BR112019017551B1

BR112019017551B1 - Método para produzir uma bobina eletrotécnica

Info

Publication number: BR112019017551B1
Application number: BR112019017551-2A
Authority: BR
Inventors: Markus Bergmann; Mirko Bach; Michael Heuser; Markus Werner; Maik Linnemann; Franz-Josef Wostmann
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2023-11-21
Also published as: JP6848153B2; WO2018177596A1; US11557945B2; KR20190120344A; BR112019017551A2; CN110476218A; MX2019011604A; CN110476218B; US20200028416A1; CA3054745A1; EP3602584A1; DE102017205544A1; CA3054745C; JP2020516053A; EP3602584B1; KR102213453B1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UMA BOBINA ELETROTÉCNICA, A UM MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA, E A UMA MÁQUINA ELETROMAGNÉTICA OU ELÉTRICA COMPREENDENDO PELO MENOS UMA DE TAL BOBINA. O OBJETIVO DA INVENÇÃO É PRODUZIR E USAR UMA BOBINA ELETROTÉCNICA, PARA REALIZAR UM FATOR DE PREENCHIMENTO DE ENCAIXE AUMENTADO CONFIAVELMENTE E FACILMENTE, DE UMA MANEIRA REPRODUZÍVEL E ECONÔMICA. ISTO É REALIZADO PELO FATO DE QUE O MÉTODO, DE ACORDO COM A INVENÇÃO, TEM AS ETAPAS: ETAPA A: FUNDIR UMA BOBINA ELETROTÉCNICA COM PELO MENOS UM ENROLAMENTO, QUE CORRE SOBRE UM EIXO DA BOBINA; E ETAPA B: MODELAR A BOBINA, DESSA MANEIRA TROCANDO O CORTE TRANSVERSAL Q, Q` DE PELO MENOS UM ENROLAMENTO, DE TAL MANEIRA QUE O CENTRO FS, FS` DO CORTE TRANSVERSAL Q, Q` DO PELO MENOS UM ENROLAMENTO É DESLOCADO PELO MENOS PARCIALMENTE NA DIREÇÃO RADIAL R, EM RELAÇÃO AO EIXO DA BOBINA A.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma bobina eletrotécnica, a um método para produzir a mesma, e a uma máquina eletromagnética ou elétrica, compreendendo pelo menos uma de tal bobina. Em particular, a presente invenção refere-se à calibragem da modelagem de bobinas eletrotécnicas, produzidas pela tecnologia de fundição e consistindo em materiais de condução atual, com chanfros de desmoldagem em um método combinado.

[002] Até agora, as bobinas têm sido muitas vezes enroladas com fio (perfil redondo, perfil retangular), que, devido à forma do condutor, conduz ao uso insuficiente do espaço (fator de enchimento da ranhura), especialmente com bobinas conicamente projetadas. Uma principal limitação geométrica da técnica anterior, permanece nas possibilidades limitadas para uso de diferentes cortes transversais de enrolamentos: mesmo com utilização ideal, o uso de fios redondos para enrolamentos, deixa uma lacuna não usável entre os enrolamentos individuais. O isolamento necessário, a introdução do fio e a distribuição discreta dos condutores também limitam o fator de enchimento. Uma vez que o fator de enchimento da ranhura normalmente realizado, pode somente ser estimado apropriadamente para o projeto eletromagnético, e não pode ser calculado devido à ignorância da variante atual do motor, mais tarde os motores tendem a se tornar (também) pesados e (também) grandes, devido às massas mais altas exigidas (embalagens de cobre dos enrolamentos e de folha de metal do estator e rotor).

[003] Em comparação às bobinas enroladas com fio redondo ou fio retangular, bobinas produzidas pela tecnologia de fundição possibilitam um aumento enorme no fator de enchimento da ranhura, devido à alta liberdade geométrica do desenho. Além disso, a geometria das bobinas de fundição mostra um comportamento de dissipação de calor significativamente melhorado.

[004] Um método para produzir uma bobina eletrotécnica, usando tecnologia de fundição, é conhecido a partir da EP 2 387 135 A2.

[005] De acordo com a EP 2 387 135 A2, a densidade de torsão realizável (alcançável), de máquinas síncronas permanentemente excitadas com bobina de dente, o enrolamento depende significativamente da relação da área de corte transversal de cobre total para a área de ranhura, o assim chamado fator de preenchimento da ranhura. Aumentando o fator de preenchimento em um momento de torsão constante, possibilita um design de estator mais liso, ou um enrolamento de dentes, para descarregar o circuito magnético.

[006] Até agora, a fundição de bobinas tem sido produzida pela tecnologia de fundição, em um processo de fundição de precisão, usando modelos de cera injetados perdidos e moldes perdidos. As ferramentas de injeção têm sido mantidas tão pequenas quanto possível, por meio de conceitos de moldagem elaborada. Entretanto, isto leva a um considerável aumento de custo de projetar as ferramentas de fundição e torna o processo susceptível a maus funcionamentos. Devido aos processos de produção, entretanto, lacunas entre os enrolamentos devem ser fornecidas nas fundições para desmoldagem. Em bobinas de fundição, essas levam a uma redução no fator de preenchimento da ranhura, e têm um efeito negativo sobre a dissipação do calor.

[007] Em suma, pode ser afirmado que, com os métodos hoje em dia comuns de produção de enrolamentos de bobina, existem limites técnicos e econômicos de preenchimento de ranhura com enrolamentos individuais. Um fator de preenchimento de ranhura de 70% já é um valor muito bom; os limites tecnicamente e economicamente viáveis são atualmente aproximadamente 75% a 80% (Fonte: Müller, Vogt, Ponick "Berechnung elektrischer Maschinen", pag. 168, 6aedição, Wiley-VCH, Weinheim, 2008."). Além disso, as lacunas entre os enrolamentos exigidas para a desmoldagem, e a qualidade de superfície das bobinas produzidas pela tecnologia de fundição, levam a uma redução no fator de preenchimento da ranhura, problemas consideráveis com o isolamento subsequente.

[008] Com base na técnica anterior, o objetivo da presente invenção é produzir e aplicar uma bobina eletrotécnica, para a realização de um fator de enchimento de ranhura aumentado, de uma maneira confiável e simples, reproduzível e econômica.

[009] O objetivo da presente invenção é realizado através do método de acordo com a reivindicação 1, a bobina eletrotécnica de acordo com a reivindicação 9, e a máquina eletromagnética ou elétrica, de acordo com a reivindicação 10.

[0010] O método de acordo com a invenção, para produzir uma bobina eletrotécnica de acordo com reivindicação 1, compreende as etapas:

[0011] - Etapa A: fundir uma bobina eletrotécnica com pelo menos um enrolamento, que corre sobre um eixo da bobina;

[0012] - Etapa B: modelando a bobina, desta maneira mudando o corte transversal do pelo menos um enrolamento, de tal maneira que o centro da área do corte transversal do pelo menos um enrolamento, é deslocado pelo menos parcialmente, na direção radial, em relação ao eixo da bobina.

[0013] O método de acordo com a invenção usa as vantagens da produção de modelagem, e realiza pouca ou nenhuma perda de material. Em termos concretos, a bobina produzida na etapa A, através da tecnologia de fundição, pode ser fornecida com chanfros de desmoldagem, angulados grandes para mais facilmente desmoldar, porque os chanfros de desmoldagem podem ser reduzidos ou completamente eliminados na etapa B à jusante B, para modelagem de plástico da bobina, deslocando o centro da área de corte transversal dos enrolamentos, na direção radial. A bobina é dessa maneira comprimida ao longo do eixo de bobina, e os enrolamentos da bobina são comprimidos juntos, de maneira que o material da bobina é deslocado na direção radial, e o centro da área de corte transversal dos enrolamentos é deslocado, pelo menos parcialmente na direção radial, em relação ao eixo da bobina. Um deslocamento do centro da área é também possível parcialmente na direção axial. Os chanfros de desmoldagem em ângulos grandes, simplificam a remoção do molde de fundição. Quando os processos de produção de massa econômica, tais como fundição de matriz são usados, os chanfros de desmoldagem de pelo menos 1,5° devem ser fornecidos, que podem também ser menores para vias de desmoldagem curtas. Preferivelmente, a bobina é levada para dentro de um contorno final (calibrada) durante o processo de modelagem. Isto é acompanhado por simplificação, através das cadeias do processo de formação primária, tal como fundição pela omissão da produção de preparação e etapas de processamento. Além disso, a qualidade da superfície pode ser ajustada pelo processo de moldagem, que reduz as exigências de qualidade para o processo de fundição, e aumenta a robustez do processo.

[0014] Desenvolvimentos vantajosos da invenção são assuntos das sub-reivindicações.

[0015] Pode ser vantajoso se a etapa A compreende pelo menos uma das subetapas a seguir:

[0016] - Etapa A1: fornecendo um molde negativo preferivelmente reusável (reaproveitável), preferivelmente embutindo um modelo positivo em um meio de embutir, por exemplo, de areia ou de material metálico, em que o modelo positivo é particularmente preferivelmente removido novamente, depois de uma impressão no meio de embutir, ou permanece como um modelo perdido do meio de embutir. A capacidade de reusar do modelo negativo reduz os esforços de produção, em termos de tempo e custos.

[0017] - Etapa A2: fundindo o material da bobina no molde negativo, preferivelmente suportado pela gravidade e/ou pressão, preferivelmente quando o molde negativo é submetido à pressão negativa e/ou em uma atmosfera de gás protetora, particularmente preferivelmente em fundição de precisão, fundição centrífuga, fundição a vácuo ou fundição de pressão baixa. Devido a essas medidas, a inclusão de poros ou partículas no material da bobina de fundição, pode ser reduzida ou mesmo completamente evitada.

[0018] - Etapa A3: curando o material da bobina fundida no molde negativo. A cura é preferivelmente realizada pela refrigeração (passiva) do molde negativo, e o material da bobina contido naquele lugar.

[0019] - Etapa A4: removendo a bobina do molde negativo. Para este propósito o molde negativo molde é preferivelmente feito de múltiplas partes e pode ser aberto.

[0020] - Etapa A5: limpando a bobina. Nesta etapa é possível remover resíduos de um meio de embutir existente.

[0021] - Etapa A6: Recozimento suave da bobina. Esta medida pode facilitar a modelagem e possivelmente a calibragem da bobina, na etapa B à jusante.

[0022] - Etapa A7: Isolando eletricamente pelo menos um enrolamento da bobina, preferivelmente pela imersão da bobina em verniz de isolamento (por exemplo, no processo de CVD ou PVD), ou por revestir ou forrar o mesmo com uma camada de isolamento. Devido a esta etapa, os enrolamentos individuais da bobina são eletricamente separados uns dos outros.

[0023] A sequência de subetapas é preferivelmente como indicado, mas pode também ser trocada em qualquer maneira, enquanto o método é tecnicamente viável com a sequência de subetapas trocada.

[0024] Entretanto, pode também ser útil se a etapa B compreende pelo menos uma das subetapas a segui:

[0025] - Etapa B1: fornecendo uma ferramenta de modelagem de múltiplas partes que, em um estado composto, forma uma cavidade para receber a bobina, em que a cavidade é preferivelmente combinada com o contorno interno e/ou contorno externo da bobina, em que preferivelmente uma perfuradora (perfuração) (cônica e/ou rotativamente simétrica) forma uma parte superior da ferramenta de modelagem e/ou um molde (cônico e/ou rotativamente simétrico) forma uma parte inferior da ferramenta de modelagem.

[0026] - Etapa B2: dispondo a bobina em uma ferramenta de modelagem, preferivelmente de uma tal maneira que a bobina carrega (conduz) radialmente na parte de dentro, e/ou radialmente fora contra a ferramenta de modelagem, em que preferivelmente a bobina conduz radialmente no lado de dentro, contra a perfuradora, e/ou conduz radialmente no lado de fora contra o molde.

[0027] - Etapa B3: movendo pelo menos duas partes da ferramenta de modelagem de múltiplas partes, em relação umas às outras, ao longo do eixo da bobina, enquanto reduz o volume da cavidade, em que preferivelmente a perfuradora entra no molde ao longo do eixo da bobina.

[0028] - Etapa B4: modelando a bobina por comprimir a bobina ao longo do eixo da bobina, em que preferivelmente os enrolamentos da bobina são pressionados um contra o outro, começando radialmente no lado de dentro, de maneira que o material da bobina é deslocado para fora, na direção radial, em relação ao eixo da bobina, preferivelmente de uma tal maneira que os intervalos entre os enrolamentos são reduzidos ou eliminados.

[0029] - Etapa B5: trocando o corte transversal de pelo menos um enrolamento, preferivelmente durante a etapa B4, de maneira que um ângulo que o lado superior e/ou o lado inferior do corte transversal circunda (envolve), com um plano interceptando o eixo da bobina perpendicularmente, muda e/ou diminui pelo menos 1°, 1.5°, 2°, 2.5°, 3°, 4° ou 5° em relação ao estado não deformado.

[0030] - Etapa B6: cortando um canal de corrida (gito) da bobina.

[0031] - Etapa B7: formando pelo menos uma região de ligação para um contato elétrico da bobina, preferivelmente estampando.

[0032] - Etapa B8: calibrando a bobina para o contorno final, em que preferivelmente a ferramenta de modelagem calibra a bobina radialmente no lado de dentro, e/ou radialmente no lado de fora e/ou na extremidade axial superior e/ou inferior, em relação ao eixo da bobina, em que particularmente preferivelmente a perfuradora calibra a bobina radialmente dentro, e/ou na extremidade axial superior, e/ou o molde calibra a bobina radialmente na parte de fora, e/ou na extremidade axial inferior.

[0033] - Etapa B9: isolando eletricamente o pelo menos um enrolamento da bobina, preferivelmente imergindo a bobina no verniz de isolamento (por exemplo, no processo de CVD ou PVD), ou revestindo ou forrando a bobina com uma camada de isolamento.

[0034] A sequência das subetapas é preferivelmente como indicado, mas pode também ser trocada de qualquer maneira desejada, desde que o método com a sequência de subetapas trocada seja tecnicamente viável.

[0035] As medidas opcionais sugeridas de acordo com as etapas B1 a B9, podem ser conducentes para a modelagem e calibragem da bobina, enquanto eliminam irregularidades da superfície e compactação do material da bobina.

[0036] Pode ser útil quando o corte transversal do pelo menos um enrolamento da bobina funde na etapa A, afunila para dentro ou para fora na direção radial, em relação ao eixo da bobina, em que o corte transversal do pelo menos um enrolamento da bobina lançado na etapa A, é preferivelmente poligonal e/ou cônico e/ou trapezoidal, preferivelmente isósceles poligonal e/ou cônica e/ou trapezoidal. Com este design, câmaras de desmoldagem podem ser fornecidas, enquanto a modelagem subsequente na etapa B é adicionalmente promovida.

[0037] Pode vir a ser vantajoso, quando o ângulo do lado superior e/ou do lado inferior do corte transversal, do pelo menos um enrolamento da bobina é lançado na etapa A, envolve com um plano interceptando o eixo da bobina perpendicularmente, é pelo menos 1°, 1.5°, 2°, 2.5°, 3°, 4° ou 5°. Tais chanfros de desmoldagem promovem o uso de processos de produção de massa econômicos, tais como por exemplo fundição de molde.

[0038] Entretanto, pode também ser prático se o contorno interno e/ou o contorno externo da bobina, obtido depois da etapa A e/ou depois da etapa B, corresponde/correspondem à superfície lateral de um cilindro, cuboide, cone truncado ou pirâmide truncada. Bobinas com tais contornos interno e/ou externo, são usadas de uma maneira particularmente vantajosa, em conexão com máquinas eletromagnéticas e elétricas, em particular máquinas síncronas de corrente rotativa, em ranhuras de estator correspondentes.

[0039] Pode ser útil, quando a bobina eletrotécnica na etapa B é modelada, de maneira a ocupar pelo menos 95% do volume de um corpo que tem o mesmo contorno interno ou externo. Nesta variante é possível alcançar uma alta densidade de torção, quando a bobina é usada no campo de máquinas elétricas.

[0040] Pode ser de vantagem quando o centro da área do corte transversal do pelo menos um enrolamento, é deslocado na etapa B na direção radial para dentro ou para fora, em relação ao eixo da bobina. Este deslocamento do material da bobina vantajosamente serve para reduzir ou eliminar chanfros de desmoldagem, e desse modo aumentar o fator de preenchimento da ranhura, ou a densidade da torsão que pode ser realizada com a bobina.

[0041] Um aspecto adicional da presente invenção refere-se a uma bobina eletrotécnica, produzida de acordo com o método, de acordo com uma das variantes anteriores.

[0042] Um aspecto adicional da presente invenção refere-se a uma máquina eletromagnética ou uma elétrica, preferivelmente uma máquina síncrona, preferivelmente uma máquina síncrona de corrente rotativa, com pelo menos uma bobina de acordo com a variante anterior.

[0043] Desenvolvimentos adicionais vantajosos da presente invenção, seguem a partir de quaisquer combinações das características descritas nas reivindicações, figuras e na descrição. Termos e Definições Bobina eletrotécnica

[0044] No contexto da presente invenção, uma bobina é percebida como sendo um componente da engenharia elétrica: Bobinas de acordo com a invenção são, desse modo, apropriadas para quaisquer aplicações na engenharia elétrica, por exemplo, na fabricação de máquina elétrica, especialmente na fabricação de motores elétricos e geradores elétricos. Bobinas de acordo com a invenção são também referidas como bobinas eletrotécnicas a seguir.

[0045] Tais bobinas são um dos componentes mais importantes da engenharia elétrica. Elas desempenham uma ampla faixa de funções em circuitos elétricos e aplicações eletromecânicas. No campo de engenharia elétrica, as bobinas são um componente funcional essencial do motor. Dependendo da classe e do design do motor, as bobinas têm geometrias diferentes, formas de enrolamentos e números de enrolamentos.

[0046] O raio e/ou o espaçamento e/ou a forma do corte transversal e/ou a área de corte transversal do pelo menos um enrolamento da bobina, é preferivelmente constante sobre pelo menos uma secção do meio, entre as secções axial e finais da bobina, ou sobre a bobina inteira. O número de enrolamentos pode ser selecionado arbitrariamente.

[0047] A bobina é preferivelmente feita de um material moldável, eletricamente condutivo tais como alumínio, prata, cobre ou uma liga.

[0048] A bobina é preferivelmente reta, convexa, côncava, cônica, rotativamente simétrica ou não rotativamente simétrica.

[0049] A bobina eletrotécnica é produzida, por exemplo, de acordo com o método descrito em EP 2 387 135 A2, em particular de acordo com o método de acordo com uma das reivindicações 1 a 6 do EP 2 387 135 A2, ou é uma bobina eletrotécnica descrita no EP 2 387 135 A2, em particular uma bobina eletrotécnica de acordo com uma das reivindicações 7 a 12 do EP 2 387 135 A2. Modelagem

[0050] O termo modelagem é para ser entendido como modelagem de plástico, a menos de alguma coisa mais seja explicitamente mencionada. Calibragem

[0051] O termo "calibragem" refere-se à forma da bobina no contorno final, a menos que alguma coisa mais seja explicitamente mencionada. A etapa de calibragem preferivelmente inclui compactar a fundição e o material da bobina curada, e/ou suavizando irregularidades da superfície, e/ou separando o canal de corrida na etapa do processo. Eixo da bobina

[0052] O eixo da bobina é preferivelmente o eixo longitudinal da bobina, ou o eixo ao redor do qual o pelo menos um enrolamento da bobina se enrola, e é preferivelmente uma linha reta. Corte transversal

[0053] A vista seccional que representa o corte transversal do pelo menos um enrolamento, é preferivelmente em um plano circundando o eixo da bobina, a menos que explicitamente declarado de outra maneira. Centro da área

[0054] O centro da área da forma do corte transversal do perfil extrudado, é o centro geométrico de gravidade da forma do corte transversal. Matematicamente, isto corresponde a calcular a média de todos os pontos, dentro da forma de corte transversal. Em casos simples, o centro da área pode ser obtido através de considerações geométricas, ou geralmente calculado pela integração, usando métodos matemáticos. Os métodos de geometria analítica são usados para descrever os corpos.

Eixo de enrolamento

[0055] O eixo de enrolamento preferivelmente corresponde ao centro das dimensões externas máximas do corte transversal do pelo menos um enrolamento, ou o centro do menor retângulo dentro do qual o corte transversal do pelo menos um enrolamento se ajusta. No caso de uma forma de corte transversal retangular, o centro da área coincide com o eixo de enrolamento. No caso de um corte transversal triangular ou trapezoide, o centro da área é afastado, a partir do eixo de enrolamento, cada vez na direção do lado mais largo do corte transversal. O eixo de enrolamento (imaginário) se enrola helicoidalmente ao redor do eixo de bobina (imaginário).

Chanfro de desmoldagem

[0056] Por motivos de produção, é vantajoso ter chanfros de desmoldagem em peças de fundição. O tipo e tamanho dos chanfros de desmoldagem dependem do processo de fundição selecionado. Nas bobinas de fundir, estes levam a uma redução no fator de enchimento da ranhura, e têm um efeito negativo sobre a dissipação do calor. O chanfro de desmoldagem corresponde ao ângulo em que o lado superior e/ou o lado inferior do corte transversal de um enrolamento da bobina funde na etapa A, encerra com um plano circundando o eixo da bobina perpendicularmente.

Breve descrição dos desenhos

[0057] A Figura 1 mostra uma vista seccional esquemática de uma bobina eletrotécnica, fundida e curada com quatro enrolamentos e espaçamento constante, os cortes transversais dos enrolamentos afinando (adelgaçando) para fora na direção radial, em relação ao eixo da bobina e sendo em forma de trapézios isósceles.

[0058] A Figura 2 mostra uma vista esquemática de uma ferramenta de pressão de duas partes, com uma perfuradora rotativamente simétrica, como parte superior, e um molde rotativamente simétrico como parte inferior.

[0059] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de uma bobina eletrotécnica, disposta na ferramenta de pressão, e apoiada radialmente no lado de dentro, e radialmente no lado de fora pela ferramenta de pressão, no estado anterior à modelagem, o espaçamento da bobina sendo abandonado para propósitos de representação.

[0060] A Figura 4 mostra uma vista esquemática da bobina eletrotécnica disposta na ferramenta de pressão, e apoiada radialmente no interior, e radialmente do lado de fora no estado depois da moldagem, os cortes transversais dos enrolamentos sendo projetados para ser substancialmente retangulares, e o espaçamento da bobina sendo abandonado para propósitos de representação.

[0061] A Figura 5 mostra, em uma vista esquemática, a mudança no corte transversal do enrolamento, causada pela modelagem da bobina, começando a partir da forma de um trapézio isósceles (linha de contorno contínua) em uma forma retangular (linha de contorno pontilhada), como também o deslocamento associado do centro da área de corte transversal do enrolamento na direção radial para fora, em relação ao eixo da bobina.

Descrição detalhada da modalidade preferida

[0062] A modalidade preferida da presente invenção está descrita em detalhes abaixo, usando as figuras em anexo. A pessoa versada na técnica compreende que as características descritas em conexão com a modalidade, não têm que ser realizadas em sua totalidade, a fim de realizar as reivindicações da invenção, mas podem também ser realizadas independentemente umas das outras em outras configurações. Em particular, algumas das características descritas na modalidade podem ser omitidas, ou outras características podem ser adicionadas.

[0063] Na preparação para a fundição da bobina 1 na etapa A, a geometria final da bobina eletrotécnica 1 é projetada, por exemplo usando CAD. Dependendo da aplicação concreta o número, raio, espaçamento, forma do corte transversal e área de corte transversal dos enrolamentos da bobina, são determinados e a geometria da bobina é definida no estado de instalação, dependendo do espaço de instalação disponível. É evidente que o número, raio, espaçamento, forma do corte transversal e área do corte transversal dos enrolamentos da bobina podem ser trocados e serão, desde que isto não contradiga o ensinamento reivindicado. A modalidade descrita se refere a um método para a produção de uma bobina eletrotécnica 1, com quatro enrolamentos correndo ao redor do eixo da bobina A.

[0064] Com base na geometria final, a geometria de fundição da bobina eletrotécnica 1 é projetada com o inverso do processo de modelagem simulado na etapa B, e em consideração aos chanfros de desmoldagem e encolhimento (redução) do material. A distância entre os enrolamentos da bobina 1 é definida pelo grau de modelagem viável, os requisitos de fundição técnica e o tipo de aplicação do isolamento.

[0065] Na etapa A1 do processo de produção, um molde negativo reaproveitável é fornecido. Para este propósito, um modelo positivo é encaixado em um meio de encaixar, tal como areia ou material metálico, ou material de carga, o modelo positivo sendo removido novamente, depois de deixar sua marca no meio embutido, ou permanecendo como um molde perdido no meio embutindo.

[0066] A fundição do material de bobina no molde negativo na etapa A2, é realizada apoiada pela gravidade e preferivelmente pressão, por exemplo, sob uma atmosfera de gás protetora, enquanto o molde negativo pode ser submetido à pressão negativa. A bobina 1 de acordo com a invenção, pode ser produzida em particular na fundição de precisão, fundição centrífuga, fundição a vácuo ou fundição de pressão baixa.

[0067] Depois de curar o material de bobina fundida no molde negativo (etapa A3), a bobina 1 curada e refrigerada é removida do molde negativo (etapa A4), livre de quaisquer resíduos do meio embutido e limpa (etapa A5) e, se necessário, ligeiramente recozida em preparação para a modelagem subsequente na etapa B (etapa A6).

[0068] O isolamento elétrico dos enrolamentos da bobina 1 (etapa A7) pode opcionalmente ser realizado antes ou depois da bobina 1 ter sido modelada na etapa B, e é realizado, por exemplo, por imersão da bobina 1 no verniz de isolamento, por exemplo, no processo de CVD ou PVD, ou por revestir ou forrar a mesma com uma camada de isolamento.

[0069] Uma vista secional esquemática de uma bobina eletrotécnica 1 exemplar, que foi produzida na tecnologia de fundição na sequência das etapas A1 a A7/A8, é mostrada na Figura 1. A vista seccional mostrada ali corre ao longo do eixo da bobina A, ou em um plano que contém o eixo da bobina A. Na vista mostrada na Figura 1, a bobina 1 compreende um contorno interno ou externo cilíndrico, e um total de quatro enrolamentos com uma forma de corte transversal constante, em que o espaçamento ou distância dos enrolamentos, uns dos outros ao longo do eixo de bobina A, é reduzido para um mínimo, de conformidade com as possibilidades de fundição técnica. O corte transversal Q de cada enrolamento afunila para fora na direção radial, em relação ao eixo da bobina A, e é na forma de um trapézio isósceles, os lados de base paralelos do qual estão alinhados em paralelo ao eixo da bobina A, e os ângulos internos do qual respectivamente têm o mesmo tamanho no mesmo lado da base paralela.

[0070] A Figura 5 mostra em uma linha de contorno contínua na forma Q, do corte transversal de um enrolamento da bobina 1, antes do processo de modelagem realizado na etapa B. Por exemplo, o ângulo a que o lado superior e o lado inferior do corte transversal Q, do enrolamento da bobina 1 lançam na etapa A, circundam com um plano E interceptando o eixo da bobina A perpendicularmente, é por exemplo 1,5° e corresponde aos chanfros de desmodelagem do enrolamento. Em relação a um eixo de enrolamento que define o cento da retângulo menor, no qual o corte transversal Q do enrolamento se encaixa, o centro da área FS, do corte transversal Q não deformado do enrolamento, é afastado radialmente para dentro na direção do eixo da bobina A.

[0071] A modelagem realizada na etapa B troca o corte transversal Q' dos enrolamentos da bobina 1, de tal maneira que o centro da área FS' do corte transversal Q' trocado, é deslocado em relação ao eixo da bobina A, na direção radial em relação ao centro da área FS do corte transversal Q não trocado.

[0072] Na etapa B1, uma ferramenta de modelagem de duas partes 2, 3, mostrada esquematicamente na Figura 2, com uma perfuradora 2 rotativamente simétrica 2 como uma parte superior, e um molde 3 rotativamente simétrico, quando a parte inferior é provida para esta finalidade. A perfuradora 2 e o molde 3 em um estado montado, formam uma cavidade emparelhada para os contornos interno e externo da bobina 1 para receber a bobina 1.

[0073] Quando a bobina 1 é disposta na cavidade da ferramenta de modelagem 2, 3 (etapa B2), a perfuradora 2 é localizada radialmente no lado de dentro, e o molde 3 é localizado radialmente no lado de fora da bobina 1. Esta condição é mostrada esquematicamente na Figura 3.

[0074] A parti do estado esquemático mostrado na Figura 3, a perfuradora 2 é movida ao longo do eixo da bobina A na etapa B3, dessa maneira reduzindo o volume da cavidade e introduzindo o molde 3.

[0075] A modelagem de plástico da bobina 1 é realizada como nas etapas B4 e B5, por comprimir a bobina 1 ao longo do eixo da bobina A. A perfuradora 2 imerge a partir de cima no molde 3, e nivela as áreas cônicas dos enrolamentos da bobina 1. Os enrolamentos da bobina 1 são pressionados uns contra os outros começando radialmente no lado de dentro, de maneira que o material da bobina é deslocado para fora, na direção radial R, em relação ao eixo da bobina A, até os intervalos entre os enrolamentos ser reduzidos ou eliminados. Durante o processo de modelagem, o corte transversal Q, Q' dos enrolamentos é trocado, de tal maneira que o ângulo a em que os lados superior e inferior do corte transversal Q, Q' respectivamente circundam com um plano E interceptando o eixo da bobina A, é reduzido perpendicularmente para 0°, ou reduzido por 1,5 em comparação ao estado não deformado. Esta mudança no corte transversal do enrolamento, faz o centro da área FS, FS' do corte transversal Q, Q', ser deslocado na direção radial R, em relação ao eixo da bobina A. O rádio RFS'do centro da área FS' depois da modelagem, é maior do que o rádio RFS do centro da área antes da modelagem. O corte transversal Q' deformado do enrolamento da bobina 1 depois da etapa B, é mostrado na Figura 5 em uma linha pontilhada. A modelagem realizada na etapa B comprime a bobina 1, de tal maneira que ocupa pelo menos 95% do volume de um corpo com o mesmo contorno interno e externo.

[0076] No percurso da modelagem, por exemplo, um canal de corrida da bobina 1 pode ser suspenso em uma etapa B6, e/ou uma área de conexão para contato elétrico da bobina 1 pode, por exemplo, ser formada gravando em relevo na etapa B7.

[0077] Na etapa B8, por exemplo, a bobina 1 é calibrada para o contorno final, pela perfuradora 2 formando a bobina 1 radialmente no lado de dentro, e na extremidade axial superior no contorno final, enquanto o molde 3 forma a bobina 1 radialmente no lado de fora e extremidade axial inferior do contorno final. Durante a calibragem, irregularidades da superfície são suavizadas.

[0078] Se ainda não realizado antes, o isolamento elétrico dos enrolamentos da bobina 1 é realizado na etapa B9.

[0079] Os efeitos e vantagens da invenção podem ser resumidos como a seguir:

[0080] A vantagem mais importante é a eficiência econômica da fabricação da modelagem das bobinas, com baixo uso de equipamentos de produção. Além disso, existem as vantagens a seguir:

[0081] - O uso de ferramentas reutilizáveis é possível durante a técnica de produção de modelagem do pré-formado, uma vez que grandes chanfros de desmoldagem podem ser usados

[0082] - Isto resulta em produtividade máxima, devido à sequência de produção contínua

[0083] - Melhoramento da qualidade da superfície para revestimento subsequente

[0084] - Redução de porosidades residuais na bobina de fundição

[0085] - Aumentando o fator de enchimento da ranhura

[0086] - Melhoramento adicional da via de dissipação de calor

[0087] - Redução da espessura de enrolamento mínima possível, em comparação com a fundição da bobina no contorno final

[0088] - Estabelecimento de tolerâncias geométricas estreitas

[0089] - Estabilidade de processo alta

[0090] - Combinação com outras etapas do processo tais como o corte de sistema do canal de corrida

[0091] - Combinação com os processos de estampagem/formação das áreas de conexão para contato elétrico

[0092] A invenção também se aplica aos materiais revestidos, em que uma etapa de isolamento subsequente não é necessária.

[0093] A pré-forma é produzida por formação primária. Usando amostras de solo (testando material destrutivo) em cortes transversais de enrolamento, pode ser comprovado se uma bobina, ou sua pré- forma, foi produzida por moldagem.

[0094] A prova da produção de fundição técnica da pré-forma pode ser estabelecida com base em defeitos distintos e que ocorrem sempre (poros, óxidos, possivelmente também estrutura se extinguindo na superfície) na estrutura de fundição.

[0095] O campo de aplicação da invenção diz respeito às bobinas para motores elétricos, que são produzidas em massa. Uma vez que acionamentos elétricos e geradores mostram um volume de vendas aumentando firmemente, e constantemente aumentando a penetração de diferentes indústrias, todas as áreas de engenharia automotora, engenharia mecânica, navegação, aviação como também áreas do consumidor são incluídas. Lista de sinais de referência 1 bobina 2 perfuradora 3 molde a ângulo entre os lados superior/inferior do corte transversal, e plano perpendicular para o eixo da bobina A eixo da bobina E plano perpendicular ao eixo da bobina FS centro da área (antes da modelagem) FS' centro da área (depois da modelagem) Q corte transversal do enrolamento (antes da modelagem) Q' corte transversal do enrolamento (depois da modelagem) R direção radial RFS raio do centro da área (antes da modelagem) RFS'raio do centro da área (depois da modelagem)

Claims

1. Método para produzir uma bobina eletrotécnica (1), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas: a. Etapa A: fundir uma bobina eletrotécnica (1) com pelo menos um enrolamento que corre sobre um eixo da bobina, em que um corte transversal (Q, Q'), do pelo menos um enrolamento da bobina (1) fundido na etapa A, afunila para dentro ou para fora na direção radial (R), em relação ao eixo da bobina (A); b. Etapa B: modelar a bobina (1), dessa maneira trocando o corte transversal (Q, Q') do pelo menos um enrolamento, de maneira que o centro da área (FS, FS') do corte transversal (Q, Q') de pelo menos um enrolamento, é deslocado pelo menos parcialmente na direção radial (R), em relação ao eixo da bobina (A).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa A compreende pelo menos uma das subetapas a seguir: a. Etapa A1: fornecer um molde negativo preferivelmente reutilizável, preferivelmente embutir um modelo positivo em um meio de embutir, por exemplo, de material de areia ou metálico, em que o modelo positivo é particularmente preferivelmente removido novamente, depois de uma impressão no meio de embutir, ou permanece como um molde perdido no meio de embutir. b. Etapa A2: fundir o material de bobina no molde negativo, preferivelmente suportado pela gravidade e/ou pressão, preferivelmente quando o molde negativo é submetido à pressão negativa, e/ou em uma atmosfera de gás protetor, particularmente preferivelmente em fundição de precisão, fundição centrífuga, fundição a vácuo ou fundição de pressão baixa. c. Etapa A3: curar o material de bobina de fundição no molde negativo. d. Etapa A4: remover a bobina (1) do molde negativo. e. Etapa A5: limpar a bobina (1). f. Etapa A6: recozer suavemente a bobina (1). g. Etapa A7: isolar eletricamente o pelo menos um enrolamento da bobina (1), preferivelmente por imersão da bobina (1) no verniz de isolamento, ou por revestir ou forrar com uma camada de isolamento.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa B compreende pelo menos uma das subetapas a seguir: a. Etapa B1: fornecer uma ferramenta de modelagem de múltiplas partes (2, 3), que em um estado composto forma uma cavidade para receber a bobina (1), em que a cavidade é preferivelmente emparelhada ao contorno interno e/ou ao contorno externo da bobina (1), em que preferivelmente uma perfuradora (2) forma uma parte superior da ferramenta de modelagem (2, 3), e/ou um molde (3) forma uma parte inferior da ferramenta de modelagem (2, 3). b. Etapa B2: dispor a bobina (1) na ferramenta de modelagem (2, 3), preferivelmente de tal maneira que a bobina (1) suporta radialmente no lado de dentro, e/ou radialmente no lado de fora contra a ferramenta de modelagem (2, 3), em que preferivelmente a bobina (1) se apoia radialmente no lado de dentro contra a perfuradora (2), e/ou suporta radialmente no lado de fora contra o molde (3). c. Etapa B3: mover pelo menos duas partes da ferramenta de modelagem de múltiplas partes (2, 3), em relação umas às outras, ao longo do eixo da bobina (A), enquanto reduz o volume da cavidade, em que preferivelmente a perfuradora (2) introduz o molde (3) ao longo do eixo da bobina (A). d. Etapa B4: modelar a bobina (1) por comprimir a bobina (1) ao longo do eixo da bobina (A), em que preferivelmente os enrolamentos da bobina (1) são pressionados uns contra os outros, começando radialmente na parte de dentro, de maneira que o material da bobina é deslocado para fora na direção radial (R), em relação ao eixo da bobina (A), preferivelmente de tal maneira que os intervalos entre os enrolamentos são reduzidos ou eliminados. e. Etapa B5: trocar o corte transversal (Q, Q') de pelo menos um enrolamento, preferivelmente durante a etapa B4, de maneira que um ângulo (a), que o lado superior e/ou o lado inferior do corte transversal (Q, Q') circunda com um plano (E) interceptando o eixo da bobina (A), perpendicularmente troca e/ou diminui por pelo menos 1°, 1,5°, 2°, 2,5°, 3°, 4° ou 5°, em relação ao estado não deformado. f. Etapa B6: cortar um canal de corrida da bobina (1). g. Etapa B7: formar pelo menos uma região de conexão para um contato elétrico da bobina (1), preferivelmente por estampa. h. Etapa B8: calibrar a bobina (1) para contorno final, em que preferivelmente a ferramenta de modelagem (2, 3) calibra a bobina (1) radialmente no lado de dentro e/ou radialmente no lado de fora, e/ou na extremidade axial superior e/ou inferior, em relação ao eixo da bobina (A), em que particularmente preferivelmente a perfuradora (2) calibra a bobina (1) radialmente no lado de dentro, e/ou na extremidade axial superior, e/ou o molde (3) calibra a bobina (1) radialmente no lado de fora, e/ou na extremidade axial inferior. i. Etapa B9: isolar eletricamente o pelo menos um enrolamento da bobina (1), preferivelmente mergulhando a bobina (1) no verniz de isolamento, ou revestindo ou forrando a mesma com uma camada de isolamento.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o corte transversal (Q, Q') do pelo menos um enrolamento da bobina (1) fundido na etapa A, é poligonal e/ou cônico e/ou trapezoidal, preferivelmente poligonal isósceles e/ou cônico e/ou trapezoidal.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um ângulo (a), que o lado superior e/ou o lado inferior do corte transversal (Q, Q') do pelo menos um enrolamento da bobina (1), fundido na etapa A, circunda com um plano (E) interceptando o eixo da bobina (A) perpendicularmente, é pelo menos 1°, 1,5°, 2°, 2,5°, 3°, 4° ou 5°.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o contorno interno e/ou o contorno externo da bobina (1), obtido depois da etapa A e/ou depois da etapa B, corresponde/correspondem à superfície lateral de um cilindro, cuboide, cone truncado ou pirâmide truncada.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a bobina eletrotécnica (1) é formada na etapa B, de maneira a ocupar pelo menos 95% do volume de um corpo que tem o mesmo contorno interno e externo.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o centro de área (FS, FS') do corte transversal (Q, Q'), do pelo menos um enrolamento, é deslocado na etapa B na direção radial (R) para dentro ou para fora, em relação ao eixo da bobina (A).