que
las une, estando una de las bobinas solapada sobre la otra en
posición invertida. Esta operación adicional supone un tiempo
invertido y una consecuente reducción de la productividad de la
máquina.
A la vista de lo expuesto, sería deseable
proporcionar un procedimiento y aparato en el que la configuración
final requerida del devanado se obtenga sin operaciones adicionales
después de devanar el hilo por un aparato que requiera muy pequeños
cambios con respecto, por ejemplo, al aparato que se expone en la
patente italiana nº 1.157.040 y la patente US correspondiente nº
4.512.376.
También sería deseable proporcionar un
procedimiento y un aparato para la formación de un devanado
multilobular para el estator de un alternador que sea capaz de
devanar de modo continuo las dos semifases de cada fase del
devanado, sin proceder al corte del hilo al final de la operación de
formación de la primera semifase, a fin de simplificar las
operaciones que son necesarias para la formación del devanado, así
como para obtener un devanado acabado con un número de extremos
terminales en menor número.
También sería deseable proporcionar un
procedimiento y aparato mediante el cual puedan obtenerse de modo
continuo devanados multilobulares constituidos por una pluralidad
de bobinas multilobulares superpuestas coaxialmente con sus lóbulos
desplazados angularmente entre sí.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un procedimiento y un aparato en el cual se obtenga la
configuración final requerida del devanado sin operaciones
adicionales después del devanado del hilo por un aparato que
requiere muy pequeños cambios con respecto, por ejemplo, al
aparato que se expone en la patente italiana nº 1.157.040 y
la patente US nº 4.512.376 correspondiente.
También es un objetivo de la presente invención
proporcionar un procedimiento y un aparato para la formación de un
devanado multilobular para el estator de un alternador que
posibilite la formación de modo continuo las dos semifases de cada
fase del devanado, sin proceder al corte del hilo al final de la
operación de formación de la primera semifase, a fin de simplificar
las operaciones que son necesarias para la formación del devanado
así como para obtener un devanado acabado con un menor número de
extremos terminales.
Es todavía otro objetivo de la presente
invención proporcionar un procedimiento y un aparato mediante los
cuales puedan obtenerse de modo continuo devanados multilobulares
constituidos por una pluralidad de bobinas coaxiales superpuestas
que presentan su lóbulos desplazados angularmente entre sí.
Estos y otros objetivos y ventajas de la
invención se alcanzan mediante el procedimiento según la
reivindicación 1 y el aparato según la reivindicación 3.
La invención proporciona así un devanado que
comprende dos bobinas multilobulares coaxiales superpuestas con sus
lóbulos angularmente desplazados entre sí. No existe interrupción
del hilo que constituye el devanado y, por tanto, el devanado
solamente presenta dos extremos terminales.
Así pues, el procedimiento y aparato según la
invención simplifica la operación de formación así como proporciona
un devanado de estator con un número de extremos terminales
reducidos por un factor de dos.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto por la siguiente descripción, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, que se ofrecen exclusivamente a
título de ejemplo no limitativo, en los cuales:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva desde
abajo de una unidad giratoria que forma parte de una realización
preferente del aparato según la invención, en donde el dispositivo
para la recepción de las bobinas multilobulares formadas en la
unidad giratoria también aparece visto en perspectiva desde arriba,
accionando también el dispositivo de recepción, según una técnica
conocida, un dispositivo para la inserción de las bobinas
multilobulares en las ranuras del estator de un alternador en una
etapa subsiguiente,
las Figs. 2 a 6 son unas vistas en planta
esquemáticas de las diferentes etapas de formación del devanado
multilobular, según la invención,
la Fig. 7 es una vista en perspectiva de una
bobina multilobular que comprende dos semifases desplazadas
angularmente entre sí, obtenidas según la invención, las cuales se
han representado de manera deformada para mostrar con mayor
claridad la porción de hilo que une las dos semifases,
la Fig. 8 es una vista en planta de la bobina de
la Fig. 7,
la Fig. 9 es una vista esquemática de un
devanado obtenido mediante la invención insertado en las ranuras
del estator de un alternador,
la Fig. 10 es una vista en perspectiva desde
abajo de una unidad giratoria que forma parte de otra forma de
realización del aparato según la invención, en donde también se
representa el dispositivo de recepción de las bobinas
multilobulares formadas en la unidad giratoria,
las Figs. 11 y 12 son unas vistas en planta
esquemáticas del aparato de la Fig. 10 en dos etapas diferentes de
la operación de formación del devanado multilobular según la
invención,
la Fig. 13 es una vista en planta parcial
esquemática del aparato; y
la Fig. 14 es una vista parcial el aparato de la
Fig 13 según la dirección A-A en una etapa diferente
de la operación de formación del devanado multilobular.
Haciendo referencia a la Fig. 1, la referencia
numérica 1 designa la unidad giratoria de una máquina para la
formación de bobinas multilobulares que deben insertarse en las
ranuras del estator de un alternador trifásico para uso en el
automóvil. La máquina a la que pertenece la unidad 1 es del
tipo general descrito, por ejemplo, en la patente italiana nº
1.157.040 y la patente paralela US nº 4.512.376. Por tanto, en la
presente exposición no se incluye una descripción detallada de la
estructura general de la máquina, puesto que se encuentra ilustrada
en las patentes identificadas anteriormente.
De forma similar a lo realizado en la técnica
anterior, la unidad giratoria 1 se utiliza para devanar sobre la
misma un hilo W alimentado por un dispositivo alimentador (no
representado en la Fig. 1) que presenta una boca de salida de un
tubo de alimentación 2 en la zona indicada por 2 en la Fig. 1.
La unidad giratoria 1 está dotada de seis
elementos de formación 3 sobre los cuales se devana el hilo
alimentado desde la boca del tubo de alimentación 2, como
consecuencia del giro de la unidad giratoria 1, de manera que se
forma la una bobina hexagonal C_{P1} (véase también la Fig. 2).
Uno de los elementos de formación 3 está dotado de una pinza para
sujetar el extremo inicial W_{o} del hilo.
Los elementos de formación 3 están soportados
por unas deslizaderas 4 que se encuentran montadas de forma
deslizable en sentido radial con respecto al eje 5 de la unidad
giratoria 1. Los elementos de formación se encuentran situados
entre una primera posición extrema radialmente exterior
(representada en las Figs. 1 y 2) y una segunda posición extrema
radialmente interior (representada en la Fig. 3).
En la primera etapa del procedimiento de
formación, los elementos de formación 3 se encuentran en sus
posiciones exteriores (Fig. 2) para permitir así, como se ha
indicado, la formación de una bobina hexagonal C_{P1} de un
diámetro relativamente grande, como se ilustra en la Fig. 2.
La máquina según la invención está dotada de
seis elementos de empuje 6 incluidos en la unidad giratoria 1 y
desplazables en sentido radial con respecto al eje de giro 5 para
empujar radialmente hacia el interior las partes centrales de los
lados de la bobina hexagonal formados en la primera etapa del
procedimiento (Fig. 2). Por tanto, los elementos de empuje 6
también se encuentran soportados por unas deslizaderas, designadas
por 7 en la Fig 1, que se encuentran montadas deslizantes sobre una
guías radiales que presenta la unidad giratoria 1.
\newpage
Cuando ha sido formada la bobina hexagonal
C_{P1} con el número de vueltas necesario, la unidad giratoria 1
se detiene y los elementos empujadores 6 se desplazan hasta la
posición radialmente más interior representada en la Fig. 3, de
manera que se acoplan con los lados de las bobinas poligonales
C_{P1}, transformando estas últimas en una bobina multilobular o
en estrella C_{1} (Fig. 3). Durante esta operación, los elementos
de formación 3 también se desplazan hacia dentro en sentido radial
al tiempo que proporcionan cierta resistencia a la tensión ejercida
por el hilo de la bobina como consecuencia de la presión aplicada
por los elementos de empuje 6. Según la técnica anterior esta
resistencia se obtiene por la conexión de los elementos de formación
3 mediante cables metálicos flexibles con un cilindro de fluido
dotado de una cámara que decrece en volumen durante el
desplazamiento radial hacia dentro de los elementos de formación 3 y
que está conectada a un depósito de descarga a través de un paso
dotado de una estrangulación. Como estos detalles de construcción
son conocidos por las patentes mencionadas anteriormente, no se
repiten en el presente documento. Sin embargo, es evidente que
puede utilizarse cualquier otro dispositivo conocido adaptado para
obtener el efecto anteriormente mencionado de la cesión controlada
de los elementos de formación 3.
Haciendo referencia a las Figs.
1-3, la unidad giratoria 1 también está dotada de
una serie circunferencial de seis dedos planos 8 que se encuentran
situados en posiciones angulares que corresponden a los elementos
de formación 3. Los elementos 8 están soportados por la unidad 1 y
se encuentran situados en posiciones fijas en sentido radial con
respecto a la misma, en contraste con los elementos de formación 3 y
los elementos de empuje 6. Como puede apreciarse en las Figs. 2 y
3, los elementos 8 se encuentran situados en posiciones radialmente
más interiores adyacentes a la posición más interior en sentido
radial de los respectivos elementos de formación 3. Por tanto,
durante la operación de conformación de la bobina C_{P1} que da
lugar a la bobina multilobular C_{1}, los elementos 8 constituyen
una referencia más para la amplitud de cada lóbulo L de la bobina
multilobular C_{1}.
Como se conoce en esta técnica, bajo la unidad
giratoria 1 está situado un dispositivo 9 para la recepción de las
bobinas multilobulares después de que han sido formadas y para
insertarlas (en una subsiguiente etapa de la operación no
representada en los dibujos) dentro de las ranuras del estator de un
alternador. El dispositivo de inserción 9 comprende una serie
circunferencial de doce cuchillas 10 separadas por ranuras
longitudinales 11 y soportadas por una estructura de soporte 12 que
puede girar en torno al eje de giro 5 arrastrada por un motor
eléctrico (no representado). El motor eléctrico y la correspondiente
transmisión para el giro de la unidad 1 y el dispositivo de
inserción 9 no se representan en detalle puesto que son similares a
los que se utilizan en la técnica anterior.
Debe observarse que en la Fig. 1, para mayor
claridad de la ilustración, el dispositivo de inserción 9 se ha
representado en una posición separada axialmente de la unidad
giratoria 1, mientras que, en realidad están situadas
inmediatamente en sentido vertical.
Como se ha descrito anteriormente, la unidad
giratoria 1 se detiene y los elementos de empuje 6 avanzan para
formar la bobina multilobular C_{1} después de haber formado la
bobina poligonal C_{P1} (Fig. 2). En este momento, esta bobina
multilobular C_{1} es descargada desde la unidad giratoria 1 sobre
el dispositivo de inserción 9 mediante un dispositivo de
desplazamiento de la bobina de tipo convencional montado en la
unidad giratoria 1 y que está adaptado para descender axialmente
desde una posición retrasada hasta una posición en la cual se
acopla con la bobina multilobular C_{1} y empuja esta bobina hacia
abajo haciéndola deslizar desde los elementos de formación 3 y
dando lugar a que las partes radiales de la bobina se inserten
dentro de las ranuras 11, con lo cual los lóbulos L y los huecos V
entre lóbulos de la bobina multilobular C_{1} quedan situados
alternativamente al exterior y al interior de la serie
circunferencial de cuchillas 10, como se ilustra en la Fig. 1. El
dispositivo de desplazamiento de la bobina no aparece en la Fig. 1,
puesto que se encuentra en su posición retrasada dentro de la
unidad giratoria 1. Este dispositivo de desplazamiento de la bobina
comprende, según la técnica anterior, una serie de cuchillas
circunferenciales 13 (véase Fig. 2) que se extienden hacia abajo a
partir de un anillo superior, de modo similar a como se ilustra en
la Fig. 1 para los elementos 8. Como consecuencia de su movimiento
de descenso, el dispositivo de desplazamiento de la bobina inicia
su movimiento con su anillo base en acoplamiento con las porciones
radiales de la bobina multilobular C_{1} y empuja esta bobina
hacia abajo, haciendo que deslice y salga de los elementos de
formación 3 penetrando en las ranuras 11 del dispositivo de
inserción 9, como se representa en la Fig. 1.
En la máquina convencional, bien sea
inmediatamente antes o inmediatamente después de la descarga de la
bobina multilobular C_{1} en el dispositivo de inserción 9, el
hilo que se está alimentando se corta, con lo cual la bobina
dispuesta en el dispositivo de inserción 9 presenta dos extremos
terminales. Por tanto, en el procedimiento según la técnica
anterior, la unidad giratoria puede hacerse girar de nuevo para
proporcionar una segunda bobina multilobular que se descarga
después sobre el dispositivo de inserción 9 en una posición
desplazada angularmente, de manera que se obtiene, por ejemplo, las
dos semifases de una fase del devanado, con un total de cuatro
extremos terminales.
Según la presente invención, en contraste con la
técnica anterior, después de que la primera bobina multilobular
C_{1} ha sido descargada sobre el dispositivo de inserción 9, el
hilo que se está alimentando no se corta y en cambio se inicia la
formación de una nueva bobina mediante el giro de la unidad
giratoria 1 en un sentido de giro opuesto al de la anterior etapa
de formación, como se representa en las Figs. 4 y 5. Concretamente,
en la etapa de formación representada en la Fig. 2, la unidad
giratoria gira en el sentido indicado por la flecha A en dicha Fig.
2. En la etapa de formación representada en la Fig. 5, a unidad
giratoria gira en sentido opuesto B, es decir, en sentido contrario
al de las agujas del reloj.
Naturalmente, como no se ha interrumpido la
porción de hilo que une la bobina multilobular C_{1} formada
anteriormente (situada en el dispositivo de inserción 9) con la
bobina poligonal C_{P2} (que se está formando durante la etapa
representada en la Fig. 5, que corresponde también a las condiciones
representadas en la Fig. 1), es necesario que el dispositivo de
inserción 9 gire también a la misma velocidad de giro que la unidad
giratoria 1 durante la segunda etapa, con lo cual la unidad
giratoria 1 y el dispositivo de inserción 9 siempre permanecen en
las mismas posiciones relativas. Ello se consigue preferentemente
por el control de los motores eléctricos que arrastran al unidad
giratoria 1 y el dispositivo de inserción 9 en sincronismo entre sí.
Alternativamente, puede disponerse un acoplamiento mecánico
desembragable entre la unidad giratoria 1 y el dispositivo de
inserción 9, permitiendo así la utilización del mismo motor para el
giro de la unidad giratoria 1 y el del dispositivo de inserción 9.
La conexión desembragable puede estar gobernada, por ejemplo, por el
dispositivo de desplazamiento de la bobina, el cual puede acoplarse
(en esta forma de realización) con el dispositivo de inserción 9
cuando está en posición baja para conectar este dispositivo con
la
unidad 1.
unidad 1.
Una característica importante de la presente
invención es que la unidad giratoria 1 se desplaza angularmente de
manera que se sitúa en una posición angular desplazada en un lóbulo
con respecto a la posición de la primera bobina multilobular
C_{1} (que se encuentra en una situación estacionaria en el
dispositivo de inserción 9) antes de activar la etapa de formación
de la segunda bobina poligonal C_{P2} mediante el giro de la
unidad giratoria 1 en sentido opuesto y girando simultáneamente el
dispositivo de inserción 9. Estas condiciones son las que
representa la Fig. 4 en donde la bobina multilobular C_{1} (que ya
ha sido descargada sobre el dispositivo de inserción 9) se
representa en línea de trazos. Los elementos de formación 3 y los
dedos planos 8 se encuentran en posiciones angulares desplazadas en
30º con respecto a la primera bobina multilobular C_{1}, con lo
cual cada elemento de formación 3 se encuentra en una posición
angular correspondiente a la de un hueco entre dos lóbulos
adyacentes de la primera bobina multilobular C_{1} ya descargada
sobre el dispositivo de inserción 9.
Otra característica que diferencia la presente
invención de la técnica anterior, reside en el hecho de que en uno
de los dedos planos 8 se encuentra fijo un elemento auxiliar 14 para
toma del hilo (véanse Figs. 1 y 4) que está soportado por la unidad
1 y se encuentra acoplado a la misma en una posición fija en sentido
radial. Concretamente, el elemento de toma del hilo 14 se encuentra
en una posición radial que corresponde a la posición radial de los
lóbulos de la bobina. En particular, el elemento de toma del hilo 14
presenta un perfil exterior que corresponde sustancialmente al
perfil de un lóbulo. Además, el elemento de toma del hilo 14 está
situado de tal manera que, después de que la primera bobina
multilobular C_{1} formada anteriormente, ha sido descargada
sobre el dispositivo de inserción 9, la porción del hilo W_{i} que
une la bobina C_{1} (situada en el dispositivo de inserción 9)
con la boca de salida del tubo de suministro de la alimentación del
hilo 2 es interceptada por el elemento de toma del hilo 14 cuando la
unidad giratoria 1 gira en sentido contrario al de las agujas del
reloj (haciendo referencia a la Fig 5) con el fin de proceder a la
formación de la segunda bobina.
Por tanto, la porción de hilo que une la primera
bobina multilobular C_{1} con la bobina poligonal C_{P} que se
está formando es interceptado por el elemento de toma del hilo 14
durante la formación de la segunda bobina poligonal C_{P2}, con
se ilustra en las Figs. 1, 4 y 5. Haciendo referencia a la Fig. 1,
debe observarse también que el dispositivo de inserción 9 se ha
representado en una posición distanciada axialmente de la unidad
giratoria 1 en aras de la claridad el dibujo. En realidad, el
dispositivo de inserción está situado inmediatamente debajo de la
unidad giratoria, con lo cual la porción intermedia del hilo W_{i}
tiene una longitud mucho menor que la que representa la figura.
Como puede apreciarse en las Figs 7 y 8, la primera bobina
multilobular C_{1} presenta un extremo terminal inicial 15 y un
extremo terminal final 16 que se extienden desde un hueco V_{f}
de la bobina multilobular C_{1}. El extremo terminal 16 se
extiende radialmente y se curva hacia una parte 17 (Figs. 7 y 8)
como consecuencia de haber sido interceptado el hilo W por el
elemento de toma del hilo 14 después de que la unidad giratoria 1
inicia su giro en sentido opuesto (véanse
Figs. 1 y 5).
Figs. 1 y 5).
Cuando se ha formado la segunda bobina poligonal
C_{P2} (Figs. 1 y 5) la unidad giratoria 1 se detiene de nuevo y
los elementos de empuje 6, son accionados nuevamente para ejercer
empuje contra los lados de la bobina poligonal C_{P},
transformando de este modo esta última en una segunda bobina
multilobular C_{2}. En esta etapa, la parte del hilo W_{i} que
se proyecta desde el elemento del elemento de toma del hilo 4 es
interceptado por uno de los elementos de empuje 6a, haciendo que se
curve determinando una parte 18 (Figs. 7 y 8) dirigida radialmente
hacia dentro. Por tanto, haciendo referencia a las Figs. 7, 8 la
porción del hilo W_{i} que une la primera bobina multilobular
C_{1} con la segunda bobina multilobular C_{2} (que se
encuentra desplazada angularmente en un lóbulo con respecto a la
bobina C_{1}) se curva para formar un bucle E (Figs. 7 y 8) en el
cual el hilo invierte su sentido de devanado, siguiendo una parte el
perfil de hueco V_{1} de la bobina C_{1} y siguiendo otra parte
el perfil de un lóbulo L_{1} de la bobina bultilobular C_{2}.
Esto significa que las dos bobinas multilobulares C_{1} y C_{2}
se han obtenido sin cortar el hilo, y sin que la porción intermedia
del hilo W_{i} presente partes superpuestas que podrían dar origen
a dificultades durante la etapa siguiente de inserción del devanado
en las ranuras del estator. De este modo el devanado obtenido
presenta un solo extremo de inicio 15 y un solo extremo final 19.
Como se indica anteriormente, debe tenerse en cuenta que en la Fig.
7, la porción intermedia del hilo W_{i} que ha adoptado la forma
de un bucle se ha representado deformada, estando las dos bobinas
C_{1} y C_{2} desplazadas axialmente entre sí, con objeto de
mostrar la configuración de dicho bucle con mayor claridad. En
realidad, en el devanado obtenido finalmente, las bobinas
multilobulares C_{1} y C_{2} están situadas una inmediatamente
encima de la otra quedando la parte intermedia W_{i} situada
prácticamente en un plano (Fig. 8).
A continuación de la formación de la segunda
bobina multilobular C_{2}, esta última es descargada naturalmente
sobre el dispositivo de inserción 9 por las cuchillas de la
herramienta de desplazamiento de las bobinas 13, de modo análogo a
la primera bobina C_{1}.
De este modo, el devanado así obtenido y
descargado sobre el dispositivo de inserción 9 dispone de dos
semifases C_{1} y C_{2} desplazadas angularmente entre sí en un
lóbulo, las cuales se han obtenido sin interrupción del hilo y con
dos únicos terminales extremos 15, 19.
Según la técnica convencional, una vez que el
dispositivo de inserción 9 ha recibido el devanado acabado, se
sitúa en una estación de inserción, en donde se encuentra
previamente dispuesto un estator para la inserción del devanado.
Normalmente esta operación se realiza en una máquina dotada de una
plataforma giratoria, que presenta dos dispositivos de inserción 9
situados en dos posiciones diametralmente opuestas, con lo cual,
mediante un giro de 180º de la plataforma, pueden ser situados
alternativamente en dos estaciones diametralmente opuestas, una de
las cuales se utiliza para formar el devanado y descargarlo sobre el
dispositivo de inserción, siendo la otra una estación para la
inserción del devanado en un estator. Por tanto, un dispositivo de
inserción recibe un nuevo devanado, mientras que en la estación de
formación, en la posición diametralmente opuesta otro dispositivo
de inserción que porta un devanado previamente formado, procede a la
inserción de este devanado en un estator. Una vez completada esta
operación, la estructura giratoria experimenta un giro de 180º, con
lo que sitúa el dispositivo de inserción que ha insertado
previamente el devanado en un estator en la estación de formación,
en donde queda dispuesto para recibir un nuevo devanado, mientras
que el dispositivo de inserción que previamente ha recibido un
nuevo devanado se dispone para la inserción del mismo en otro
estator. Estos detalles de construcción no se representan en los
dibujos puesto que, como se ha indicado anteriormente, son
conocidos en la técnica.
La Fig. 9 es una vista parcial esquemática de la
superficie cilíndrica interior de un estator S que presenta ranuras
axiales 20 para la recepción en sentido radial de las bobinas
multilobulares que constituyen el devanado. En esta figura, así
como en la Fig. 8, el devanado se representa en líneas de trazos,
con la excepción de la parte de la formación del bucle E en donde
el hilo invierte el sentido del devanado. Como se ilustra en la
Fig. 8, el bucle E sigue una trayectoria anular que, por una parte
se solapa con un lóbulo de una bobina y por otra parte se solapa
con un hueco de otra bobina opuesta al lóbulo. Por tanto, en la
etapa de inserción del devanado en el estator S, el bucle E no
causa ningún problema, mientras que sus partes 16, 18 pueden ser
recibidas dentro de dos ranuras 20 del estator S (Fig. 9).
En la forma de realización representada en las
Figs. 1-9, la unidad giratoria incluye un elemento
de toma del hilo situado en una posición fija en la misma. La
posición se escoge de tal manera que el elemento de toma del hilo
intercepta la alimentación del mismo cuando se invierte el giro de
la unidad para la formación del bucle.
Con el objetivo de mejorar todavía más el
aparato anteriormente propuesto, otra forma de realización
proporciona un aparato que presenta todas las características que
se han detallado anteriormente, incluyendo el elemento de toma del
hilo 14. Sin embargo, este elemento de toma del hilo 14 no está
situado en una posición fija en la unidad giratoria 1, sino que
está conectado, en cambio, con uno de los elementos de formación 3
para la formación de la bobina poligonal de la que está dotada la
unidad giratoria. Dicho elemento de formación es móvil en sentido
radial con respecto a la unidad giratoria.
Las pruebas han demostrado que disponiendo el
elemento de toma del hilo desplazable en sentido radial con
respecto a la unidad giratoria y de forma que se desplace hacia el
eje de dicha unidad durante la operación dando una forma de
estrella a la bobina inicialmente poligonal, se asegura la obtención
de un devanado de alta calidad, particularmente en el bucle, en
donde el hilo invierte su dirección de devanado.
En particular, dichas pruebas han demostrado que
la invención hace posible la formación de un bucle con la extensión
circunferencial precisa requerida, es decir, ni con una longitud
excesiva (que podría perturbar la operación subsiguiente de
inserción del devanado dentro de las ranuras del estator de un
alternador), ni con una longitud inferior a la teórica (que podría
dar lugar a una tensión indeseada del hilo en la operación
subsiguiente de inserción).
Las Figs. 10, 11 y 12 son idénticas a las Figs.
1, 4 y 5 (a excepción de las características que se describen a
continuación) por lo que la descripción de las mismas no se
repetirán en detalle en esta exposición. A continuación, solamente
se describirán las diferencias del aparato según la presente forma
de realización con respecto al aparato de las Figs.
1-9.
La Fig. 10 difiere de la Fig. 1 en que el
elemento de toma del hilo 14 (sobre el que se forma el bucle E
cuando el hilo invierte su sentido de devanado) comprende una placa
montada a rosca en la superficie radial interior de uno de los
elementos de formación 3, en lugar de hallarse fija a una de las
chillas fijas 8 que soporta a unidad giratoria 1. Esta
característica también puede verse en las Figs. 11 y 12. Como se ha
indicado, estas figuras son similares a las Figs. 4 y 5. Las Figs.
11 y 12 muestran, respectivamente, de forma esquemática, el aparato
visto en planta después del devanado de la primera bobina y después
del comienzo del devanado de la segunda bobina en sentido opuesto.
Como ya se ha expuesto, aparte de la diferencia señalada, la
estructura y funcionamiento del aparato son similares a lo que se
ha descrito en relación con las Figs. 1-9.
El funcionamiento del dispositivo de toma del
hilo 14 se describirá con mayor detalle haciendo referencia en
particular a las Figs. 13 y 14. La Fig. 13 es una vista en planta
parcial y esquemática del aparato. Debe tenerse en cuenta que, en
aras de la claridad, el elemento de formación 3 y el elemento de
toma del hilo 14 se representan más próximos radialmente al centro
de la unidad giratoria 1 de lo que estarían en la práctica. La Fig.
14 es una vista parcial del aparato de la Fig. 13 según la dirección
A-A en una etapa diferente de la operación de
formación del devanado multilobular.
Como se representa en la Fig. 13, la primera
bobina multilobular C_{1} ha sido insertada en las cuchillas 10
de la herramienta de inserción 9 con extremidad del hilo W_{Z}
extendiéndose hacia el tubo de alimentación 2 según una posición
angular \alpha. Cuando la primera bobina multilobular C_{1} ha
sido depositada en la herramienta de inserción 9, el elemento de
formación 3 y el elemento de toma del hilo 14 se encuentran en la
posición P (el elemento de toma del hilo 14 se encuentra unido a uno
de los elementos de formación 3, como se ilustra en las Figs. 13 y
14). La posición P corresponde al lóbulo de la bobina multilobular
C_{1} situada inmediatamente a la derecha del tubo de
alimentación 2, como se ilustra en la Fig. 13. Durante la
deposición de la primera bobina multilobular C_{1} sobre el
dispositivo de inserción 9, la unidad giratoria 1 baja y el tubo de
alimentación 2 alcanza su nivel inferior h_{1} (como puede
apreciarse en la Fig. 14). Al bajar la unidad giratoria 1 se
facilita la deposición mientras que al bajar el tubo de alimentación
2 se evita que la extremidad del hilo W_{Z} resulte demasiado
larga.
Después de la deposición de la primera bobina
multilobular C_{1} en la herramienta de inserción 9, la unidad
giratoria 1 y el tubo de alimentación 2 se elevan (con el fin de que
el elemento de toma del hilo 14 no atrape la extremidad del hilo
W_{Z}) y giran en el sentido D con el fin de que el elemento de
formación 3 y el elemento de toma del hilo 14 queden en la posición
angular \beta. Como se ilustra en la Fig. 14, el extremo del
elemento de toma del hilo 14 está preferentemente inclinado hacia
abajo (en la dirección D) para reducir todo lo posible las
posibilidades de que el elemento de toma del hilo 14 atrape la
extremidad del hilo W_{Z} durante el giro en dirección D a la
posición angular \beta. Una vez en la posición angular \beta, la
unidad giratoria 1 y el tubo de alimentación 2 bajan hacia la
herramienta de inserción 9 y giran en la dirección D_{1} hasta
que el elemento de toma del hilo 14 proceda a la toma de la
extremidad del hilo W_{Z}.
Después de que el elemento de toma del hilo 14
ha procedido a la toma de la extremidad del hilo W_{Z}, la unidad
giratoria 1 y el elemento de inserción 9 comienzan a girar en
sincronismo en la dirección D_{1} para la formación de la segunda
bobina poligonal C_{P2}. Aproximadamente en este momento (es
decir, aproximadamente cuando comienza el giro en sincronismo), la
unidad giratoria 1 sube separándose de la herramienta de inserción
9. El tubo de alimentación 2 debe subir a su vez (hasta el nivel
h_{2}, como se representa en Fig. 14) con objeto de permitir que
el hilo de la segunda bobina poligonal C_{P2} se acople con los
elementos de formación 3 (que se encuentran a un nivel más alto que
el elemento de toma del hilo 14).
Las pruebas han demostrado que, debido a la
diferencia indicada anteriormente, el aparato según la presente
forma de realización es capaz de proporcionar un devanado en el cual
el bucle formado por el hilo en el punto en donde invierte su
sentido de devanado presenta una extensión circunferencial que
corresponde a la teórica deseada, o como máximo ligeramente
superior (para evitar cualquier inconveniente tanto durante la
operación de formación de la bobina como durante la operación
siguiente de inserción del devanado dentro de las ranuras del
estator de un alternador).
Exclusivamente a título de ejemplo, la Fig. 10
muestra la aplicación del aparato en un caso en que se devanan
simultáneamente dos hilos sobre la unidad giratoria 1. Este
procedimiento, conocido en la técnica, dispone el uso de un tubo de
alimentación del hilo 2 al que se entregan dos hilos W separados
procedentes de dos carretes de alimentación y alcanzando cada uno
de ellos la unidad giratoria después de pasar por dos taladros
independientes 2a, 2b (Fig. 11) del dispositivo de alimentación 2,
que los mantiene separados entre sí una distancia determinada.
Naturalmente, el aparato según la presente invención puede aplicarse
también a un dispositivo de alimentación de un solo hilo.
La invención es aplicable tanto al caso en que
se devane un solo hilo en la unidad giratoria, como en el caso, que
corresponde a una técnica conocida, en que se alimenten
simultáneamente dos hilos por el dispositivo de alimentación los
cuales son devanados simultáneamente sobre la unidad giratoria, como
se ilustra en la Fig. 10, a título de ejemplo.
Naturalmente mientras los principios de la
invención se mantengan los mismos, los detalles de la construcción
y las formas de realización pueden variar ampliamente con respecto a
lo que se ha descrito e ilustrado, sin apartarse del alcance de la
presente invención, tal como se define en la reivindicaciones
adjuntas.
En particular, la invención se ha ilustrado como
aplicación a una máquina del tipo que se expone en la patente
italiana nº 1.157.040, y en la patente US paralela nº
4.512.376, exclusivamente a título de ejemplo. Actualmente, se
vienen utilizando máquinas para la formación de bobinas ondulatorias
que también son de un tipo diferente de las que son objeto de las
patentes anteriores citadas y los principios que son la base de la
presente invención son igualmente aplicables a ese tipo de máquinas.
Los expertos en la materia podrán apreciar, por consiguiente, que
la presente invención puede aplicarse a otras formas de realización
distintas de las descritas, que se han presentado con fines
ilustrativos y no limitativos, y que la presente invención
solamente está limitada por las reivindicaciones siguientes.
Claims (7)
1. Procedimiento para la formación de un
devanado multilobular (C_{1}, C_{2}) para el estator de un
alternador, comprendiendo el devanado unas vueltas que definen una
configuración en estrella, y que presentan una pluralidad de lóbulos
radiales (L) alternados con unos huecos (V), caracterizado
porque:
en una primera etapa se forma una primera bobina
multilobular (C_{1}), mediante el devanado de un hilo (W)
alimentado continuamente en un primer sentido, y
en una segunda etapa se forma una segunda bobina
multilobular (C_{2}) superpuesta axialmente a la primera bobina
(C_{1}), sin cortar el hilo que se está alimentando, mediante el
devanado del hilo en sentido opuesto, disponiendo la segunda bobina
(C_{2}) en una posición desplazada angularmente con respecto a la
primera bobina (C_{1}), de tal manera que la segunda bobina
(C_{2}) presenta sus lóbulos en las mismas posiciones angulares
que los huecos de la primera bobina (C_{1}), estando la porción de
hilo (W_{i}) que une las dos bobinas (C_{1}, C_{2}) curvada
en donde el hilo invierte su sentido de devanado, de manera que
forma un bucle (E) que sigue un trayecto anular adaptado al perfil
de un lóbulo de una de las dos bobinas, por una parte, y al perfil
de un hueco de la otra bobina opuesta al lóbulo, por otra parte, y
en el que cada una de dichas primera y segunda bobinas
multilobulares (C_{1}, C_{2}) está formada mediante el devanado
de un hilo (W) sobre unos elementos de formación (B) que se pueden
mover radialmente para formar una bobina poligonal (C_{p1},
C_{p2}) y después de que se hayan formado las bobinas poligonales,
las partes centrales de los lados de las bobinas poligonales
(C_{p1}, C_{p2}) son empujadas radialmente hacia dentro para
conferir a las bobinas la configuración multilobular.
2. Procedimiento para la formación de un
devanado multilobular para el estator de un alternador según la
reivindicación 1, del tipo en el cual:
- en una primera etapa se forma una bobina
poligonal (C_{P1}) mediante el devanado de un hilo (W) en una
unidad giratoria (1),
- en una segunda etapa, la unidad giratoria (1)
se detiene y las partes centrales de los lados de la bobina
poligonal (C_{P1}) son empujadas radialmente hacia el interior a
fin de conferir a la bobina (C_{1}) una configuración
multilobular,
- en una tercera etapa se descarga la bobina
multilobular (C_{1}) sobre una herramienta de recepción (9)
dispuesta coaxialmente con la unidad giratoria (1),
caracterizado porque:
- en una cuarta etapa subsiguiente a la etapa
de descarga, la unidad giratoria (1) gira en sentido opuesto a la
dirección de giro de la primera etapa, sin cortar el hilo (W) que se
está alimentando con el fin de formar una segunda bobina poligonal
(C_{P2}) que es conformada después según una configuración
multilobular (C_{2}),
- durante la cuarta etapa, la herramienta de
recepción (9) que soporta la primera bobina multilobular (C_{1})
es arrastrada en sincronismo con la unidad giratoria (1), pero a una
posición desplazada angularmente con respecto a la misma, con lo
cual la segunda bobina multilobular (C_{2}) presenta sus lóbulos
en donde se hallan situados los huecos entre los lóbulos de la
primera bobina (C_{1}),
- con lo cual las bobinas primera y segunda
(C_{1}, C_{2}) se obtienen en un proceso continuo a partir del
mismo hilo (W), presentando el hilo de la segunda bobina (C_{2})
un sentido de devanado opuesto al sentido de devanado del hilo de
la primera bobina (C_{1}) y formando la porción de hilo (W_{i})
que une la primera bobina (C_{1}) con la segunda bobina (C_{2})
el bucle (E).
3. Aparato para la formación de un devanado
multilobular (C_{1}, C_{2}) para el estator de un alternador,
comprendiendo el devanado unas vueltas que definen una configuración
en estrella y presentando una pluralidad de lóbulos radiales (L)
alternados con unos huecos (V), caracterizado porque el
aparato comprende:
unos medios para la formación de una primera
bobina multilobular (C_{1}), mediante el devanado en un primer
sentido de un hilo (W) alimentado continuamente, unos medios para la
formación de una segunda bobina multilobular (C_{2}) superpuesta
axialmente a la primera bobina (C_{1}), sin cortar el hilo que se
está alimentando, mediante el devanado del hilo (W) en sentido
opuesto, unos medios para disponer la segunda bobina (C_{2}) en
una posición angularmente desplazada con respecto a la primera
bobina (C_{1}), con lo cual la segunda bobina (C_{2}) presenta
sus lóbulos (L) en las mismas posiciones angulares que los huecos
(V) de la primera bobina (C_{1}), y unos medios para curvar la
porción de hilo (W_{i}) que une las dos bobinas (C_{1},
C_{2}) en donde el hilo invierte su sentido de devanado, con el
fin de formar un bucle (E) siguiendo un trayecto anular adaptado al
perfil de un lóbulo de una de las dos bobinas, por una parte, y al
perfil de un hueco de la otra bobina opuesta al lóbulo, por otra
parte, y en el que cada una de dichas primera y segunda bobinas
multilobulares (C_{1}, C_{2}) está formada mediante el devanado
de un hilo (W) sobre unos elementos de formación (B) que se pueden
mover radialmente para formar una bobina poligonal (C_{p1},
C_{p2}) y después de que se hayan formado las bobinas
poligonales, las partes centrales de los lados de las bobinas
poligonales (C_{p1}, C_{p2}) son empujadas radialmente hacia
dentro para conferir a las bobinas la configuración
multilobular.
4. Aparato para la formación de una bobina
multilobular para el estator de un alternador según la
reivindicación 3, que comprende:
- una unidad giratoria (1) para el devanado del
hilo (W), para la formación de una bobina poligonal (C_{P1}),
- unos elementos de empuje (6) montados en la
unidad giratoria (1) y desplazables en sentido radial hacia el eje
(5) de giro de la unidad (1), adaptados para empujar las partes
centrales de los lados de la bobina poligonal (C_{P1})
radialmente hacia el interior, después de que la bobina (C_{P1})
ha sido formada y la unidad se ha detenido, con el fin de conferir
una configuración multilobular a la bobina (C_{1}), y
- unos medios de extracción de la bobina (13)
desplazables axialmente con respecto a la unidad giratoria (1),
para la descarga de dicha bobina multilobular (C_{1}) sobre una
herramienta de recepción (9) dispuesta coaxialmente con la unidad
giratoria (1),
caracterizado porque el aparato comprende
asimismo:
- unos medios para el giro de la unidad,
subsiguiente a la descarga de la bobina multilobular (C_{1}) en
la herramienta de recepción (9) en sentido opuesto al sentido de
giro en la etapa de formación de la bobina, sin cortar el hilo (W),
con el fin de formar una segunda bobina poligonal (C_{P2}) que
después es conformada según una configuración multilobular
(C_{2}),
- unos medios para el giro de la herramienta de
recepción (9) que soporta la primera bobina multilobular (C_{2}),
durante la formación de la segunda bobina (C_{P2}) en sincronismo
con el giro de la unidad giratoria, pero hasta una posición
desplazada angularmente con respecto a aquélla, de tal manera que la
segunda bobina multilobular (C_{2}) sitúe sus lóbulos (L) en
donde se encuentran situados los huecos (V) entre los lóbulos de la
primera bobina (C_{1}),
- con lo cual las bobinas primera y segunda
(C_{1}, C_{2}) son obtenidas mediante un proceso continuo
partiendo del miso hilo (W), presentando el hilo de la segunda
bobina (C_{2}) un sentido de devanado opuesto al sentido de
devanado del hilo de la primera bobina y con la porción de hilo
(W_{i}) que une la primera bobina (C_{1}) con la segunda bobina
(C_{2}) formando el bucle (E).
5. Aparato según la reivindicación 4,
caracterizado porque la unidad giratoria incluye un elemento
de toma del hilo (14) en una posición fija sobre la unidad
giratoria, de tal manera que el elemento de toma del hilo
intercepta el hilo que está siendo alimentado cuando el giro de la
unidad giratoria se invierte con el fin de formar el bucle.
6. Aparato según la reivindicación 4,
caracterizado porque incluye un elemento de toma del hilo
(14), montado en la unidad giratoria (1), que intercepta el hilo que
está siendo alimentado cuando el giro de la unidad se invierte con
el fin de formar el bucle, estando el elemento de toma del hilo (14)
fijo a uno de los elementos de formación (3) de los que está dotada
la unidad giratoria (1), sobre los cuales se forma la bobina
multilobular y que son desplazables en sentido radial sobre la
unidad giratoria (1).
7. Aparato según la reivindicación 6, en el que
el elemento de toma del hilo (14) comprende una placa fija a la
superficie interior de uno de los elementos de formación (3).
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