ES2222917T3 - Metodo de producir un segmento de inducido de una maquina electrica. - Google Patents

Abstract

Un método para obtener un segmento de inducido de una máquina eléctrica, cuyo segmento de inducido (6) incluye una bobina (1) y una sección de núcleo (7), comprendiendo dicho método los pasos de bobinar apretadamente la bobina (1); proporcionar una matiz de compactación (2) que tenga una cavidad para dar forma a la bobina (1) apretadamente bobinada; introducir la bobina (1) apretadamente bobinada dentro de la matriz (2) de compactación y compactar la bobina (1) en ella para reducir el volumen ocupado por la bobina (1); proporcionar una matriz de compresión-moldeo (5) que tenga una cavidad de moldeo; colocar la bobina compactada (1) en la cavidad de moldeo de la matriz de compresión (5); llenar la cavidad de moldeo con partículas ferromagnéticas aisladas; y comprimir las partículas ferromagnéticas aisladas en la cavidad de moldeo para formar el segmento (6) de inducido como una unidad de una sola pieza que incluyen la sección (7) de núcleo y la bobina compactada (1).

Description

Método de producir un segmento de inducido de una máquina eléctrica.

Campo técnico

El presente invento se refiere de forma general a máquinas eléctricas, especialmente motores, y más precisamente a un método para producir un segmento de inducido de una máquina eléctrica, el cual segmento de inducido incluye una bobina y una sección de núcleo.

Antecedente del invento y de la técnica anterior

Las máquinas eléctricas trabajan por la interacción de flujo y corriente magnéticos. En los límites de funcionamiento el flujo magnético está limitado por la saturación del material débilmente magnético y la corriente por la temperatura que resulta del calentamiento por la resistencia. Si se proporciona más espacio para que los conductores reduzcan las densidades de corriente y por tanto, el calentamiento por resistencia, el flujo magnético también se reduce y, viceversa, si se incluye más material débilmente magnético se aumenta el flujo pero el área del conductor se reduce y el calentamiento por resistencia aumenta.

En la mayoría de las máquinas los conductores están colocados en rendijas. Es necesario medio cerrar las rendijas para obtener una salida suave de par y el resultado es que la colocación de los bobinados en las rendijas es una tarea difícil que da como resultado una proporción pobre de área de conductor frente a área de rendija. Se consideran buenas las proporciones en torno al 50%. Esta relación pobre es mala por dos razones, en primer lugar se gasta espacio que podría ser usado para el conductor o material débilmente magnético y en segundo lugar porque el espacio de la rendija actuará como una barrera térmica aumentando la temperatura para una pérdida por resistencia dada.

Integrando las bobinas de un inducido en el cuerpo de ésta, debería ser posible aumentar la proporción de área de conductor frente a área de rendija. En otras aplicaciones, se sabe cómo integrar una bobina dentro de un cuerpo hecho de un polvo de metal comprimido. Por consiguiente, el documento SE-9501500 describe una senador magnetorestrictivo que tiene un alojamiento hecho de polvo metálico y una bobina sensible integrada dentro de él.

Resumen

Un objeto de este invento es proporcionar un inducido, preferentemente un estator, para una máquina eléctrica cuyo inducido tiene una mejor proporción de área de conductor frente a área de rendija que los inducidos de la técnica anterior.

Un método para producir un segmento de inducido de una máquina eléctrica, el cual segmento de inducido incluye una bobina y una sección de núcleo de acuerdo con el presente invento se caracteriza por las características específicas de la reivindicación anexa 1. Las reivindicaciones preferentes de ese método se definen en las reivindicaciones dependientes.

Por consiguiente, este invento está relacionado con las primeras bobinas bobinadas apretadamente. Después, cada bobina bobinada apretada está colocada en una matriz en que es compactada para dar forma a la bobina apretadamente bobinada. Preferentemente, esto significa que la forma del área transversal de cada cable de la bobina es deformada hacia una forma hexagonal. Después, la bobina compactada es situada en una matriz para compactar polvo de hierro aislado para formar una bobina integrada y una unidad de núcleo. Después se ensambla el inducido de la máquina a partir de un número de estas unidades.

Las bobinas que están siendo producidas sin las dificultades geométricas de la inserción en rendijas pueden tener una proporción bastante mayor de cobre respecto al área de rendija; usando bobinado en máquina se logra fácilmente el 70%. En el paso siguiente de comprimir las bobinas en una matriz se puede lograr el 81% que se va acercando al máximo teórico (que puede ser fijado por la necesidad de aislamiento alrededor de los conductores).

El resultado de esta alta proporción de conductor respecto al área de rendija es una reducción mayor de la resistencia de la bobina y unas propiedades de conducción térmicas excelentes. Al mismo tiempo, estas bobinas pueden ser producidas fácilmente usando una técnica de bobinado simple usando técnicas completamente automatizadas que no son caras de implementar.

La compactación del polvo de hierro aislado con la bobina previamente compactada produce un componente acabado, requiriendo a continuación solamente un tratamiento térmico antes del montaje con los otros componentes. Otro beneficio de la compactación es el excelente contacto térmico entre el núcleo y la bobina, que permite usar altas densidades de corriente y que se puedan obtener resultados mejores a partir del mismo material.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una bobina precompactada usando el método de acuerdo con el presente invento;

la Fig. 2 es una vista de una sección transversal de una matriz usada para precompactación de la bobina antes de la compresión de esta con un polvo metálico ferromagnético;

la Fig. 3 es una vista de una sección transversal de una parte de la bobina de la Fig. 1 que se obtiene con la compactación usando la matriz de la Fig. 2;

la Fig. 4 es una vista transversal de una matriz de compresión que muestra una bobina compactada situada en ella;

la Fig. 5 es una vista de una sección transversal, tomada en un plano normal a los planos de las Figs. 2 y 4, de una bobina co-comprimida y una unidad de núcleo que forma un segmento de inducido de acuerdo con el invento.

Descripción de la realización preferente

Una bobina 1 ilustrada en la Fig. 1 está hecha de cable de cobre que tiene una capa superficial de material aislante. El cable de cobre está bobinado helicoidalmente en varias vueltas que forman el bobinado de múltiples capas o bobina 1.

Para aumentar la proporción de conductor frente a rendija, las espiras del cable de la bobina 1 deberían estar colocadas en contacto unas con otras. Esto se logra comprimiendo la bobina 1 en una matriz 2 como se muestra en la Fig. 2, de tal modo que se minimiza el efecto de retracción por muelle del cable de la bobina. Debido a la compresión hecha en la matriz 2, cada espira de la bobina 1 hace contacto con cada una de las bobinas que tiene adyacentes y preferentemente, tiene una forma de sección transversal, como se muestra en la Fig. 3, dando la mejor posible capacidad de conducción con respecto a la rendija que hay.

Después se retira la bobina comprimida 1 de la matriz de compactación 2 y se sitúa en una matriz de compresión-moldeo 5 mostrada en sección transversal en la Fig. 4. Más precisamente, la bobina compactada 1 está situada en la cavidad de moldeo de la matriz 5 en contacto con la superficie interna de ésta. A continuación, se introducen partículas ferromagnéticas aisladas dentro de la cavidad de moldeo de la matriz 5 y son comprimidas para formar un segmento de inducido, mostrado en la Fig. 5, como una unidad de una sola pieza 6 que incluye una sección 7 de núcleo y una bobina compactada 1.

Luego, el segmento 6 de inducido de una sola pieza que tiene de sección transversal la forma mostrada en la Fig. 5, se retira de la matriz 5 y se le da un tratamiento con calor.

Finalmente, se pueden ensamblar una pluralidad de segmentos de inducido de una sola pieza en un inducido completo.

Es obvio para la persona especialista en la técnica que son posibles varias modificaciones.

Como ejemplo, parte de la matriz de compactación 2 puede usarse también como parte de la matriz de compresión 5.

Claims (7)

1. Un método para obtener un segmento de inducido de una máquina eléctrica, cuyo segmento de inducido (6) incluye una bobina (1) y una sección de núcleo (7), comprendiendo dicho método los pasos de

bobinar apretadamente la bobina (1);

proporcionar una matiz de compactación (2) que tenga una cavidad para dar forma a la bobina (1) apretadamente bobinada;

introducir la bobina (1) apretadamente bobinada dentro de la matriz (2) de compactación y compactar la bobina (1) en ella para reducir el volumen ocupado por la bobina (1);

proporcionar una matriz de compresión-moldeo (5) que tenga una cavidad de moldeo;

colocar la bobina compactada (1) en la cavidad de moldeo de la matriz de compresión (5);

llenar la cavidad de moldeo con partículas ferromagnéticas aisladas; y

comprimir las partículas ferromagnéticas aisladas en la cavidad de moldeo para formar el segmento (6) de inducido como una unidad de una sola pieza que incluyen la sección (7) de núcleo y la bobina compactada (1).

2. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en que la bobina (1) apretadamente bobinada introducida dentro de la matriz de compactación (2) es compactada para deformar el área de sección transversal de alambres (3) individuales de la bobina (1) hacia una forma hexagonal.

3. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1 ó 2, en que una matriz de compactación (2) es usada parcialmente como matriz de compresión-moldeo (5).

4. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en que la bobina (1) es situada en la cavidad de moldeo de la matriz de compresión-moldeo (5) para formar una capa superficial del segmento (6) de inducido.

5. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en que la bobina (1) es situada en la cavidad de moldeo de la matriz de compresión-moldeo (5) separada de las superficies de ésta.

6. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en que la bobina (1) se preforma en una devanadera.

7. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en que la compresión se realiza a una temperatura elevada.