BR112013002045B1

BR112013002045B1 - Aparelho de torção e método de torção para torcer condutores em barra pré formados, para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas

Info

Publication number: BR112013002045B1
Application number: BR112013002045-8A
Authority: BR
Inventors: Sante Guercioni
Original assignee: Tecnomatic S.P.A.
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2020-03-31
Also published as: US20130118222A1; EP2599194A1; CN103098355B; ES2531642T3; EP2599194B1; WO2012014233A1; CN103098355A; BR112013002045A2; US8661868B2

Abstract

aparelho de torção e método de torção para torcer condutores em barra pré-formados, para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas são descritos um aparelho (30) e um método para torção de condutores em barra pré-formados (25), para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas, cada um dos referidos condutores (25) compreendendo um ou mais braços (5), em que o aparelho de torção (30) compreende um dispositivo de torção (50) tendo pelo menos um primeiro (51) e um segundo (52) corpos coaxiais entre si, estendendo-se em torno de um eixo de torção (zt-zt) que define uma direção axial, compreendendo respectivamente um primeiro (al) e um segundo (a2) arranjos circulares de alojamentos, com centro no citado eixo de torção (zt-zt), os alojamentos sendo adequados para receberem os braços (5) dos condutores em barra pré-formados, com os corpos (51, 52) sendo capazes de girar um em relação ao outro em torno do dito eixo de torção. o dispositivo de torção (50) compreende um sistema para prender condutores em barra, compreendendo pelo menos um elemento prendedor deslizante (72, 92) que é móvel em uma direção radial em relação à direção axial (zt-zt), para ocupar uma posição operativa avançada, na qual uma porção de extremidade (73, 74, 93, 94) se projeta para dentro de um alojamento associado, e uma posição operativa de recuo, tais posições operativas avançadas e de recuo correspondendo, respectivamente, a um estado operativo de prender o condutor e a um estado operativo de soltar o condutor.

Description

APARELHO DE TORÇÃO E MÉTODO DE TORÇÃO PARA TORCER CONDUTORES EM BARRA PRÉ-FORMADOS, PARA ENROLAMENTOS DO TIPO DE BARRA DE MÁQUINAS ELÉTRICAS

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente descrição diz respeito a um aparelho e a um método para torcer condutores elétricos em barras, em particular para enrolamentos do tipo de barra em máquinas elétricas.

ESTADO DA TÉCNICA [002] Componentes de máquinas elétricas, tais como estatores e rotores, são já conhecidos, compreendendo condutores elétricos em barra dobrados e variadamente conectados em conjunto, de modo a fazer os assim chamados enrolamentos em barra.

[003] Em particular, o estado da arte anterior inclui enrolamentos em barra feitos através de condutores elétricos em barra tendo seção transversal essencialmente retangular, onde retangular significa que há uma seção plana que indica geralmente uma seção de formato retangular em que um dos dois lados da seção tem tamanho menor em relação ao outro; tais barras podem ter também seção quadrada.

[004] Os referidos condutores elétricos em barra são geralmente pré-formados por meio da dobragem, em formato de U ou de P, de condutores em barra retilíneos. A patente dos Estados Unidos U.S. 7.480.987 descreve um método para pré-formar barras condutoras elétricas (chamadas em tal documento de condutores do tipo grampo de cabelo). A pré-formação ocorre de modo a modificar o formato dos condutores retilíneos, para que eles possam ser adequadamente inseridos em alojamentos apropriados radialmente alinhados, feitos em um dispositivo de torção adaptado para deformar os acima referidos condutores pré-formados, após inserção. Na prática, tal dispositivo de torção é usado essencialmente para afastar os braços do formato em U ou de P, de modo a garantir que os dois braços de um mesmo condutor, depois dele ter sido extraído do dispositivo de torção, possam ser subsequentemente inseridos nas ranhuras de um estator ou de um núcleo de rotor, deslocados radialmente um do outro por pelo menos

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2/18 um passo predefinido.

[005] O pedido de patente dos Estados Unidos com número de publicação U.S. 2009/0178270 descreve um método para torcer condutores em barra pré-formados após sua inserção nos alojamentos de um dispositivo de torção.

[006] Para dobrar com precisão os condutores em barra que formam um enrolamento o tipo de barra, há uma grande necessidade de prender em posição, de forma estável, pelo menos alguns dos referidos condutores em barra, após sua inserção nos alojamentos do dispositivo de torção, por exemplo, durante a operação de torção. Em particular, e sem introduzir qualquer limitação, existe uma necessidade especialmente grande de prender em posição, de forma estável, pelo menos os condutores em barra providos, de modo a formar os assim chamados elementos especiais após sua inserção nos alojamentos do dispositivo de torção, por exemplo, antes do início da operação de torção e durante todo o tempo de tal operação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [007] O objetivo da presente descrição consiste em prover um aparelho de torção que satisfaz os requisitos descritos acima com referência ao estado da técnica anterior.

[008] Tal objetivo é alcançado por meio de um aparelho de torção conforme definido em geral na reivindicação 1 e nas reivindicações dependentes, em formas de incorporação particulares.

[009] Um outro objetivo da presente descrição consiste em prover um método de torção conforme definido na reivindicação 13 anexa.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [010] Outras características e vantagens da presente invenção irão se tornar mais claras a partir da descrição a seguir das suas formas de realização preferidas, e não limitativas, em que:

- A figura 1 mostra esquematicamente uma vista lateral de uma forma de incorporação de um estator de uma máquina elétrica, compreendendo um núcleo do estator e um

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3/18 enrolamento do estator, do tipo de barra;

- A figura 2 mostra uma vista em perspectiva de um primeiro tipo de condutor básico;

- A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um segundo tipo de condutor básico;

- A figura 4 mostra uma vista em perspectiva de um condutor em barra apropriado para realizar a função de um terminal de fase;

- A figura 5 mostra uma vista em perspectiva de um condutor em barra apropriado para realizar a função de ponte de ligação (jumpefy

- A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de um condutor em barra apropriado para a realização da função de neutro ou ponta de estrela;

- A figura 7 mostra esquematicamente uma vista de topo de uma porção do núcleo do estator, em que é possível observar duas ranhuras destinadas que são preenchidas com respectivas folhas de isolação pré-formadas e condutores em barra;

- A figura 8 mostra esquematicamente uma vista de topo de uma porção do núcleo do estator, em que é possível observar duas ranhuras que alojam respectivas folhas isolantes e condutores em barra;

- A figura 9 representa um condutor em barra pré-formado em formato de P;

- A figura 10 mostra uma vista de topo de um aparelho de torção;

- A figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma forma de incorporação de um dispositivo de torção compreendido no aparelho de torção da figura 10;

- A figura 12 mostra uma vista de topo do dispositivo de torção da figura 11;

- A figura 13 mostra uma vista em seção lateral de uma parte do aparelho de torção da figura 10, em que a referida parte é mostrada em uma primeira configuração operacional;

- A figura 14 mostra uma vista em corte lateral da parte do aparelho de torção representada na figura 13, em que a referida parte é mostrada em uma segunda configuração operacional;

- A figura 15 mostra uma vista em seção parcial do dispositivo de torção da figura 11;

- A figura 16 mostra uma porção ampliada da figura 13;

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- A figura 17 mostra uma vista em seção lateral de uma parte adicional do aparelho de torção da figura 10;

- A figura 18 mostra um possível esquema de preenchimento do dispositivo de torção da figura 11;

- A figura 19 mostra um diagrama de blocos de um processo de torção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [011] Nas figuras, os elementos iguais ou semelhantes estão indicados com os mesmos números de referência.

[012] Para os propósitos da presente descrição, um condutor em barra achatado ou quadrado quer dizer um condutor em barra com quatro lados substancialmente planos, unidos entre si por lados adjacentes, tendo tipicamente bordas arredondadas.

[013] Portanto, as palavras plano, quadrado, ou palavras equivalentes utilizadas para descrever a seção transversal de um condutor em barra, são usadas no sentido geral e não devem ser interpretadas de maneira a excluir o fato de que tais condutores em barra têm bordas significativa mente arredondadas que unem os lados substancialmente planos. A expressão condutor achatado deve ser tomada no sentido de que o condutor tem dois lados opostos, com a distância entre eles sendo maior do que a distância entre os dois lados opostos restantes. Para os propósitos da presente descrição, a expressão condutor retangular deve ser tomada como uma generalização do condutor achatado e do condutor quadrado, onde o condutor quadrado é um caso especial de um condutor retangular no qual os quatro lados são de iguais dimensões.

[014] Com referência às figuras em anexo, o numeral de referência 1 indica genericamente um estator que compreende um núcleo de estator 2. Por exemplo, o estator 1 é o estator de uma máquina elétrica, como por exemplo um motor elétrico para um veículo de tração elétrica ou híbrida.

[015] É claro que tal estator também pode ser usado numa máquina elétrica utilizada como um gerador, ou usada tanto para realizar a função de um motor como a função de

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5/18 um gerador, alternadamente. Nas figuras anexas, apenas o estator de uma máquina elétrica foi representado, uma vez que foi considerado que as partes restantes de uma máquina elétrica ou, em geral, de um veículo de tração elétrica ou híbrida, já são amplamente conhecidas pelos peritos na arte.

[016] No presente documento, por uma questão de simplicidade e brevidade da descrição, um rotor também não será descrito em detalhes, uma vez que foi considerado que um perito na arte, o qual conhece muito bem a estrutura de um rotor, pode sem nenhuma dificuldade prever a aplicação dos ensinamentos da presente descrição a um rotor.

[017] De uma maneira já conhecida, o núcleo do estator 2 compreende um corpo tubular lamelar principal, feito por exemplo de um material magnético, que se estende axialmente (eixo Z-Z) entre duas faces opostas 3, 4, respectiva mente chamadas de face de inserção 3 e de face de soldagem 4.

[018] O corpo principal do núcleo do estator 2 compreende uma pluralidade de ranhuras 8 que se estendem axialmente pela espessura do corpo principal, sendo atravessadas por condutores em barra Ul, U2, SI, S2, S3 que formam, como um todo, pelo menos um enrolamento de barra do estator. De acordo com uma forma de incorporação, os condutores em barra Ul, U2, SI, S2, S3 têm suas superfícies revestidas com uma camada de material isolante, como por exemplo um esmalte isolante.

[019] De acordo com uma forma de incorporação, os referidos condutores em barra Ul, U2, SI, S2, S3 são condutores retangulares planos feitos de cobre, uma vez que eles têm um par de faces opostas que estão mais afastadas do que as outras duas faces opostas.

[020] De acordo com uma forma de incorporação, os condutores em barra Ul, U2, Sl, S2, S3 compreendem uma primeira pluralidade de condutores básicos Ul, U2, e uma segunda pluralidade de condutores especiais Sl a S3 que compreendem, por exemplo, terminais Sl, pontes de ligação S2 ou o neutro S3. Como é sabido, esses condutores em barra Sl a S3 representam os assim chamados elementos especiais providos para

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6/18 completar o enrolamento. Na presente descrição, a expressão condutores básicos é utilizada exclusivamente para identificar os condutores que não são elementos especiais do tipo descrito acima, isto é, que não são especifica mente providos para completar funcionalmente o enrolamento.

[021] Os condutores em barra básicos Ul, U2 do primeiro conjunto têm uma porção dobrada 15, ou porção de conexão, que se projeta a partir da face de inserção 3 do núcleo do estator 2, e dois braços 5 e porções de extremidade livre 7 projetam-se a partir da outra face 4 do núcleo do estator 2, ou seja, a partir da face de soldagem 4. A porção dobrada 15 também é conhecida na arte como porção da cabeça. De acordo com uma forma de incorporação não limitativa, entre os condutores básicos existe um primeiro tipo de condutores Ul e um segundo tipo de condutores U2, que diferem entre si principalmente pela distância entre os braços 5. Como é conhecido por um perito na arte, esta diferença também envolve uma certa diferença no comprimento total do condutor.

[022] Os condutores em barra básicos Ul, U2 são obtidos pelo afastamento e separação dos braços 5 de um condutor em barra pré-formado 25, em formato de U ou de P, por uma predeterminada distância ou passo, como por exemplo aquele representado na figura

9. Doravante, por uma questão de simplicidade da descrição, e sem por isso introduzir qualquer limitação, os condutores em barra pré-formados com formato de U ou P serão indicados, em geral, como condutores pré-formados em formato de 'U', onde U é uma aproximação do P da figura 9.

[023] A operação de afastamento e separação dos braços dos condutores pré-formados em formato de U é geralmente chamada de torção, e mais especifica mente a torção das porções da cabeça, por uma predeterminada quantidade ou passo, é chamada de passo de torção e, mais especificamente, a torção da cabeça do passo porções. Esta última é medida em número de ranhuras 8. Por exemplo, os condutores em barra básicos do primeiro tipo Ul são obtidos pela torção de um condutor pré-formado em formato de U do mesmo tipo ou similar àquele representado na figura 9, de acordo com um passo de

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7/18 torção igual a nove ranhuras, enquanto que os condutores em barra básicos do segundo tipo U2 são obtidos pela torção de um condutor pré-formado em formato de U do mesmo tipo ou similar àquele representado na figura 9, de acordo com um passo de torção igual a oito ranhuras. É evidente que a operação de torção acima mencionada das porções da cabeça para afastar e separar os braços 5 do mesmo condutor pré-formado em formato de U, após os referidos condutores pré-formados 25 sujeitos à torção terem sido introduzidos no núcleo do estator, deve ser seguida por uma torção das porções de extremidade 7, para permitir a soldagem de tais porções necessárias para fazer o enrolamento. É também evidente que, para assegurar que os condutores básicos Ul, U2, após torção, tenham as porções de conexão 15 dispostas na mesma altura, os referidos condutores básicos devem ser obtidos a partir de condutores pré-formados em formato de U tendo diferentes comprimentos.

[024] Os condutores especiais SI a S3 também compreendem pelo menos um braço 5, uma porção de extremidade dobrada 7 que se projeta a partir da face de soldagem 4, e porções de extremidade opostas 16, 17, 18 variadamente conformadas que se projetam a partir da face de inserção 3. O formato dos condutores especiais SI a S3 também é modificado na operação de torção das porções da cabeça. Doravante, por uma questão de simplicidade, será feita referência à operação de torção das porções da cabeça utilizandose a expressão operação de torção, mais concisa.

[025] Com referência às figuras 7 e 8, cada ranhura 8 do núcleo do estator 2 é atravessada por pelo menos dois braços dos acima mencionados condutores em barra Ul, U2, SI, S2, S3, alojando pelo menos uma folha 10, ou alojamento 10, feito de material isolante.

[026] De acordo com uma forma de incorporação, como mostrado na figura 7, no caso dos condutores em barra serem planos (achatados), os dois condutores em barra dentro da mesma ranhura ficam alinhados ao longo do seu respectivo lado curto.

[027] Deve ser observado que no exemplo específico representado, cada ranhura 8 tem

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8/18 uma primeira e uma segunda posições de inserção Pl P2 alinhadas radialmente uma com a outra. Quando os braços 5 dos condutores em barra Ul, U2, SI, S2, S3 estão inseridos dentro das ranhuras 8, dois arranjos circulares e concêntricos de braços 5 ficam definidos, portanto, no estator 1. Claramente, no caso em que cada ranhura 8 tem quatro posições de inserção, quatro arranjos circulares e concêntricos de braços 5 ficam definidos, e assim por diante.

[028] A figura 10 mostra um exemplo de um aparelho de torção 30 que compreende uma mesa rotativa 36, adequada para mover um dispositivo de torção 50 entre as diferentes áreas de trabalho, e em particular entre uma área de carregamento 31 dos condutores pré-formados básicos Ul, U2, uma subsequente área de carregamento 32 dos condutores especiais SI a S3, uma área de torção 33, e uma área 34 para extração dos condutores do dispositivo de torção 50, e para o carregamento em um núcleo do estator 2. O aparelho de torção 30 na área de torção 33 compreende um cabeçote de contenção 40 adequado para cooperar com o dispositivo de torção 50.

[029] As figuras 11 e 12 representam uma forma de incorporação de um dispositivo de torção 50. O dispositivo de torção 50 compreende pelo menos um primeiro 51 e um segundo 52 corpos coaxiais entre si e estendendo-se em torno de um eixo de torção Zt-Zt, respectiva mente compreendendo um primeiro Al e um segundo A2 arranjos circulares de alojamentos centrados em torno do dito eixo Zt-Zt. No exemplo particular indicado, sem por isso introduzir qualquer limitação, cada arranjo circular Al, A2 compreende setenta e dois alojamentos. Deve ser observado que no caso das ranhuras do estator terem mais do que duas posições de inserção Pl, P2, o dispositivo de torção 50 incluirá mais do que dois arranjos de alojamentos. Doravante, o primeiro e o segundo corpos serão referidos, respectiva mente, com as expressões corpo interno 51 e corpo externo 52.

[030] Os corpos interno e externo 51, 52 são capazes de girar um em relação ao outro em torno do eixo de torção Zt-Zt para assumirem pelo menos uma configuração de inserção (ou carregamento) do condutor, na qual os respectivos alojamentos do primeiro

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9/18 e do segundo arranjos circulares Al, A2 ficam radialmente alinhados um com o outro. Por direção radial entende-se uma direção perpendicular ao, e que passa através do, eixo de torção Zt-Zt. Na configuração de inserção acima mencionada, um ou mais condutores préformados em formato de U 25 podem ser inseridos nos alojamentos, de modo que dois braços 5 dos acima referidos condutores pré-formados em formato de U ficam inseridos em um par de alojamentos 8, adjacentes e alinhados radialmente, do primeiro Al e do segundo A2 arranjos circulares.

[031] De acordo com uma forma de incorporação, o carregamento dos condutores em barra pré-formados em formato de LT 25 dentro do dispositivo de torção 50 pode, por exemplo, e sem por isso introduzir qualquer limitação, ser feito na área de carregamento 31, utilizando um dispositivo de inserção, como descrito por exemplo na patente U.S. 7.721.413. De acordo com uma possível forma de incorporação, os condutores préformados em formato de U 25 são, por exemplo, e sem por isso introduzir qualquer limitação, feitos por meio de um aparelho e um processo conforme descritos na patente U.S. 7.480.987. Possíveis variantes do aparelho acima mencionado encontram-se descritas nos pedidos de patente n° PCT/rT2010/000160 e n° PCT/rT2010/000187, ainda não publicados na data de depósito do presente pedido. Finalmente, de acordo com uma forma de incorporação não limitativa, os alojamentos do dispositivo de torção 50 são feitos de acordo com os ensinamentos do pedido de patente n° PCT/IT2010/000174, ainda não publicado na data de depósito do presente pedido.

[032] De acordo com uma forma de incorporação, o dispositivo de torção 50, 51 não compreende elementos prendedores 61, 62, já conhecidos, e por esta razão não serão descritos mais adiante; eles podem ser acionados independentemente para prenderem o primeiro 51 e / ou o segundo 52 corpos a uma referência externa, por exemplo, à mesa rotativa 36, para evitar que entrem em rotação em relação a tal referência.

[033] De acordo com uma forma de incorporação, os corpos interno e externo 51, 52 do dispositivo de torção 50 compreendem assentos de acoplamento 81, 82, adequados para

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10/18 fazerem interface com respectivos pinos de acoplamento 41, 42 providos no cabeçote de contenção 40. Através de tais pinos de acoplamento 41, 42 é possível definir a rotação relativa dos dois corpos 51, 52. Por exemplo, os pinos de acoplamento 41, 42 ficam conectados de maneira fixa, respectivamente, a duas porções 43, 44 do cabeçote de contenção 40, podendo ser colocadas em rotação relativa uma em relação à outra através de, por exemplo, um par de servo-motores, não mostrados nas figuras.

[034] De acordo com uma forma de incorporação, entre os dois corpos 51, 52 há um cilindro intermediário 53 apropriado para separar os alojamentos do primeiro arranjo Al dos alojamentos do segundo arranjo A2. Tal cilindro, por exemplo, tem um corpo principal na forma de uma parede tubular 53 relativamente fina.

[035] O dispositivo de torção 50 compreende um sistema para prender condutores em barra compreendendo pelo menos um elemento prendedor deslizante 72, 92, que pode ser movido em uma direção radial em relação à direção axial Zt-Zt, entre uma posição operacional de avanço, na qual ele tem uma porção de extremidade 75, 95 que se projeta para dentro de um alojamento associado, e uma posição operacional de recuo. As posições operacionais de avanço e de recuo, correspondem respectiva mente a um estado operacional para prender o condutor e a um estado operacional para soltar o condutor. As posições de operação de recuo e de avanço estão mostradas respectivamente nas figuras 13 e 14, mas como o deslocamento do elemento deslizante é relativamente curto, por exemplo, entre 1 a 3 mm, devido à escala do desenho é impossível representar de modo claramente visível a diferença na posição do elemento prendedor deslizante 72, 92 em tais figuras.

[036] De acordo com uma forma de incorporação, conforme o exemplo representado nas figuras, o sistema prendedor compreende uma pluralidade de elementos prendedores deslizantes 72, 92. Deve ser observado que, no exemplo particular representado nas figuras, a pluralidade de elementos prendedores deslizantes 72, 92 compreende pelo menos um elemento prendedor deslizante 92 associado com um alojamento do primeiro

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11/18 arranjo Al e pelo menos um elemento prendedor deslizante 72 associado a um alojamento do segundo arranjo A2.

[037] De acordo com uma forma de incorporação, a pluralidade de elementos prendedores deslizantes 72, 92 compreende uma primeira pluralidade 92 de elementos prendedores deslizantes associados aos alojamentos do primeiro arranjo Al, e uma segunda pluralidade 72 de elementos prendedores deslizantes associados aos alojamentos do segundo arranjo A2.

[038] De acordo com uma forma de incorporação, é possível que o sistema prendedor compreenda um elemento prendedor deslizante associado com muitos alojamentos do mesmo arranjo Al, A2. Desta forma, o mesmo elemento prendedor deslizante 72, 92, quando ocupa a posição de avanço, é capaz de prender simultaneamente muitos braços 5 de condutores. Nesta forma de incorporação, dada a título de exemplo e não constituindo uma limitação, está representada na figura 15, na qual pode ser visto como cada um dos elementos prendedores deslizantes 72, 92 é adequado para cooperar com um par de braços adjacentes 5.

[039] De acordo com uma forma de incorporação, o sistema prendedor prende todos os braços dos condutores em barra especiais durante a rotação relativa dos dois corpos 51, 52. Por exemplo, com referência à figura 18, é mostrado um exemplo de esquema de carregamento dos condutores no interior dos alojamentos do dispositivo de torção 50, antes que o conjunto de condutores em barra seja submetido à operação de torção na área 33.

[040] Como pode ser observado, os alojamentos externos (arranjo A2) são carregados com braços 5, que formam um primeiro arco de circunferência contínuo (da seta F5 até a seta F6 no sentido horário). Os alojamentos internos (arranjo Al) também são carregados com braços 5 que formam um segundo arco circular contínuo (da seta F7 até a seta F8 no sentido horário). Todos os alojamentos dos referidos primeiro e segundo arcos alojam braços 5 de condutores pré-formados em formato de LT 25, que foram submetidos, no

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12/18 exemplo, a uma pré-torção de 5^o, ou mais geralmente a uma torção tendo um primeiro passo predeterminado. Tal pré-torção pode, por exemplo, ser realizada na área de inserção 31 do aparelho de torção 30. Esta pré-torção, junto com a subsequente torção, na área 33, de todos os condutores inseridos no dispositivo de torção 50, faz com que seja possível obter os condutores básicos do primeiro e do segundo tipo Ul, U2, acima descritos.

[041] Novamente com referência à figura 18, os alojamentos marcados com um quadrado recebem os braços de condutores especiais Sl, S2, S3. Os alojamentos restantes, marcados com um círculo, alojam braços 5 de condutores pré-formados em formato de U 25 (que no exemplo representado são em número de 12), não submetidos a nenhuma pré-torção. Com referência à figura 15, na forma de incorporação usada como exemplo, o sistema prendedor do dispositivo de torção 50 prende todos os braços dos condutores especiais Sl, S2, S3; portanto, os braços marcados na figura 19 com um quadrado, e todos os braços 5 dos condutores básicos pré-formados em formato de U, não submetidos a nenhuma pré-torção, pertencem:

- Ao arco do arranjo interno Al, compreendido entre o braço Bil e o braço Bel8 inclusive, começando a partir de Bil e girando no sentido horário; e

- Ao arco do arranjo externo A2 compreendido entre o braço Bel e o braço Bel8 inclusive, começando a partir de Bel e girando no sentido horário.

[042] Novamente com referência à figura 15, pode ser observado como o sistema prendedor pode ser concebido, sem por essa razão introduzir qualquer limitação, para prender braços adicionais de condutores que não pertencem aos arcos definidos acima, dispostos, por exemplo, adjacentes a tais arcos.

[043] Com referência à figura 16, deve ser observado como o cilindro intermediário 53 representa uma parede de apoio dos alojamentos dos arranjos Al e A2, oposta ao elemento prendedor deslizante 72, 92. No estado operacional de prender o condutor, o sistema prendedor é adequado para prender um braço 5 do condutor entre a parede de

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13/18 apoio 53 e o elemento prendedor deslizante 72, 92.

[044] De acordo com uma forma de incorporação, o sistema prendedor compreende pelo menos um membro de impulsionamento deslizante 70, 90, adequado para transladar paralelamente ao eixo de torção Zt-Zt, e adequado para cooperar com o elemento prendedor deslizante 72, 92 para empurrá-lo para a posição avançada.

[045] No exemplo específico descrito, o membro de impulsionamento deslizante 70, 90 compreende pelo menos um primeiro membro de impulsionamento deslizante 90 operativa mente associado com o corpo interno 51 e um deslizamento segundo elemento 70 empurrando operativa mente associados com o corpo externo 52.

[046] De acordo com uma forma de incorporação preferida e não limitativa, é possível que um membro de impulsionamento deslizante 70, 90 coopere com muitos elementos prendedores deslizantes 72, 92. Por exemplo, com referência às figuras 13 a 15, deve ser observado que o membro de impulsionamento deslizante 90 associado com o corpo interno 51 está operativamente acoplado com doze elementos prendedores deslizantes 92. No entanto, para cada um dos onze elementos prendedores deslizantes 72 associados com o segundo corpo 52, é provido um respectivo membro de impulsionamento deslizante 70. O sistema prendedor do dispositivo de torção 50 compreende pelo menos um elemento elástico 96, como por exemplo uma ou mais molas de compressão helicoidais, apropriadas para manter o elemento prendedor deslizante 72, 92 na posição de recuo, com o membro de impulsionamento deslizante 70, 90 empurrando o elemento prendedor deslizante 72, 92 para a posição avançada, em contraste com a ação do elemento elástico 96. Com referência à figura 13, conforme representado no exemplo, pode ser observado que, em particular, duas molas helicoidais 96 são providas, uma das quais estando associada com o elemento prendedor deslizante 92, e a outra com o membro de impulsionamento deslizante 90. Claramente, com referência à figura 16, de uma forma totalmente análoga, é possível associar elementos elásticos 76 com o elemento prendedor deslizante 72 e com o membro de impulsionamento 70 do corpo externo 52.

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14/18 [047] De acordo com uma forma de incorporação, o elemento prendedor deslizante 72, 92 e o membro de impulsionamento deslizante 70, 90 estão equipados com uma primeira e uma segunda paredes de interface 73, 74 e 93, 94 que interferem umas com as outras, encostando-se, as paredes de interface sendo planas e inclinadas em relação à direção axial Zt-Zt. Tais paredes são destinadas a deslizar uma por cima da outra durante a translação do membro de impulsionamento deslizante 70, 90, com a finalidade de fazer o elemento prendedor deslizante 72, 92 avançar. De acordo com uma forma de incorporação, tais paredes formam um ângulo de cerca de 30° com o eixo de torção Zt-Zt.

[048] Com referência às figuras 13 e 14, de acordo com uma forma de incorporação, o aparelho de torção 30 compreende um cabeçote de contenção 40 adequado para ser movido axialmente ao longo do eixo de torção Zt-Zt, entre uma posição de repouso (figura 13) e uma posição de trabalho (figura 14), para cooperar com o dispositivo de torção 50. Tal cabeçote compreende uma superfície de apoio/contenção 45 apropriada para controlar a deformação dos condutores básicos Ul, U2 durante a operação de torção. Tal cabeçote pode possivelmente compreender garras radiais 47 para prender os condutores especiais SI a S3.

[049] De acordo com uma forma de incorporação, o cabeçote aciona mecanicamente o sistema prendedor do dispositivo de torção 50 automaticamente, uma vez que a posição de trabalho tenha sido atingida (figura 14).

[050] De acordo com uma forma de incorporação particular, o cabeçote de contenção 40 interfere no apoio com o membro de impulsionamento deslizante 70, 90, passando da posição de repouso para a posição de trabalho, para mover em translação o membro de impulsionamento deslizante 70, 90 e também, por conseguinte, o membro prendedor deslizante 72, 92. Por exemplo, é possível que uma porção de extremidade 79, 99 dos membros de impulsionamento 70, 90 se projete para fora dos respectivos corpos 52, 51 para interferir no apoio, na posição de trabalho do cabeçote 40, com respectivos elementos salientes 48, 46 providos nela. Por exemplo, a porção de extremidade 79 é

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15/18 relativamente rígida, enquanto que o elemento de apoio saliente 48 é feito a partir de um material relativamente elástico, como por exemplo borracha. De acordo com uma forma de incorporação, o elemento de apoio 48 é destinado, por exemplo, a cooperar com muitos membros de impulsionamento deslizantes 70, 90, sendo conformado como, por exemplo, um arco. Com referência à figura 13, de acordo com uma forma de incorporação, o elemento de apoio 46 é feito de um material relativamente rígido, enquanto que a porção de extremidade saliente 99 tem, por exemplo, um formato circular e seção trapezoidal, e é feita de um material relativamente elástico, como por exemplo borracha.

[051] De acordo com uma outra forma de incorporação, o aparelho de torção 30 compreende um dispositivo 100 para ajuste da altura de inserção de condutores selecionados dentro dos alojamentos, o dispositivo de ajuste 100 sendo adequado para regular a altura de inserção de condutores selecionados antes que ocorra o estado operativo de prender os ditos condutores através do sistema prendedor acima descrito.

[052] O dispositivo de ajuste de altura 100 representado compreende pelo menos um par de lâminas de referência de altura 101, 102, que ficam alinhadas radialmente e são adequadas para serem inseridas em dois alojamentos radialmente alinhados do primeiro e do segundo arranjos Al, A2, respectiva mente. Na realidade, é teoricamente possível que o dispositivo tenha, em vez de um par de lâminas de referência de altura 101, 102, uma única lâmina de referência de altura para trazer um condutor pré-formado com um único braço, como por exemplo um terminal Sl, até a altura correta. Doravante, será feita referência, sem por isso introduzir qualquer limitação, ao caso em que pelo menos um par de lâminas de referência de altura é provido.

[053] A inserção das lâminas de referência de altura 101, 102 dentro dos respectivos alojamentos no lado da face inferior 50d do dispositivo de torção 50 faz com que seja possível trazer possíveis condutores para que sejam presos, os quais, nas etapas antes da operação de torção, devido à distância entre as paredes internas dos alojamentos e as

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16/18 paredes externas dos braços 5, foram submetidos a uma redução de altura em relação a uma altura de inserção desejada, de volta para uma altura predefinida, por meio do sistema prendedor.

[054] O dispositivo de ajuste de altura 100 compreende uma peça deslizante 103 à qual as lâminas de referência de altura 101, 102 são fixadas, e compreende uma coluna guia 104 da peça deslizante 103. Tal coluna guia 104 é fixada a uma base de suporte 105. O dispositivo de ajuste de altura 100 também compreende membros lineares móveis apropriados para controlarem o deslizamento da peça deslizante da guia, como por exemplo um atuador pneumático linear 106 compreendendo um pistão conectado à peça deslizante 103. O dispositivo de ajuste de altura 100 torna possível trazer os condutores, como por exemplo aqueles com um único braço, como os terminais de fase Sl, para os quais é particularmente crítico manter sua posição após inserção no alojamento, de volta para a posição correta. Claramente, o dispositivo de ajuste de altura 100 pode ser provido com uma série de pares de lâminas de referência de altura 101, 102, para trazerem todos os condutores tendo braços 5, que devem ser presos pelo sistema prendedor acima descrito, de volta para a altura desejada.

[055] Daqui em diante, será descrito um exemplo de operação de um aparelho de torção 30 conforme descrito acima.

[056] Na figura 11 o dispositivo de torção 50 está representado na configuração da operação de inserção. Em tal configuração, o dispositivo de torção 50 está posicionado na área de carregamento 31. Nessa área tem lugar o carregamento dos condutores básicos Ul, U2. Em especial, ocorre em primeiro lugar o carregamento dos condutores préformados do primeiro tipo Ul, com sua pré-torção com um passo predeterminado (por exemplo igual a um alojamento), e o subsequente carregamento de condutores préformados do segundo tipo U2. No final do carregamento, os alojamentos destinados a alojarem os braços 5 dos condutores especiais Sl a S3 são deixados livres.

[057] No final da etapa de carregamento dos condutores básicos Ul, U2 descrita acima, a

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17/18 mesa rotativa 36 é colocada em rotação no sentido horário para trazer o dispositivo de torção para a área de carregamento 32 dos condutores especiais SI a S3. Nessa área, por exemplo, o carregamento é efetuado manualmente por um operador.

[058] Após o carregamento dos condutores especiais SI a S3, a mesa rotativa 36 é colocada em rotação no sentido horário para trazer o dispositivo de torção 50 para a área de torção 33. Caso esteja presente, o dispositivo de ajuste de altura 100 é acionado, fazendo as lâminas de referência de altura 101, 102 avançarem na direção do dispositivo de torção 50. Mantendo as lâminas em posição, o cabeçote de contenção 40 é movido em translação na direção do dispositivo de torção 50 até que, por interferência no apoio do cabeçote de contenção 40 com os membros de impulsionamento deslizantes 70, 90, o estado operativo para prender os condutores seja alcançado. Uma vez que tal estado tenha sido atingido, as lâminas de referência de altura 101,102 são puxadas para trás em relação ao dispositivo de torção 50. Em seguida, os dois corpos 51, 52 são girados em uma predeterminada quantidade, isto é, a operação de torção real das porções de cabeça é realizada. Depois disso, a mesa rotativa 36 é colocada em rotação no sentido horário para trazer o dispositivo de torção 50 para a área 34, para extrair os condutores e inserilos em um núcleo de estator 2.

[059] Com referência à figura 19, com base na descrição e na operação do aparelho de torção ilustrado acima, pode ser observado que um método de torção 200 de condutores pré-formados para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas foi descrito na prática, com o método 200 compreendendo as etapas de:

a) Provisão 201 de um aparelho de torção 30 compreendendo um dispositivo de torção 50, tendo pelo menos um primeiro 51 e um segundo 52 corpos coaxiais entre si estendendo-se em torno de um eixo de torção Zt-Zt, compreendendo respectiva mente um primeiro e um segundo arranjos circulares Al, A2 de alojamentos, com centro em tal eixo;

b) Provisão 202 de uma pluralidade de condutores em barra pré-formados tendo pelo menos um braço 5, inserindo-se os braços da dita pluralidade de condutores em

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18/18 respectivos alojamentos;

c) Prender 204 pelo menos um dos ditos braços dentro de um alojamento correspondente, mediante o acionamento de um respectivo elemento prendedor adequado para interferir no apoio com uma porção de parede do referido braço, dentro do dito alojamento;

d) Colocar em rotação relativa 205 o primeiro e o segundo corpos.

[060] De acordo com uma forma de incorporação, o método 200 compreende, antes da etapa de prender 204, uma etapa 203 de ajuste da altura de inserção de pelo menos um referido condutor, para inserção no interior do alojamento e do lado oposto do referido dispositivo com relação a um lado de carregamento, por meio de uma lâmina de referência de altura 101,102.

[061] Como pode ser apreciado a partir de tudo o que foi explicado, o aparelho de torção descrito acima permite que os requisitos acima citados, com referência ao estado da técnica anterior, sejam satisfeitos.

[062] Com efeito, deve ser observado que o aparelho 30 acima mencionado torna possível estabilizar a posição de condutores selecionados em relação ao dispositivo de torção 50, e permite obter uma torção precisa e enrolamentos do tipo de barra tendo condutores com um formato relativamente preciso.

[063] Um perito na arte, a fim de satisfazer exigências contingentes e específicas, pode acrescentar numerosas modificações e variantes ao aparelho e ao método acima descritos, todas sendo cobertas pela invenção, tal como definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

Reivindicações

1. Aparelho de torção (30) para torcer condutores em barra préformados (25) para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas, cada um dos referidos condutores (25) possuindo um ou mais braços (5), o aparelho de torção (30) compreendendo um dispositivo de torção (50) tendo pelo menos um primeiro (51) e um segundo (52) corpos coaxiais entre si e estendendo-se em torno de um eixo de torção (ZtZt) que define uma direção axial, e compreendendo respectiva mente um primeiro (Al) e um segundo (A2) arranjos circulares de alojamentos com centro no dito eixo de torção (Zt-Zt), os alojamentos sendo adequados para receberem os braços (5) dos ditos condutores em barra pré-formados, os referidos corpos (51, 52) sendo capazes de girar um em relação ao outro em torno do eixo de torção (Zt-Zt), caracterizado por o dispositivo de torção (50) compreender um sistema para prender condutores em barra, compreendendo elementos prendedores deslizantes (72, 92), cada elemento capaz de ser movido em uma direção radial em relação à dita direção axial, para assumir uma posição operacional avançada, na qual ele tem uma porção de extremidade (73, 74, 93, 94) que se projeta para o interior de um alojamento associado, e uma posição operacional de recuo, tais posições operacionais avançada e de recuo correspondendo, respectiva mente, a um estado operativo de prender o condutor e a um estado operativo de soltar o condutor.
2. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema prendedor compreender uma pluralidade de referidos elementos prendedores deslizantes (72, 92).
3. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a pluralidade de elementos prendedores deslizantes (72, 92) compreender pelo menos um elemento prendedor (92) associado com um alojamento do primeiro arranjo (Al), e pelo menos um elemento prendedor (72) associado com um alojamento do segundo arranjo (A2).

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4. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os condutores em barra pré-formados compreenderem um conjunto de condutores básicos (Ul, U2) e um conjunto de condutores especiais (SI a S3) para completar o enrolamento, onde os elementos prendedores deslizantes (72, 92) são apropriados para cooperarem com o conjunto de condutores especiais para prendê-los durante a rotação relativa entre o primeiro corpo e o segundo corpo.
5. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido alojamento associado compreender uma parede de apoio (53) oposta ao elemento prendedor deslizante, e o sistema prendedor é adequado, no estado operativo de prender o condutor, para prender o referido braço (5) entre a parede de apoio (53) e o elemento prendedor deslizante (72, 92).
6. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de torção (50) compreender pelo menos um membro de impulsionamento deslizante (70, 90) capaz de deslizar paralelamente à referida direção axial (Zt-Zt), apropriado para cooperar com o elemento prendedor deslizante (72, 92) de modo a empurrá-lo para a dita posição avançada.
7. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o membro de impulsionamento deslizante (70, 90) compreender pelo menos um primeiro membro de impulsionamento deslizante operativamente associado com o primeiro corpo (51), e um segundo membro de impulsionamento deslizante associado com o segundo corpo (52).
8. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o sistema prendedor compreender pelo menos um elemento elástico (96) apropriado para manter o elemento prendedor deslizante (72, 92) na posição de recuo, em que o membro de impulsionamento deslizante (70, 90) empurra o elemento prendedor deslizante para a posição avançada, em contraste com a ação do referido elemento elástico.

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9. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o elemento prendedor deslizante (72, 92) e o membro de impulsionamento deslizante (70,90) serem respectiva mente equipados com uma primeira e uma segunda paredes de interface que interferem no apoio de uma com a outra, sendo as ditas paredes de interface planas e inclinadas em relação ao referido eixo de torção (Ztzt).
10. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aparelho compreender um cabeçote de contenção (40) adequado para ser movido na referida direção axial entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, para cooperar com o dispositivo de torção (50) e com os referidos condutores em barra, tal cabeçote (40) acionando automaticamente e mecanicamente o sistema prendedor, uma vez que a posição de trabalho seja atingida.
11. Aparelho de torção (30), de acordo com as reivindicações 6 e 10, caracterizado por o cabeçote de contenção (40) interferir no apoio com o membro de impulsionamento deslizante (70, 90), passando da posição de repouso para a posição de trabalho a fim de mover o membro de impulsionamento deslizante (70, 90) em translação.
12. Aparelho de torção (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um dispositivo (100) para ajuste da altura de inserção do dito condutor no interior do referido alojamento, o dispositivo de ajuste (100) sendo adequado para ajustar a altura da inserção do referido condutor antes que o estado operativo de prender o condutor seja alcançado.
13. Método de torção (200) para torcer condutores em barra préformados (25) para enrolamentos do tipo de barra de máquinas elétricas, caracterizado por compreender as etapas de:

a) provisão (201) de um aparelho de torção (30) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, compreendendo um dispositivo de torção (50), tendo pelo menos um primeiro (51) e um segundo (52) corpos coaxiais entre si

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4/4 estendendo-se em torno de um eixo de torção (Zt-Zt), definindo uma direção axial e compreendendo respectiva mente um primeiro e um segundo arranjos circulares (Al, A2) de alojamentos, com centro no dito eixo de torção;

b) provisão (202) de uma pluralidade de condutores em barra préformados tendo pelo menos um braço (5), inserindo-se os braços da dita pluralidade de condutores em respectivos alojamentos;

c) prender (204) pelo menos um dos ditos braços dentro de um alojamento correspondente, mediante o acionamento de um respectivo elemento prendedor deslizante (72, 92) adequado para interferir no apoio com uma porção de parede do referido braço dentro do dito alojamento, dita etapa de prender compreendendo mover o dito respectivo elemento prendedor deslizante (72, 92) em uma direção radial em relação à dita direção axial;

d) colocar em rotação relativa (205) o primeiro corpo e o segundo corpo.
14. Método de torção (200), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender, antes da etapa de prender (204), uma etapa de ajuste (203) da altura de inserção de pelo menos um referido condutor, para inserção no interior do alojamento e do lado oposto do referido dispositivo com relação a um lado de carregamento, por meio de uma lâmina de referência de altura (101,102).