ES2578652T3

ES2578652T3 - Método para producir un núcleo que puede excitarse de forma magnética con una bobina del núcleo para una máquina eléctrica.

Info

Publication number: ES2578652T3
Application number: ES01907382.4T
Authority: ES
Inventors: Helmut Kreuzer; Eberhard Rau; Adam Willmott; Alan Fussey; Williams Neil; Martin Henne; Klaus Pflueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2016-07-29
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: CN100466421C; AU3535101A; RU2267215C2; US20030071534A1; CN1358345A; WO2001054254A1; EP1171945B1; ZA200107650B; US7600311B2; BRPI0104099B1; AU768932B2; KR100928160B1; KR20020002405A; EP1171945A1; DE10190175D2; JP5599432B2; JP2003520559A; JP2012196133A; BR0104099A; JP5506125B2

Abstract

Método para producir un núcleo (24) que puede excitarse de forma magnética, con un bobinado del núcleo (40) para una máquina eléctrica, según el cual en un primer paso del método (S1) se proporciona el núcleo (24) que presenta una forma esencialmente cuboide (20) con ranuras (32) que se extienden paralelamente de un lado, en cuyas ranuras (32), en un paso del método (S2), los lados del bobinado (36) del bobinado del núcleo (40) se insertan en las mismas, y posteriormente, en un paso del método (S3), el núcleo (24) junto con el bobinado del núcleo (40) se moldea en un molde anular cilíndrico (52) con ranuras (32) orientadas radialmente hacia el interior, caracterizado porque respectivamente todos los lados del bobinado (36) que se insertan en cada ranura (32), antes de la inserción en la ranura (32), son prensados y moldeados en una herramienta (44) en un molde de ranura (119).

Description

DESCRIPCION

Metodo para producir un nucleo que puede excitarse de forma magnetica con una bobina del nucleo para una maquina electrica.

Estado del arte

5 Por la publicacion de la solicitud japonesa 9-103 052 ya se conoce un metodo de production para el estator de una maquina electrica segun el preambulo de la reivindicacion 1.

Para producir dicho estator primero se troquelan laminas de chapa individuales y una cantidad determinada de esas laminas de chapa se apilan cubriendose unas a otras hasta alcanzar la anchura axial deseada del nucleo. Las laminas de chapa apiladas mencionadas forman el nucleo del estator, el cual de un lado presenta dientes y ranuras 10 orientados paralelamente unos con respecto a otros, habituales para un estator. Un bobinado del nucleo realizado como un bobinado ondulado distribuido, ya enrollado, se presenta aproximadamente en una forma plana, donde a continuation es insertado en las ranuras del nucleo, esencialmente plano. El conjunto plano formado por el nucleo y el bobinado del nucleo presenta un as! llamado excedente del bobinado, es decir que cada fase individual de en total tres fases posee un lado del bobinado que en principio no se encuentra inserto en las ranuras. Dicho conjunto 15 formado por el nucleo y el bobinado del nucleo seguidamente es curvado de forma circular de manera que se produce un estator usual, cillndrico hueco. De este modo, los lados excedentes del bobinado finalmente deben ser insertados en las ranuras correspondientes antes de finalizar la fabrication del estator.

Condicionado por su fabricacion, el nucleo presenta dos extremos que, al ser curvado de forma circular el nucleo, deben ser colocados alineados unos junto a otros con el bobinado del nucleo. Esos dos extremos estan insertados 20 de forma geometrica en el fondo de la ranura, de una ranura del nucleo.

En el estado del arte mencionado, se considera desventajoso que, a pesar del buen acceso a las ranuras, el nivel de carga no es optimo.

Ventajas de la invention

La invencion se basa en el conocimiento de que las ranuras ampliadas antes del curvado circular del paquete de 25 laminas deben ser admitidas de manera que el bobinado insertado, ya antes del curvado circular, corresponda al menos aproximadamente a la forma de las ranuras despues del curvado circular, donde se considera completamente deseable un cierto prensado dentro del bobinado insertado.

El objeto indicado se alcanzara a traves de las caracterlsticas de las reivindicaciones independientes 1 y 13.

Por lo tanto, de acuerdo con el metodo acorde a la invencion para producir un nucleo para una maquina electrica, se 30 preve que todos los lados del bobinado del nucleo sean prensados y moldeados en una herramienta, en un molde de ranura, antes de ser introducidos en las ranuras del nucleo. Dicha medida se considera muy ventajosa, porque de ese modo se alcanzan factores de carga de las ranuras relativamente elevados, del 55% y mas. Gracias a ello se impide que el conjunto premontado, formado por el nucleo plano y el bobinado del nucleo, durante el curvado circular en el molde cillndrico hueco, deba iniciar el trabajo de moldeo, de manera que debido a ello el nucleo resulte 35 moldeado de forma no admisible.

A traves de las medidas que figuran en las reivindicaciones dependientes resultan mejoras y perfeccionamientos ventajosos del metodo acorde a la reivindicacion principal.

En otra variante de la invencion se preve que, en un paso posterior, en los dos extremos que deben unirse unos con otros en direction circunferencial, respectivamente este realizado un medio diente, es decir que los bordes de union 40 del paquete de laminas no se situen en una ranura, del modo conocido, sino dentro de un diente que rodea la ranura. A traves de dicha medida se dificulta la union de los bordes; pero si una bobina con excedente del bobinado se introduce en el nucleo, entonces dicho excedente del bobinado debe introducirse en una ranura justo antes de finalizar el curvado circular del nucleo, as! como del estator. Si esa ranura ya esta completamente formada no existe el riesgo de que ese lado del bobinado del excedente del bobinado resulte apretado entre los dos extremos, en los 45 bordes de union. De manera segura se impide un dano de ese ultimo lado del bobinado introducido, en particular en el caso de un proceso de fabricacion que se desarrolla con rapidez. Asimismo, se evita que un aislamiento de ranura colocado alrededor del ultimo lado del bobinado que debe ser introducido se deslice hacia abajo desde el mismo al insertar el lado del bobinado, de manera que al menos el proceso de fabricacion no resulta obstaculizado debido a ello. Otra ventaja de un diente realizado a la mitad reside en el hecho de que la resistencia magnetica no se 50 interrumpe en la gula del flujo magnetico del nucleo del estator, de manera que se reducen las perdidas magneticas.

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Si se fabrica el bobinado del nucleo, los lados individuales de la bobina o del lazo ocupan un espacio en forma de vaina que generalmente es mas grande que el espacio de la ranura propiamente dicho, despues del curvado circular del nucleo. Si los lados del bobinado se prensan antes de la insercion en el nucleo, respectivamente en un molde de ranura de una herramienta, la cual corresponde a la forma final de la ranura del nucleo, entonces los lados del bobinado se moldean y el espacio en forma de vaina de los lados del bobinado se adapta al espacio de la ranura propiamente dicho despues del curvado circular del estator, as! como del nucleo. Gracias a ello se evita que, durante el curvado circular del estator, es decir del nucleo con el bobinado del nucleo, los dientes individuales del nucleo ejerzan fuerzas de deformacion, de manera que posiblemente resulten tambien curvados, lo cual probablemente danarla el nucleo en gran medida. Si en el molde de ranura de la herramienta se considera al menos una parte del grosor de una capa de aislamiento, reduciendo el molde de la ranura de la herramienta en una parte de esa clase en la circunferencia del molde de ranura, entonces los lados del bobinado como maximo son presionados levemente entre dos dientes, a traves de la capa de aislamiento. Debido a ello, los lados del bobinado, as! como el bobinado del nucleo, son mantenidos en su posicion con un efecto d amortiguacion leve, de manera que amortiguan posibles vibraciones de los lados del bobinado, evitando un desgaste de una capa de laca en los alambres de la bobina y, por ultimo, un posible cortocircuito. En particular al considerar el grosor total de la capa de aislamiento, donde el molde de ranura de la herramienta en todo el grosor de la capa de aislamiento es de menor tamano que el molde de ranura de las ranuras del nucleo, la capa de aislamiento no resulta danada.

Si un bobinado del nucleo se enrolla con un as! llamado excedente del bobinado, entonces se alcanza una estructura ampliamente simetrica de las dos cabezas del bobinado, a ambos lados del nucleo del estator. Las cabezas del bobinado, en particular en el area del punto de union, no presentan una escotadura en forma de cuna que represente una abertura de paso, las cuales, durante la circulacion de aire, podrlan conducir a un nivel de ruido mas elevado. Ademas, la estructura simetrica de las cabezas del bobinado, alcanzada a traves del excedente del bobinado, conduce a que la resistencia a la flexion del conjunto, formando por el nucleo y el bobinado del nucleo, sea ampliamente constante a lo largo o sobre la circunferencia del estator. Gracias a ello, el conjunto, formado por el nucleo y el nucleo del bobinado, fabricado y curvado en un molde anular cillndrico, presenta una circularidad particularmente buena.

Si el bobinado del nucleo presenta al menos un lado excedente del bobinado y la distancia entre al menos ese lado excedente del bobinado con respecto al lado no excedente del bobinado situado mas proximo, es mayor que la distancia entre dos ranuras contiguas, entonces la introduccion del lado excedente del bobinado en la primera ranura se facilita antes de que finalice el curvado circular del nucleo, de manera que se evitan cargas de traccion entre el lado excedente del bobinado y el ultimo lado del bobinado que se encuentra en la ultima ranura. Si al prensar los lados del bobinado en el molde de ranura se saca al menos un lado excedente del bobinado del plano que no determina el lado excedente del bobinado, entonces durante el curvado circular y la insercion posterior de las bobinas excedentes se evita que los lados del bobinado impacten con el extremo del nucleo, provocando probablemente un dano.

Un bobinado del nucleo realizado como un bobinado imbricado de dos capas ofrece la ventaja de que, por una parte, cada lazo de un bobinado de fase presenta alambres en la circunferencia interna y, con ello, en el area de la parte superior del diente y, por otra parte, posee alambres en el area del fondo de la ranura. Puesto que el enfriamiento de las cabezas del bobinado generalmente es mejor en la circunferencia interna que en la circunferencia externa, gracias a esto se alcanza un enfriamiento finalmente uniforme de un lazo y, con ello, tambien de un bobinado de fase completo. De este modo no solo un bobinado de fase se enfrla de manera uniforme, sino tambien todo el bobinado del nucleo. Cada bobinado de fase individual puede disenarse con la misma carga.

Si el bobinado del nucleo se disena como un bobinado imbricado simple de una capa, entonces el bobinado del nucleo no presenta lados excedentes del bobinado, donde al curvar de modo circular el conjunto, formado por el nucleo y el bobinado del nucleo, no deben insertarse lados excedentes del bobinado y el proceso de curvado circular en el molde cillndrico anular puede realizarse de forma sencilla y sin dificultades sin lados excedentes del bobinado.

En otra variante de la invencion se preve curvar previamente en cierto grado el nucleo proporcionado antes de la insercion del bobinado del nucleo en las ranuras mediante su dorso del nucleo, es decir, mediante el lado no ranurado, de manera que las aberturas de las ranuras se ampllan para la insercion de los lados del bobinado. A traves de este paso del metodo, en el caso de aberturas de las ranuras muy reducidas del nucleo aun plano, es posible introducir en el nucleo bobinados con lados del bobinado que son mas anchos que la abertura de la ranura. Lo mencionado posibilita realizaciones relativamente mas anchas de las partes superiores del diente y, con ello, permite alcanzar un buen pasaje del campo magnetico desde un rotor hacia el nucleo, lo cual aumenta considerablemente el grado de efectividad. A traves de ese paso del metodo tambien es posible utilizar alambres, cuya dimension mas reducida en la seccion transversal es mas grande que la anchura de la abertura de la ranura en el estado aun plano del nucleo del estator, as! como alambres que presentan una seccion transversal no circular.

Si el excedente del bobinado es insertado en al menos una ranura antes de finalizado el curvado del nucleo en el molde cillndrico anular, y despues de eso es realizado el curvado, entonces la abertura de la ranura es mas ancha que en el caso del nucleo ya curvado, gracias a lo cual se simplifica la insercion del excedente del bobinado.

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Para que el nucleo curvado en el molde anular cillndrico ya no pueda deformarse nuevamente en la parte elastica de la flexion, se preve unir unos con otros los extremos del nucleo, por adherencia de materiales.

Dibujos

A continuacion la presente invencion se explicara en detalle en los ejemplos de ejecucion, haciendo referencia a los dibujos correspondientes. Las figuras muestran:

Figura 1: el desarrollo del metodo para producir el nucleo acorde a la invencion con bobinado del nucleo;

Figura 2: una vista lateral de un nucleo en una forma cuboide y una vista superior de un bobinado del nucleo con las conexiones del bobinado del nucleo, as! como su asociacion a las ranuras del nucleo;

Figura 3: una representacion espacial de una fase de un bobinado imbricado de dos capas;

Figura 4: una vista de conjunto esquematica de las tres fases del bobinado del nucleo, formado por un bobinado imbricado de dos capas segun la figura 3;

Figura 5: detalles de un excedente del bobinado, del bobinado de la figura 4;

Figura 6A: una seccion transversal de un lado del bobinado inmediatamente antes del enrollado;

Figura 6B: un lado del bobinado como en la figura 6A, en una herramienta de prensado despues de un proceso de prensado;

Figura 6C y

Figura 6D: detalles del contorno de un lado del lazo despues del prensado;

Figura 7: el excedente del bobinado y su ubicacion con respecto a los lados no excedentes del bobinado que estan situados mas proximos;

Figura 8: una seccion transversal de una ranura con un lado del bobinado insertado, antes del curvado circular;

Figura 9: una seccion de una vista lateral del nucleo curvado circularmente casi por completo, con un dispositivo auxiliar para presionar las bobinas excedentes en las ranuras 1 a 3;

Figura 10: una variante del dispositivo de la figura 9 para presionar las bobinas excedentes en las ranuras 1 a 3;

Figura 11: una vista de la seccion transversal de una ranura despues del curvado circular;

Figura 12: otro ejemplo de ejecucion para aislar un lado del bobinado;

Figura 13: una seccion de una lado del bobinado aislado segun la figura 12, en una ranura;

Figura 14: una vista espacial de una fase individual de un bobinado imbricado simple de una capa;

Figura 15: un bobinado del nucleo en un nucleo en forma de cuboide, formado por un bobinado imbricado simple de una capa, trifasico;

Figura 16: un ejemplo de ejecucion sencillo de un bobinado ondulado distribuido;

Figuras 17A, 17B y 17C: otro ejemplo de ejecucion de un metodo de production;

Figura 18A: una seccion de un nucleo con una ranura curvada hacia arriba y un lado del bobinado introducido;

Figura 18B: una seccion de la ranura de la figura 17A despues del curvado circular del nucleo;

Figura 19A: un nucleo con un bobinado del nucleo despues de finalizada su fabrication;

Figura 19B: una seccion del nucleo con el bobinado del nucleo en el area del punto de union;

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Figura 20: una maquina electrica con un nucleo acorde a la invencion con bobinado del nucleo.

Description de los ejemplos de ejecucion

En la figura 1 se representa un desarrollo esquematico del metodo acorde a la invencion, con los pasos esenciales. En un paso del metodo S1 se proporciona un nucleo 24 que presenta una forma esencialmente cuboide 20, vease tambien la figura 2. El nucleo 24 presenta ranuras 32 que se extienden paralelamente de un lado 28. Un bobinado del nucleo 40 posee secciones del alambre de ranura 105 que posteriormente se disponen en las ranuras 32. Las secciones del alambre de ranura 105 que deben disponerse conformando un grupo se denominan como lados del bobinado 36. El bobinado del nucleo 40 que presenta los lados del bobinado 36 es prensado en una herramienta de prensado 44 (figura 6B), de manera que los lados del bobinado 36 se moldean, adecuandose al contorno de una ranura 32, en el paso del metodo S2. En otro paso posterior y sucesivo del metodo, el paso S3, el bobinado del nucleo 40 prensado con sus lados del bobinado 36 es insertado en las ranuras 32 del nucleo, vease tambien la figura 8. En el paso del metodo S4 el nucleo 24, junto con el bobinado del nucleo 40, es moldeado en un molde anular cillndrico 52, con ranuras 32 orientadas radialmente hacia el interior.

En la figura 2 se representa una vista lateral del nucleo 24 en forma de cuboide. El nucleo 24 posee una forma de cuboide 20 con superficies frontales 56 que estan apartadas unas de otras. Las superficies frontales 56 estan unidas unas con otras a traves de una superficie dorsal 60 y de una superficie de la ranura 64. Las dos superficies frontales 56, la superficie dorsal 60, as! como la superficie de la ranura 64, determinan una section transversal del nucleo rectangular; el nucleo 24 posee dos extremos 61, los cuales respectivamente poseen una superficie del extremo 68. El nucleo 24 posee en total treinta y seis ranuras 32, donde todas estan orientadas de forma paralela unas a otras y se encuentran dispuestas en un plano comun. Las ranuras 32 estan abiertas en la misma direction y terminan en aberturas de las ranuras 72, situadas todas en la superficie de ranura 64. Las ranuras 32 estan delimitadas por dientes 76 de flancos paralelos. Los dientes 76 poseen una parte superior del diente 78 que termina en la superficie de la ranura 64, as! como una base del diente 80. Las bases 80 de los dientes 76 se situan todas en un plano que esta dispuesto paralelamente con respecto a la superficie dorsal 60. Los dientes 76 poseen una seccion transversal o forma del perfil 82, de manera que los dientes 76 se extienden de forma paralela con respecto a las superficies del extremo 68. Cada parte superior del diente 78 posee dos molduras del diente 84, vease tambien la figura 8, las cuales se extienden en direccion circunferencial en el nucleo 24 curvado en el molde anular cillndrico 52. Cada diente 76 esta estructurado de forma simetrica con respecto a un plano central del diente 86 que esta orientado paralelamente con respecto a las superficies del extremo 68. En el nucleo 24, en ambas superficies del extremo 68, esta realizado un diente 88 dividido en dos partes, en el plano central del diente 86. Entre los dos medios dientes 88 estan dispuestos treinta y cinco dientes 76 realizados de forma completa, de manera que en total resultan treinta y seis ranuras 32, y en el estado curvado de forma circular del nucleo 24 treinta y seis dientes 76, donde un diente esta formado por dos medios dientes 88.

Los dientes completos 76 y los medios dientes 88, con su base del diente 80, estan unidos unos con otros de una pieza con un dorso del nucleo 89. El dorso del nucleo forma una gula del flujo magnetico de todos los dientes completos y medios dientes 76 y 88.

Sobre el nucleo 24 se representa el bobinado del nucleo 40 que, con respecto al nucleo 24, esta representado abatido hacia el interior en 90 grados en el plano de la figura. El bobinado del nucleo 40 representado en la figura 2 es un bobinado imbricado de dos capas trifasico 90. El bobinado imbricado trifasico 90, enrollado a partir de alambre 91 revestido o laqueado 91, se compone de la primera fase 93 con los alambres de conexion U y X, de la segunda fase 96 con las conexiones de bobinado del nucleo V e Y, as! como de la tercera fase 99 con los alambres de conexion W y Z. El bobinado imbricado 90, con su conexion del bobinado del nucleo U, se encuentra insertado en una ranura 32 con un numero de ranura 1, el alambre de conexion del bobinado del nucleo Z esta insertado en una ranura 32 con un numero de ranura 2 y el alambre de conexion del bobinado del nucleo V esta insertado en una ranura 32 con un numero de ranura 3. Mientras que las conexiones del bobinado del nucleo U, Z y V, as! como X, W e Y, as! como todos los lados del bobinado 36 situados entre medio, estan introducidas en las ranuras con los numeros de ranura 1 a 36, el bobinado del nucleo 40 presenta un as! llamado excedente del bobinado total 102 que, al insertarse el bobinado del nucleo 40 en el nucleo 24, en principio no se inserta en las ranuras 32.

En la figura 3 se representa la primera fase 93 de la figura 2 en una forma de ejecucion en principio identica. La primera fase 93, tal como las otras dos fases, se compone de secciones de alambre de ranura 105, as! como de alambres de union 107 que unen las respectivas secciones de alambre de ranura 105. Los dientes 1 a 34 representados por debajo de la representation de la primera fase 93 indican que secciones de alambre de ranura 105 se apoyan o se insertan en que ranuras con los numeros de ranura 1 a 34.

En la figura 4 se ilustra una representacion de la seccion transversal de las tres fases 93, 96 y 99, tal como se representan en la figura 2, donde a modo de ejemplo se indica sin embargo solamente la primera fase 93. Las otras dos fases 96 y 99 estan realizadas de forma analoga. Los numeros 1 a 36, as! como 3, indican los numeros de las ranuras. Partiendo de la ranura 32 con el numero de ranura 1, en un primer paso desde el extremo de la fase U, una seccion de alambre de ranura 105 se dispone en una position correspondiente a la ranura 32 con el numero de

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ranura 1. A la seccion de alambre de ranura 105, U1 se conecta un alambre de union 107 no representado, el cual llega hasta la posicion de la ranura 32 con el numero de ranura 4. El bobinado continua con la seccion de alambre de ranura 105, U2. A la seccion de alambre de ranura 105, U2 se conecta otro alambre de union 107 que se enrolla con una seccion de alambre de ranura 105, U3 nuevamente en la posicion de la ranura 32 con el numero de ranura 1. El esquema del bobinado continua con otro alambre de union 107 en una posicion en la ranura 32 con el numero de ranura 4, sobre una seccion de alambre de ranura 105, U4 y desde all!, tal como se representa en la figura 4, continua de forma alternada mediante alambres de union 107 y secciones de alambre de ranura 105, U5 en la posicion de la ranura 32 con el numero de ranura 7 y as! sucesivamente, tal como se representa de forma gradual, finalmente hasta la ranura 32, desde la cual se saca nuevamente la seccion de alambre de ranura 105, U48, donde el extremo de la fase X representa por ultimo la primera fase 93. Puede observarse que mas alla de la ranura 32 con el numero de ranura 36 se encuentran dispuestas dos secciones de alambre de ranura 105, U45 y U47 que a su vez posteriormente se insertan en la ranura 32 con el numero de ranura 1 y, con ello, sobre las secciones de alambre de ranura 105, U3 y U1. En la representation de la figura 4 puede observarse claramente que las secciones de alambre de ranura 105 individual se apoyan tanto en una primera capa 110, como tambien en una segunda capa 112. Lo mencionado es valido para las tres fases 93, 96 y 99. La primera capa 110, posteriormente, se apoyara en el interior de las ranuras 32 y la segunda capa 112 en el area de las aberturas de las ranuras 72. La representacion de la primera fase 93 en la figura 3 difiere de las representaciones en la figura 4 y en la figura 2, lo cual afecta la ubicacion de las secciones de alambre de ranura 105 individuales en las capas individuales, donde sin embargo esto no se considera relevante para el metodo de production, ni tampoco en cuanto al efecto electrico.

En la figura 5, a modo de secciones y de forma ampliada, se representa el area de los lados del bobinado 36 que se insertan en las ranuras 32 con los numeros de ranura 34, 35 y 36, as! como los excedentes del bobinado 115 individuales de las tres fases 93, 96 y 99. Una distancia d1 entre un lado del bobinado 36 de la segunda fase 96 y el lado del bobinado 36 de la tercera fase 99 corresponde a la distancia de dos ranuras 32 en el estado en forma de cuboide del nucleo 24, vease tambien la figura 2. La distancia entre el lado del bobinado 36 de la tercera fase 99 y el primer excedente del bobinado 115 individual de la primera fase 93 se indica con la referencia d2. Dicha distancia representa la distancia entre el ultimo lado del bobinado 36 que debe insertarse antes del curvado circular y el primer excedente del bobinado 115 que ya no puede insertarse en el nucleo plano 24. La distancia d2 es mayor que la distancia d1. La distancia de los excedentes del bobinado 115 individuales de las tres fases 93, 96 y 99 entre si corresponde a la distancia d1.

En la figura 6A se representa la seccion transversal de un lado del bobinado 36 individual. La seccion transversal de un lado del bobinado 36 individual se compone en primer lugar de las secciones transversales de secciones de alambre de ranura 105 que se encuentran dispuestas en principio de forma mas o menos desordenada dentro de una determinada superficie envolvente 118. A diferencia de la representacion en las figuras 3, 4 y 5; en este caso se han enrollado mas lazos o bobinados. Tal como ya se menciono en la figura 1, los lados del bobinado 36 son moldeados en una herramienta de prensado antes de la insertion en las ranuras 32 del nucleo 24, de manera que la superficie envolvente 118 finalmente adopta la forma de ranura 119 de la herramienta de prensado 44, vease tambien la figura 6B. Para ello, el lado del bobinado 36 se inserta primero suelto en el molde de ranura 119 de la herramienta de prensado 44, segun la direction de la flecha en la figura 6B. A continuation, un punzon 120 presiona el lado del bobinado 36 en el molde de ranura 119, moldeando plasticamente el lado del bobinado 36, de manera que el mismo adopta de manera permanente la forma de ranura 119 como superficie envolvente 118 externa. El molde de ranura 119 de la herramienta de prensado 44 puede realizarse de manera que el mismo corresponda a la forma de la seccion transversal de las ranuras 32 despues del curvado. En una variante se preve que el molde de ranura 119 corresponda al molde de la seccion transversal de las ranuras 32, restando al menos una parte del grosor del material diso de una capa de aislamiento 123, veanse tambien las figuras 6C y 6D, as! como la figura 8.

Si el bobinado del nucleo 40, tal como se representa en la figura 4, es enrollado con un excedente del bobinado total 102, entonces el excedente del bobinado total 102 se ubica al nivel de la segunda capa 112. Con el prensado del bobinado del nucleo 40 en la herramienta de prensado 44 se preve que el excedente del bobinado total 102 sobresalga al mismo tiempo desde el plano formado por la segunda capa 112. Los excedentes del bobinado individuales 115 poseen lados inferiores que posteriormente se orientan hacia la primera capa 110. Dichos lados inferiores de los excedentes del bobinado 115 individuales son elevados a traves del prensado en la herramienta de prensado 44, mas alla de la segunda capa 112, situandose en una curva K que se ubica dentro del diametro posterior del nucleo 24 posteriormente circular.

Despues del prensado y del moldeado de los lados del bobinado 36, del bobinado del nucleo 40, el bobinado del nucleo 40 con los lados del bobinado 36 se introduce en las ranuras 32 revestidas con el material aislante 123.

El conjunto premontado, formado por el nucleo 24, el material aislante 123 y el bobinado del nucleo 44, en el siguiente paso del metodo S4, es moldeado en un molde anular cillndrico 52 con ranuras 32 orientadas radialmente hacia el interior. Se comienza con el medio diente 88 que limita con la ranura 32, con el numero de ranura 36. El medio diente 88 es curvado relativamente en una herramienta hacia el diente 76 situado mas proximo, entre las ranuras 32 con los numeros de ranura 35 y 36, de manera que las partes superiores de los dientes 78 se aproximan unas a otras y las aberturas de las ranuras 72 se reducen. Al mismo tiempo, una seccion dorsal 140 es curvada

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entre el medio diente 88 y el diente 76, entre las ranuras 32 con los numeros de ranura 35 y 36, de manera que se reduce el angulo entre el diente 76 y la seccion dorsal 140, donde lo mismo es valido con respecto al medio diente 88. Este proceso de moldeo continua hasta que finalmente el diente 76 es curvado entre las ranuras 32 con los numeros de ranura 3 y 4 hacia el diente 76, entre las ranuras 32 con los numeros de ranura 2 y 3.

Antes del final del curvado circular del nucleo 24, sin embargo, primero deben insertarse en las ranuras 32 los tres excedentes del bobinado 115 de las tres fases 93, 96 y 99, con los numeros de ranura 3, 2 y 1. Para ello, los excedentes del bobinado 115 individuales son insertados o empujados, respectivamente mediante un punzon 126, en las ranuras 32 con los numeros de ranura 2, 3. De acuerdo con una variante esto es posible para los excedentes del bobinado 115, tambien mediante un unico punzon 127, vease tambien la figura 10.

En lugar del revestimiento de una ranura 32 con una capa aislante 123, antes de la insercion de un lado del bobinado 36 moldeado y del cierre posterior de la ranura mediante una lamina de cierre de ranura 124, vease tambien la figura 11, en una variante tambien es posible que los punzones 126 y 127 esten provistos de laminas de cierre de ranuras 124, para que las laminas de cierre de ranuras 124 puedan ser empujadas hacia las ranuras 32 al mismo tiempo con los excedentes del bobinado 115. Su posicion en las ranuras 32 se asegura igualmente a traves de las aberturas de las ranuras 72 estrechadas durante el curvado circular del nucleo 24, por debajo de las molduras del diente 84. Asimismo, en otra variante se preve utilizar del mismo modo un aislamiento de la ranura de dos partes, en base a una capa aislante 123 y a una lamina de cierre de la ranura 124. De este modo, antes de la insercion en el nucleo 24, en el bobinado del nucleo 40 ya moldeado, as! como en sus lados del bobinado 36, sobre los lados, se aplica la capa aislante 123 y eventualmente se adhiere, la cual posteriormente se situa en el fondo de la ranura. La lamina de cierre de la ranura 124 es empujada hacia las ranuras 32, del mismo modo que antes, mediante los punzones 126 y 127 provistos de laminas de cierre de ranuras 124, con los excedentes del bobinado 115. En otra variante se preve aplicar la capa aislante 123 de una pieza en los lados del bobinado 36 moldeados antes de la insercion en una ranura 32, vease la figura 12. En el ejemplo de ejecucion all! mostrado la capa aislante 123 es colocada alrededor del lado del bobinado 36, de manera que dos extremos 130 de la capa aislante 123 se superponen y se adhieren uno al otro entre las dos superficies contiguas de los extremos. En esa variante, todo el bobinado del nucleo 40 se coloca en las ranuras 32 del nucleo 24 despues del moldeo de los lados del bobinado 36, con la capa aislante 123; vease la figura 13.

En la figura 14 se representa espacialmente un bobinado imbricado simple. Ese bobinado imbricado representa a su vez la primera fase 93 de un bobinado del nucleo 40. Al igual que en el caso del bobinado imbricado de dos capas de la figura 3 o 4, se enrolla comenzando desde una posicion de una ranura 32 con el numero de ranura 1, de manera que un primer lazo es enrollado hacia las ranuras 32 con los numeros de ranura 1 y 4, donde finalmente en un paso triple referido a las distancias de las ranuras, se disponen otras bobinas. Por ultimo, la primera fase 93 finaliza con el extremo X en la ranura 32 con el numero de ranura 34. Una segunda fase 96 estructurada de forma correspondiente se coloca sobre la primera fase 93 para formar un bobinado del nucleo 40 que comienza en una ranura 32 con el numero de ranura 2 hasta una ranura 32 con el numero de ranura 35. Lo mismo sucede con una tercera fase 99 que comienza en la ranura con el numero 3 hasta la ranura con el numero de ranura 36. Un bobinado del nucleo 40 estructurado de ese modo no presenta ningun excedente del bobinado total 102. En la figura 15 se representa un nucleo 24 con setenta y dos ranuras. En este caso, una primera fase 93, partiendo desde una ranura 32 con el numero de ranura 1, es enrollado hacia las ranuras 1 y 7, para despues de una cantidad de bobinados determinada ser enrollado alrededor de las ranuras 2 y 8. Finalmente, con un alambre de union de bobinas, despues del enrollado de esa segunda bobina en las ranuras 13 y 19, otra bobina continua enrollandose en las ranuras 14 y 20, hasta que por ultimo, en total despues de otras ocho bobinas, el bobinado de fases 93 en la ranura con el numero 68, nuevamente el alambre, es conducido desde el nucleo 24. Comenzando en la ranura 32 con el numero de ranura 3 se inicia con la segunda fase 96, para finalmente, en la ranura con el numero 70, conducir el alambre de la segunda fase 98 nuevamente desde el nucleo 24. El bobinado de la tercera fase 99 comienza en la ranura con el numero 5 y concluye en la ranura con el numero 72.

En la figura 16 se representa la primera fase 93 en forma de un bobinado ondulado distribuido 135. El alambre 91, comenzando en la ranura 32 con el numero de ranura 1, es conducido hacia la ranura 4 mediante una seccion de alambre de union 107, desde all! a su vez hacia la ranura 7 mediante otra seccion de alambre de union 107 y, tal como se muestra en la figura 16, continua enrollandose hasta que un primer excedente del bobinado 115 se origina en una posicion correspondiente a la ranura 1. Desde all! es enrollado hacia atras, mediante las ranuras 34 a 4. Un segundo bobinado de fase 96 es enrollado hacia atras de forma analoga, partiendo desde la ranura 2 hacia la ranura 2, y un excedente del bobinado 115 formado all! es enrollado nuevamente hacia atras, hacia la ranura 5, una tercera fase, comenzando en la ranura 3, es enrollada hasta formar un excedente del bobinado 115 en la ranura 32 con el numero de ranura 3 y desde all! es enrollada nuevamente hacia atras, hacia la ranura 32 con el numero de ranura 6. Un nucleo 24 con un bobinado del nucleo 40, disenado de ese modo como bobinado ondulado distribuido 35, es igualmente adecuado para el metodo acorde a la invencion.

En otro ejemplo de ejecucion se proporciona primero el nucleo 24. En las ranuras 32, el bobinado 40 es enrollado con el alambre 91 o un bobinado 40 prefabricado es introducido en las ranuras 32. El bobinado 40 aun no se encuentra prensado. A continuacion, con lados de la ranura 170 de una ranura 32, respectivamente alineados, un

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elemento gula 173 es colocado sobre el lado 28 del nucleo 24 orientado posteriormente radialmente hacia el interior, de manera que entre los elementos gula 173 se regula una distancia constante. Un punzon de moldeo 176 con un contorno interno 179 a continuacion se desplaza a traves de los dos elementos gula 173, de manera que es guiado hacia el lado del bobinado 115. Las secciones de alambre de ranura 105 del lado del bobinado 115 son forzadas hacia el contorno interno 179 y son moldeadas de manera que las secciones transversales de los lados del bobinado 115, despues del moldeado, corresponden a la seccion transversal de una ranura 32 despues del curvado circular del nucleo 24, vease la figura 17A y la figura 17B.

De manera alternativa, tambien es posible moldear una tras otra respectivamente secciones de alambre de ranura 105 enrolladas en una ranura 32.

Antes del enrollado o de la insertion del bobinado 40, dependiendo de la necesidad, puede aplicarse previamente una capa aislante 123.

Despues del moldeo, el punzon de moldeo 176 se extrae nuevamente de la ranura 32; los elementos gula 173 son retirados del nucleo 24, vease la figura 17C.

A continuacion, ese nucleo 24 con bobinado 40 se trabaja en los otros pasos del metodo, tal como se muestra en la figura 9 o en la figura 10 y como se describe haciendo referencia a dichas figuras.

En otro ejemplo de ejecucion se preve utilizar alambre 91, cuya dimension de la seccion transversal es mayor que la anchura de la abertura de la ranura 72 en la direction circunferencial del nucleo 24, cuando aun presenta la forma de un cuboide 20. Si un bobinado de esa clase se enrolla con un alambre sinfln 91, por ejemplo un alambre 91 con una seccion transversal rectangular, tal como se utiliza para bobinados denominados como bobinados de barra, del modo en que se realiza en las tres ejecuciones de bobinados ya descritas, entonces no es posible una insercion del bobinado del nucleo 40. Para remediar esa situation, el nucleo 24 es curvado sobre su superficie dorsal 60 antes de la insercion del bobinado del nucleo 40, de manera que las aberturas de las ranuras 72 se ampllan y el bobinado del nucleo 40 puede ser introducido. Si el bobinado del nucleo 40 esta introducido, del modo antes descrito, tambien en este caso, a continuacion el nucleo 24 con el bobinado del nucleo 40 es curvado de forma circular y las aberturas de las ranuras 72 se estrechan, vease la figura 18B. En comparacion con bobinados de barra tradicionales que con frecuencia presentan el doble de interconexiones soldadas o unidas mediante soldadura blanda como ranuras 32, la inversion para establecer interconexiones se limita a los extremos del alambre U a Z.

El ejemplo de ejecucion segun las figuras 18A y 18B no se limita a la utilization de alambres con las dimensiones correspondientes de la seccion transversal. Mas bien, los mencionado es valido tambien para bobinados del nucleo 40 con lados del bobinado 36 que son prensados de manera que, debido a su anchura en direccion circunferencial, no pueden insertarse en la abertura de la ranura 72, sino solamente despues de la ampliation de la abertura de la ranura, despues del curvado del nucleo 24 sobre su superficie dorsal 60.

Para mejorar la estabilidad de la forma de los lados del bobinado 36 prensados puede utilizarse un as! llamado esmalte horneado para fijar los lados del bobinado 36. Lo mencionado por ejemplo es posible debido a que se utiliza un alambre 91 ya tratado con un esmalte de ese tipo, cuya capa de esmalte se calienta en la herramienta de prensado 44, tomando al menos un estado viscoso pegajoso, de manera que los alambres 91 pueden adherirse unos a otros, donde despues de enfriarse y solidificarse se unen unos a otros de forma fija, de modo que posteriormente pueden trabajarse con facilidad.

El factor de carga de la ranura electricamente efectivo se define aqul como la relation de la seccion transversal de la superficie, de la suma de todas las secciones transversales, dispuestas en una ranura 32, de la parte electricamente activa de las secciones de alambre de ranura 105, referido a la seccion transversal de la ranura 32 despues del curvado circular. Dentro del marco de la invention se preve realizar un factor de carga electricamente efectivo de al menos el 55%. Este llmite inferior representa un requerimiento mlnimo para la efectividad electrica. Tecnicamente apenas es posible un llmite superior del 75%. Un factor de carga de la ranura mas elevado conduce a fuerzas tan elevadas durante el prensado de los lados del bobinado 36, que una capa de esmalte resulta danada en los alambres 91 y, de ese modo, los cortocircuitos en el bobinado del nucleo 40 lo inutilizan. Se alcanza una buena solution considerando las tolerancias de fabrication y la viabilidad tecnica en el caso de un factor de carga de la ranura en un rango de entre 57% y 70%.

En la figura 19A se representa un estator 150 en base a un nucleo 24 estructurado a partir de laminas 153, con un bobinado imbricado simple como bobinado del nucleo 40. En la figura 18B se representa un punto de union 156, formado a partir de las dos superficies del extremo 68 situadas una junto a otra, del nucleo 24 curvado de forma circular. Para no separar el nucleo 24 curvado de forma circular alrededor de la parte elastica del curvado, en el punto de union 156 se fija una costura de soldadura 160 para unir de forma fija uno con otro los dos extremos 61 del nucleo 24.

En la figura 20 se muestra una representacion simbolica de una maquina electrica 140 con el estator 150 acorde a la invencion.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para producir un nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica, con un bobinado del nucleo (40) para una maquina electrica, segun el cual en un primer paso del metodo (S1) se proporciona el nucleo (24) que presenta una forma esencialmente cuboide (20) con ranuras (32) que se extienden paralelamente de un lado, en cuyas ranuras (32), en un paso del metodo (S2), los lados del bobinado (36) del bobinado del nucleo (40) se insertan en las mismas, y posteriormente, en un paso del metodo (S3), el nucleo (24) junto con el bobinado del nucleo (40) se moldea en un molde anular cillndrico (52) con ranuras (32) orientadas radialmente hacia el interior, caracterizado porque respectivamente todos los lados del bobinado (36) que se insertan en cada ranura (32), antes de la insertion en la ranura (32), son prensados y moldeados en una herramienta (44) en un molde de ranura (119).
2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el nucleo (24) es fabricado de manera que en sus extremos (61) que deben unirse unos con otros en direction circunferencial respectivamente esta realizado un medio diente (88).
3. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los lados del bobinado (36) del bobinado del nucleo (40) son prensados en un molde de ranura (119) que corresponde a una forma de la section transversal de las ranuras (32) del nucleo (24).
4. Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque los lados del bobinado (36) del bobinado del nucleo (40) son prensados en un molde de ranura (119) que corresponde a la forma de la seccion transversal de las ranuras (32) del nucleo (24) restando al menos una parte de un grosor (d|So) de una capa de aislamiento (123).
5. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el bobinado del nucleo (40) es enrollado con al menos un excedente del bobinado (115).
6. Metodo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque una distancia (d2) de un lado del bobinado (36) excedente con respecto a un lado del bobinado (36) contiguo no excedente es enrollado de un tamano mayor que una distancia (d1) entre dos ranuras (32).
7. Metodo segun la reivindicacion 6, caracterizado porque a traves del prensado de los lados del bobinado (36) en el molde de ranura (119) al menos un lado del bobinado (36) excedente es sacado de manera permanente desde un plano formado por los lados del bobinado (36) no excedentes.
8. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el bobinado del nucleo (40) esta realizado como un bobinado imbricado de dos capas.
9. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el nucleo (24), antes de la insercion de la bobina del nucleo (40) en las ranuras (32), es curvado sobre sus partes posteriores del nucleo (89), de manera que las aberturas de las ranuras (72) se ampllan para la insercion de los lados del bobinado (36).
10. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes 1 a 4, caracterizado porque el bobinado del nucleo (40) esta realizado como un bobinado imbricado simple de una capa.
11. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes 1 a 9, caracterizado porque un excedente del bobinado (115) es insertado en al menos una ranura (32) antes del final del curvado del nucleo (24), dentro del molde anular cillndrico (52).
12. Metodo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque despues del curvado del nucleo (24) en el molde anular cillndrico (52), los extremos (61) se unen uno con otro por adherencia de materiales.
13. Metodo para producir un nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica, con un bobinado del nucleo (40) para una maquina electrica, segun el cual en un primer paso del metodo (S1) se proporciona el nucleo (24) que presenta una forma esencialmente cuboide (20) con ranuras (32) que se extienden paralelamente de un lado, en cuyas ranuras (32), en un paso del metodo (S2), los lados del bobinado (36) del bobinado del nucleo (40) se insertan en las mismas, y posteriormente, en un paso del metodo (S3), el nucleo (24) junto con el bobinado del nucleo (40) se moldea en un molde anular cillndrico (52) con ranuras (32) orientadas radialmente hacia el interior, caracterizado porque respectivamente todos los lados del bobinado (36) que se insertan en cada ranura (32), despues de la insercion en la ranura (32) mediante un punzon de moldeo (176), de manera que todos los lados del bobinado son moldeados de forma conjunta, de modo que su contorno externo corresponde a una ranura (32) del nucleo (24) curvado de forma circular.
14. Nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica con un bobinado del nucleo (40) para una maquina electrica (140), producido segun una de las reivindicaciones precedentes.
15. Nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica con un bobinado del nucleo (40) para una maquina

electrica (140) segun la reivindicacion 14, caracterizado porque el nucleo (24) presenta un punto de union (156), en

el cual sus dos superficies del extremo (68) esta unidas una a la otra.
16. Nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica con un bobinado del nucleo (40) para una maquina 5 electrica (140) segun la reivindicacion 14 o 15, caracterizado porque los dos extremos (61) estan unidos uno con

otro por adherencia de materiales.
17. Nucleo (24) que puede excitarse de forma magnetica con un bobinado del nucleo (40) para una maquina

electrica (140) segun una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque a ambos lados del punto de union

(156) se encuentra dispuesta respectivamente al menos una conexion del bobinado del nucleo.

10 18. Estator (150) para una maquina electrica (140), el cual es un nucleo (24) que puede excitarse de forma

magnetica con un bobinado del nucleo (40), producido segun una de las reivindicaciones precedentes 14 a 17.
19. Maquina electrica (140), en particular un generador, con un estator (150) segun la reivindicacion 18.