BRPI0507268B1 - método de inserção de uma bobina ondulada em um estator de máquina elétrica giratória polifásica - Google Patents

Abstract

método de inserção de uma bobina ondulada em um estator de máquina elétrica giratória polifásica, e, estator de máquina elétrica giratória polifásica a invenção se refere a um método de inserção de uma bobina ondulada em um estator de alternador, que compreende as seguintes etapas: 1/ conformação de cada enrolamento (70), em uma sucessão de ameias (71) que compreendem dois ramos lateriais destinados a ser inseridos cada um deles em uma posição de recepção de um entalhe; 2/ colocação no lugar dos enrolamentos (70) em uma ferramenta de inserção (80); 3/ inserção das espiras (73) nos entalhes (30) do estator em ordem inversa à ordem de enrolamento; os enrolamentos (70) sendo enrolados em torno da ferramenta de inserção (80) ao mesmo tempo, as espiras (73) que se sucedem em uma ordem determinada de enrolamento pertencendo alternativamente aos diferentes enrolamentos (70).

Description

“MÉTODO DE INSERÇÃO DE UMA BOBINA ONDULADA EM UM ESTATOR DE MÁQUINA ELÉTRICA GIRATÓRIA POLIFÁSICA” Campo da invenção [0001] A invenção se refere em geral às máquinas elétricas giratórias do tipo polifásico, tais como os alternadores ou os alternadores-motores de arranque de veículos automóveis.

[0002] Mais precisamente,a invenção se refere de acordo com um primeiro aspecto a um método de inserção de uma bobina ondulada em um estator de máquina elétrica giratória, tal como um alternador ou um alternador-motor de arranque de veículo automóvel, o estator compreendendo uma pilha de chapas perfurada centralmente e que apresenta um eixo de simetria e entalhes axialmente transpassantes dispostos em uma face radialmente interna da pilha de chapas, esses entalhes oferecendo uma pluralidade de posições de recepção escalonadas radialmente, a bobina compreendendo uma pluralidade de enrolamentos de fase constituídos cada um deles por um fio contínuo eletricamente condutor, o método compreendendo as seguintes etapas: 1/ conformação de cada enrolamento, o fio desse último sendo conformado em uma sucessão de ameias ligadas por segmentos de ligação, cada ameia compreendendo dois ramos laterais em frente um ao outro destinados a ser inseridos cada um deles em uma posição de recepção de um entalhe, e um ramo de topo que liga os dois ramos laterais; 2/ colocação no lugar dos enrolamentos em uma ferramenta de inserção; 3/ inserção das espiras nos entalhes do estator.

Estado da técnica [0003] Métodos desse tipo são conhecidos pela técnica anterior por exemplo através do documento US A 4 864 715. Nesse documento cada enrolamento de fase compreende várias espiras e as fases são colocadas sucessivamente em uma ferramenta de inserção em forma de roda receptora, e depois inseridas nos entalhes da pilha de chapas com o auxílio de uma ferramenta que compreende órgãos expulsores conformados para serem deslocáveis radialmente. A inserção é realizada fase por fase.

[0004] Será notado que a roda receptora tem uma espessura sensivelmente igual à espessura do estator.

[0005] Os estatores formados por esse método apresentam dos dois lados da pilha de chapas novelos muito densos, que oferecem uma grande resistência à circulação do ar. Por outro lado, os novelos são não simétricos, um dos novelos tendo uma altura axial superior àquela do outro novelo, o que também é desfavorável para a circulação do ar de resfriamento desses novelos.

[0006] Por outro lado, a taxa de enchimento dos entalhes, quer dizer a relação entre a seção do fio condutor nu, usualmente feito de cobre. E a seção completa do entalhe no qual é montado um isolante de entalhe intervindo entre as bordas dos entalhes e os fios, é maior mas os esforços necessários para a inserção dos fios condutores nos entalhes são muito grandes e podem, em certas condições, prejudicar a qualidade do produto pois as interações entre os fios condutores são numerosas e divergentes.

[0007] Mais precisamente a fase inserida por último deve empurrara as fases inseridas precedentemente. Os esforços são mal transmitidos de uma fase para a outra.

[0008] Em certas condições isso pode ser prejudicial à qualidade do produto. Objeto da invenção [0009] Nesse contexto,a presente invenção tem como objetivo corrigir os defeitos mencionados acima.

[0010] Com essa finalidade, o método da invenção, por outro lado de acordo com a definição genérica que dá dele o preâmbulo acima, é essencialmente caracterizado pelo fato de que a etapa 2/ de colocação no lugar dos enrolamentos é realizada em uma ferramenta de inserção cilíndrica, cada enrolamento constituindo várias espiras em torno da ferramenta de inserção, essas espiras se sobrepondo em uma ordem determinada, e pelo fato de que os enrolamentos são enrolados em torno da ferramenta de inserção ao mesmo tempo, as espiras que se sucedem na dita ordem determinada de enrolamento pertencendo alternativamente aos diferentes enrolamentos.

[0011] De acordo com uma característica a etapa 3/ de inserção das espiras nos entalhes do estator é realizada em ordem inversa à ordem de enrolamento, os ramos laterais dessas espiras ocupando progressivamente posições radialmente mais interiores.

[0012] Graças à invenção é possível inserir todas as fases ao mesmo tempo e aumenta-se ainda mais a taxa de enchimento dos entalhes pois notadamente o posicionamento dos ramos laterais nos entalhes é bem controlado durante a transferência das espiras da ferramenta de inserção para os entalhes do estator.

[0013] Por outro lado a mesma ferramenta de inserção pode ser utilizada para estatores que têm uma pilha de chapas de comprimento diferente.

[0014] Em um modo de realização possível da invenção, a ordem de enrolamento compreende uma sucessão de seqüências idênticas, cada seqüência sendo constituída por uma espira de cada enrolamento.

[0015] De acordo com uma outra característica vantajosa, as ameias se estendem na ferramenta de inserção em planos respectivos paralelos ao eixo de simetria da ferramenta de inserção, ou pouco inclinados em relação a esse eixo.

[0016] Além disso, a etapa 3/ de inserção dos enrolamentos nos entalhes é realizada por deslocamento da ferramenta de inserção ao longo do eixo de simetria do estator, quer dizer axialmente.

[0017] Vantajosamente, os ramos laterais de uma mesma ameia são sensivelmente retos e mutuamente paralelos.

[0018] De preferência, os ramos de topo das ameias são arqueados e formam um novelo de um primeiro lado axial do estator.

[0019] Do mesmo modo, os segmentos de ligação ligam dois ramos laterais respectivos de duas ameias próximas ao longo do fio e apresentam uma forma arqueada, esses segmentos formando um novelo de um segundo lado axial do estator oposto ao primeiro. Graças à invenção é possível obter novelos não simétricos ou simétricos com passagens de ar entre o interior e o exterior dos novelos.

[0020] De acordo com uma outra característica vantajosa, os ramos de topo e/ou os segmentos de ligação formados na etapa 1/ apresentam alturas crescentes ou decrescentes ao longo dos enrolamentos para obter uma boa taxa de enchimento dos entalhes.

[0021] Nesse caso, as espiras cujos ramos laterais são inseridos em posições radialmente exteriores de fundos de entalhes apresentam ramos de topo e/ou segmentos de ligação de alturas relativamente maiores do que as espiras cujos ramos laterais ocupam posições radialmente interiores.

[0022] De acordo com mais uma outra característica vantajosa, o método compreende depois da etapa 3/ uma etapa 4/ de conformação dos novelos por inclinação dos segmentos de ligação e/ou dos ramos de topo para o interior.

[0023] Alternativamente, ele compreende depois da etapa 3/ uma etapa 4/ de conformação dos novelos por inclinação dos segmentos de ligação e/ou dos ramos de topo para o exterior.

[0024] Por outro lado, será notado que o método compreende, entre as etapas 1/ e 2/, uma etapa 1 V de conformação local do fio em zonas desse fio destinadas a cruzar outros fios, ou outras zonas do mesmo fio, uma vez que os enrolamentos estão inseridos no estator.

[0025] De preferência, a conformação local do fio consiste em deformar localmente a seção do fio, ou em curvar localmente o fio.

[0026] Nesse caso, a conformação local é realizada por pinçamento, matrizagem, ou recartilhamento.

[0027] Vantajosamente, o fio apresenta uma seção redonda, os entalhes apresentando uma largura circunferencial múltipla do diâmetro do fio.

[0028] Em um modo de realização possível, os entalhes apresentam uma largura circunferencial que corresponde ao diâmetro do fio, o ramo que ocupa a posição mais radialmente interior sendo deformado por alargamento de acordo com uma direção circunferencial de maneira a manter os ramos que ocupam as outras posições no interior do entalhe.

[0029] Em um outro modo de realização possível, os entalhes apresentam uma largura circunferencial igual a pelo menos dois diâmetros do fio e apresentam de um lado radialmente interno uma abertura parcialmente obturada de dois lados opostos por dois dentes axiais, os ramos que ocupam os entalhes sendo mantidos no interior desse último por um calço plano apoiado sobre os dentes de um lado interior do entalhe.

[0030] Além disso, os entalhes apresentam uma profundidade radial múltipla do diâmetro do fio.

[0031] Finalmente, a bobina pode ser de tipo ondulado simples ou de tipo ondulado repartido.

[0032] De acordo com um segundo aspecto, a invenção se refere a um estator de máquina elétrica giratória polifásica, tal como um alternador ou um alternador-motor de arranque de veículo automóvel, esse estator compreendendo uma pilha de chapas perfurada centralmente que apresenta um eixo de simetria, entalhes transpassantes axialmente disposto em uma face radialmente interna da pilha de chapas que oferecem cada um deles uma pluralidade de posições de recepção escalonadas radialmente, e uma bobina que compreende uma pluralidade de enrolamentos de fase constituídos cada um deles por um fio contínuo eletricamente condutor; o fio de cada enrolamento sendo conformado em uma sucessão de ameias ligadas por segmentos de ligação, cada ameia compreendendo dois ramos laterais em frente um ao outro que vêm se inserir cada um deles em uma posição de recepção de um entalhe, e um ramo de topo que liga os dois ramos laterais; cada enrolamento constituindo várias espiras em torno do estator; as espiras dos enrolamentos sendo inseridas nos entalhes em uma ordem determinada, os ramos laterais dessas espiras ocupando progressivamente posições radialmente mais interiores; caracterizado pelo fato de que as espiras que se sucedem na dita ordem determinada pertencem alternativamente aos diferentes enrolamentos.

[0033] Vantajosamente, a ordem determinada compreende uma sucessão de seqüências idênticas, cada seqüência sendo constituída por uma espira de cada enrolamento.

[0034] De preferência, os ramos laterais de uma mesma ameia são sensivelmente retos e mutuamente paralelos.

[0035] Por exemplo, os ramos de topo das ameias são arqueados e formam um novelo de um primeiro lado axial do estator.

[0036] Além disso, os segmentos de ligação ligam dois ramos laterais respectivos de duas ameias próximas ao longo do fio e apresentam uma forma arqueada, esses segmentos formando um novelo de um segundo lado axial do estator oposto ao primeiro.

[0037] De acordo com uma variante de realização, os segmentos de ligação e/ou os ramos de topo que constituem os novelos são inclinados para o interior.

[0038] Alternativamente, os segmentos de ligação e/ou os ramos de topo que constituem os novelos são inclinados para o exterior.

[0039] De preferência, o fio é conformado localmente em zonas desse fio que cruzam outros fios ou outras zonas do mesmo fio.

[0040] Nesse caso, a conformação local do fio consiste em deformar localmente a seção do fio ou outras zonas do mesmo fio.

[0041] Nesse caso, a conformação local do fio consiste em deformar localmente a seção do fio, ou em curvar localmente o fio.

[0042] Vantajosamente, a conformação local é realizada por pinçamento, matrizagem, ou recartilhamento.

[0043] De acordo com uma outra característica vantajosa, o fio apresenta uma seção redonda, os entalhes apresentando uma largura circunferencial múltipla do diâmetro do fio.

[0044] Em uma variante de realização, os entalhes apresentam uma largura circunferencial que corresponde ao diâmetro do fio, o ramo que ocupa a posição mais radialmente interior sendo deformado por alargamento de acordo com uma direção circunferencial de maneira a manter os ramos que ocupam as outras posições no interior do entalhe.

[0045] Em uma outra variante de realização, os entalhes apresentam uma largura circunferencial igual a pelo menos dois diâmetros do fio e apresentam de um lado radialmente interno uma abertura parcialmente obturada de dois lados opostos por dois rebentes axiais, os ramos que ocupam os entalhes sendo mantidos no interior desse último por um calço plano apoiado sobre os rebentes de um lado interior do entalhe.

[0046] Além disso, os entalhes apresentam uma profundidade radial múltipla do diâmetro do fio.

[0047] Finalmente, a bobina pode ser de tipo ondulado simples ou de tipo ondulado repartido.

[0048] Naturalmente todas as características precitadas podem estar presentes isoladamente ou em combinação.

Breve descrição dos desenhos [0049] Outras características e vantagens da invenção se destacarão claramente da descrição que é feita da mesma abaixo, a título indicativo e de nenhuma forma limitativo, em referência às figuras anexas, entre as quais: [0050] As figuras 1A e 1B são vistas axiais de uma parte de um estator, respectivamente obtido de acordo com o método da técnica anterior e de acordo com o método da invenção, [0051] As figuras 2A e 2B são vistas em perspectiva dos estatores das figuras 1A e 1B, [0052] A figura 3 é uma representação esquemática desenvolvida de um enrolamento de fase do estator das figuras 1B e 2B, depois de conformação na etapa 1/, [0053] A figura 4 é uma representação esquemática desenvolvida de três enrolamentos de fase do estator das figuras 1B e 2B, que mostra as zonas de cruzamento desses três enrolamentos no estator depois de inserção, os círculos indicando as zonas de conformação local, [0054] A figura 5 é uma vista de lado da ferramenta de inserção depois de colocação no lugar dos enrolamentos nessa ferramenta na etapa 2/, [0055] A figura 6 é uma vista em perspectiva de acordo com a flecha VI da figura 5, [0056] As figuras 7A e 7B são representações esquemáticas que ilustram a etapa 3/ de inserção das espiras nos entalhes do estator por deslocamento axial da ferramenta de inserção, [0057] A figura 8 é uma vista de lado da pilha de chapas e da ferramenta de inserção na etapa 3/, [0058] A figura 9 é uma vista em perspectiva de acordo com a flecha IX da figura 8, [0059] A figura 10 é uma vista esquemática de lado de um estator obtido de acordo com a invenção, e [0060] As figuras 11 A, 11B e 11C são representações esquemáticas das seções respectivamente de um entalhe de um estator da invenção de largura que corresponde a um diâmetro de fio, a dois diâmetros de fio e de um entalhe de um estator da técnica anterior.

Descrição de exemplos de realizações da invenção [0061] O método de inserção é adaptado para uma bobina ondulada 50 a inserir em um estator 1 de alternador ou de alternador-motor de arranque de veículo automóvel.

[0062] O estator 1 compreende no conjunto de realização um corpo sob a forma de uma pilha de chapas 10 cilíndrica que apresenta um eixo de simetria axial 20 (figura 10), e entalhes axiais 30 dispostos em uma face radialmente interna 11 da pilha de chapas 10. Os entalhes 30 são separados uns dos outros por nervuras axiais 35 chamadas de dentes (figuras 11 A, 11B).

[0063] Esses entalhes 30 atravessam axialmente de um lado ao outro a pilha de chapas 10 perfurada centralmente pois eles se estendem em todo o comprimento axial da pilha de chapas 10 e são abertos radialmente de um lado interior e nas duas extremidades axiais opostas. Esses entalhes 30 oferecem cada um deles uma pluralidade de posições de recepção escalonadas radialmente.

[0064] A bobina 50 compreende uma pluralidade de enrolamentos de fase 70 constituídos cada um deles por um fio 60contínuo eletricamente condutor (figuras 3 e 4). O fio é por exemplo feito de cobre recoberto por um isolante tal como esmalte. Cada enrolamento de fase 70 compreende várias espiras 73, uma espira correspondendo a uma volta de corpo de estator.

[0065] De maneira conhecida um isolante de entalhe, visível na figura 2B, é interposto entre os fios e a borda dos entalhes.

[0066] Os fios 60 e os enrolamentos de fase 70 formam novelos 40, 40’ no exterior da pilha de chapas 10, de um lado e de outro dessa última, como visível por exemplo nas figuras 2B e 10. Esses novelos podem ser arejados e compactos graças ao método de inserção de acordo com a invenção.

[0067] O método compreende as seguintes etapas: 1 / conformação de cada enrolamento 70, 2/ colocação no lugar dos enrolamentos 70 em uma ferramenta de inserção 80, 3/ inserção das espiras 73 nos entalhes 30 do estator.

[0068] Na primeira etapa o fio 60 do enrolamento é conformado em uma sucessão de ameias 71 ligadas por segmentos de ligação 72, como ilustrado na figura 3. Cada ameia 71 compreende dois ramos laterais 711 em frente um ao outro destinados a ser inseridos cada um em uma posição de recepção de um entalhe 30, e um ramo de topo 712 que liga os dois ramos laterais 711.

[0069] Os entalhes oferecem cada um deles uma pluralidade de posições de recepção dos ramos laterais escalonadas radialmente em vários níveis (figuras 11A a 11C).

[0070] Os segmentos de ligações 72 e os ramos de topo 712 são de acordo com uma característica de forma inclinada para tornar mais compacto os novelos 40, 40’ e favorecer a passagem do ar.

[0071] Aqui os segmentos 72 e os ramos 712 têm uma forma em V de vértice plano.

[0072] Na segunda etapa a colocação no lugar dos enrolamentos é, de acordo com uma característica, realizada em uma ferramenta cilíndrica, como ilustrado na figura 5. Cada enrolamento 70 constitui várias espiras 73 em torno da ferramenta de inserção 80.

[0073] Os fios 60 e os enrolamentos de fase 70 são melhor arrumados e melhor sustentados do que na ferramenta em forma de roda receptora do documento US A 4 864 715.

[0074] Na terceira etapa as espiras 73 se sobrepõem em uma ordem determinada.

[0075] Por outro lado isso favorece uma inserção axial dos enrolamentos, vantajosamente em uma só vez, ou em variante em várias vezes.

[0076] Na terceira fase a inserção das espiras 73 nos entalhes 30 do estator 1 é realizada em ordem inversa à ordem de enrolamento, com o auxílio da ferramenta 80, os ramos laterais 711 dessas espiras 73 ocupando progressivamente posições radialmente mais interiores à medida da inserção das espiras 73, como ilustrado nas figuras 7A e 7B.

[0077] É possível realizar assim uma inserção regular ou em variante irregular e isso de maneira controlada.

[0078] É visto na figura 5 que a ferramenta de inserção 80 compreende uma pluralidade de dedos 81 paralelos ao eixo de simetria axial da ferramenta, dispostos em círculo, que apresentam extremidades livres voltadas para um lado axial superior da ferramenta, esses dedos sendo separados por interstícios 82.

[0079] Por ocasião da colocação no lugar dos enrolamentos na etapa 2/, os enrolamentos 70 são dispostos na ferramenta de inserção de modo a que os ramos laterais 711 de cada ameia 71 sejam dispostos cada um deles em um interstício 82 e se estendem essencialmente no exterior do círculo, o ramo de topo 712 ligando os ramos laterais por um lado interior ao círculo, os segmentos de ligação 72 ligando as ameias por um lado exterior ao círculo.

[0080] As espiras 73 são enfiadas pelo lado superior da ferramenta 80 nas extremidades livres dos dedos 81, e são sobrepostas paralelamente ao eixo de simetria da ferramenta de inserção 80, as espiras colocadas no lugar primeiro sendo dispostas no lado inferior da ferramenta e as espiras colocada no lugar por último sendo dispostas de um lado superior da ferramenta.

[0081] Os interstícios 82 são em número igual aos entalhes 30.

[0082] Na etapa 3/, as espiras 73 são transferidas da ferramenta de inserção 80 para a pilha de chapas 10, os ramos laterais 7111 das ameias 71 de uma mesma espira 73 sendo inseridos em uma pluralidade de entalhes 30 distribuídos regularmente em torno da pilha de chapas 10, esses entalhes sendo mutuamente separados por um mesmo número de outros entalhes 30. Os ramos de topo 712 formam um novelo 40 de um primeiro lado axial da pilha de chapas 10, e os segmentos de ligação 72 formam um outro novelo 40’ de um segundo lado axial da pilha de chapas 10 oposto ao primeiro.

[0083] As espiras 73 são inseridas nos entalhes 30 de modo concêntrico, as espiras 73 inseridas primeiro sendo dispostas radialmente no exterior no fundo dos entalhes, e as espiras 73 inseridas por último sendo dispostas radialmente no interior da pilha de chapas 10 ao nível da abertura dos entalhes.

[0084] De acordo com uma característica da invenção, os enrolamentos 70 são enrolados em torno da ferramenta de inserção 80 ao mesmo tempo na etapa 2/, do que resulta que as espiras 73 que se sucedem na ordem determinada de enrolamento pertençam alternativamente aos diferentes enrolamentos 70.

[0085] Em um modo de realização especialmente vantajoso, a ordem de enrolamento compreende uma sucessão de seqüências idênticas, cada seqüência sendo constituída por uma espira 73 de cada enrolamento 70.

[0086] Depois de inserção das espiras 73 nos entalhes 30 na etapa 3/, são encontradas no estator, a partir do exterior para o interior, uma primeira série de espiras 73 que compreende uma espira 73 de cada enrolamento 70, e depois uma segunda série de espiras idêntica à primeira, e depois uma terceira, etc...

[0087] Os entalhes 30 ocupados pelos ramos laterais 711 das espiras de um enrolamento 70 dado são deslocados angularmente em relação aos entalhes 30 ocupados pelos ramos laterais 711 das espiras dos outros enrolamentos 70 que fazem parte da mesma série.

[0088] Assim, nos novelos 40, 40’, os ramos de topo 712 e os segmentos de ligação 72 das espiras de uma mesma série não são alinhados radialmente mas ao contrário deslocados angularmente uns em relação aos outros, como pode ser visto na figura 2B.

[0089] Disso resulta que os ramos de topo 712 e os segmentos de ligação 72 das espiras não constituem nos novelos 40, 40’ blocos compactos que se opõem à circulação de ar de resfriamento da máquina elétrica giratória.

[0090] De acordo com uma outra característica da invenção, visível na figura 5, as ameias 71 se estendem em planos respectivos paralelos ao eixo de simetria da ferramenta de inserção 80, ou pouco inclinados em relação a esse eixo, uma vez que as espiras 73 estão enroladas sobre a ferramenta de inserção 80.

[0091] Essa característica é especialmente importante devido ao fato de que a etapa 3/ de inserção dos enrolamentos 70 nos entalhes 30 é realizada por deslocamento da ferramenta de inserção 80 ao longo do eixo de simetria 20 do estator 1, quer dizer axialmente.

[0092] Os dedos 81 definem o diâmetro exterior da ferramenta 80, esse diâmetro sendo ligeiramente menor do que o diâmetro interior da pilha de chapas 10.

[0093] Como o mostram as figuras 7A e 7B, a ferramenta 80 compreende, além dos dedos 81, um cogumelo 83 móvel axialmente no centro do cilindro constituído pelos dedos 81. O cogumelo 83 apresenta um diâmetro exterior praticamente igual ao diâmetro interior do cilindro constituído pelos dedos 81.

[0094] A ferramenta de inserção 80 é disposta sob o segundo lado axial do estator 1, sua extremidade superior sendo voltada para cima.

[0095] A ferramenta 80 se desloca, aqui axialmente de acordo com o eixo 20 das figuras 7A, 7B, para cima para inserir as espiras 73, os dedos 81 e o cogumelo 83 se deslocando, aqui axialmente, paralelamente no decorrer de uma primeira fase de inserção dos ramos laterais 711 nos entalhes 30, e depois no decorrer de uma segunda fase os dedos 81 permanecendo imóveis enquanto que o cogumelo 83 continua a se deslocar.

[0096] No decorrer da primeira fase, o cogumelo 83 se desloca com a mesma velocidade que os dedos 81. Os ramos laterais 711 penetram por baixo nos entalhes 30 e deslizam para cima ao longo dos entalhes 30. É primeiro uma porção de cada ramo lateral 711 que se estende imediatamente no exterior dos dedos 81 que é introduzida no entalhe 30 correspondente, e depois, progressivamente com o deslocamento da ferramenta de inserção 80 para cima, todo o ramo lateral 711 a partir do dedo até o segmento de ligação 72.

[0097] A primeira fase se termina quando a extremidade livre dos dedos 81 chega ao nível da face axial da pilha de chapas 10 voltada para o primeiro lado.

[0098] Os dedos 81 se imobilizam, e o cogumelo 83 continua a se deslocar, de tal modo que ele empurra axialmente para cima os ramos de topo 712, como o mostra a figura 9.

[0099] O cogumelo 83 empurra diretamente os ramos de topo 712 das espiras 73 situadas mais baixo, esses ramos de topo 712 transmitindo esse esforço às espiras situadas mais alto. Compreende-se portanto que o cogumelo 83 empurra o conjunto das espiras 73, e que essas últimas são todas inseridas nos entalhes em uma só operação.

[00100] Esse movimento tem um efeito duplo. Ele permite fazer os ramos de topo bascularem acima das extremidades livres dos dedos 81, esses ramos vindo se posicionar no prolongamento axial da pilha de chapas 10. Os ramos das espiras 73 situadas em cima basculam primeiro, e os ramos das espiras 73 situadas embaixo basculam por último.

[00101] Ele também permite puxar axialmente os segmentos de ligação 72 para bloquear os mesmos em posição no segundo lado da pilha de chapas 10 e formar o novelo 40’.

[00102] Devido ao fato de que as ameias 71 dos enrolamentos 70 são dispostas na ferramenta de inserção 80 em planos praticamente paralelos ao eixo de simetria dessa ferramenta, os ramos laterais 711 não sofrem praticamente nenhuma torção quando eles são inseridos nos entalhes 30 e quando os ramos de topo são basculados acima das extremidades livres dos dedos 81.

[00103] Por outro lado, a ordenação das espiras 73 em torno da ferramenta de inserção 80 permite uma transmissão muito eficaz do esforço de impulso do cogumelo 83 para as espiras 73 mais afastadas desse último, quer dizer para as espiras 73 dispostas mais alto na ferramenta de inserção 80.

[00104] Com essa finalidade, a ordem de enrolamento das espiras 73 permite obter que cada ramo de topo 712 de uma espira venha se apoiar em pelo menos dois ramos de topo 712 da espira imediatamente superior, cada um desses dois ramos de topo 712 vindo se apoiar sobre dois outros ramos de topo 712 da espira mais superior, e assim por diante. O esforço de impulso é assim muito bem distribuído circunferencialmente em torno da ferramenta de inserção.

[00105] Como todos os enrolamentos 70 são inseridos em uma só operação, o cogumelo deve poder exercer um esforço de impulso grande sobre os ramos de topo 712. Com essa finalidade, a ferramenta de inserção 83 é munida de dois acionadores, um acionador inferior que empurra o cogumelo para cima, e um acionador superior que o puxa para cima. O cogumelo 83 dispõe assim da potência necessária para realizar a colocação no lugar dois ramos de topo 712 em boas condições.

[00106] De acordo com mais uma características especialmente vantajosa, os ramos de topo 712 e os segmentos de ligação 72 formados na etapa 1/ apresentam alturas axiais crescentes ou decrescentes ao longo dos enrolamentos 70.

[00107] Como o mostra a figura 3, o enrolamento 70 no final da etapa 1/ se estende de acordo com uma direção geral longitudinal, os ramos laterais 711 se estendendo todos eles sensivelmente transversalmente e sendo todos eles dispostos paralelamente uns aos outros em um alinhamento longitudinal.

[00108] Os ramos de topo 712 das ameias 71 são todos eles dispostos de um mesmo lado do alinhamento e são arqueados, esses amos de topo sendo côncavos no lado dos ramos laterais 711.

[00109] Os segmentos de ligação 72 são dispostos de um lado do alinhamento oposto aos ramos de topo 712 e apresentam também uma forma arqueada de concavidade voltada para os ramos laterais 711.

[00110] Como será constatado na figura 3, todos os ramos laterais 711 apresentam o mesmo comprimento transversalmente, mas a altura axial dos ramos de topo arqueados 712 e dos segmentos de ligação 72 varia ao longo do enrolamento 70. Entende-se por altura axial dos ramos de topo arqueados 712 e dos segmentos de ligação 72 a altura considerada de acordo com a direção transversal.

[00111] Além disso, o passo polar, quer dizer o afastamento longitudinal que separa dois ramos laterais 711 consecutivos no alinhamento, é constante ao longo de todo o enrolamento 70. Excepcionalmente, dois ramos laterais 711 podem ser separados por um passo diferente, a pontos singulares do enrolamento 70.

[00112] As espiras 73 destinadas a ser inseridas primeiro nos entalhes 30, e das quais os ramos laterais 711 são inseridos em posições radialmente exteriores de fundos de entalhes 30, apresentam no final da etapa 1/ ramos de topo 712 e segmentos de ligação 72 de alturas transversais relativamente maiores do que aqueles das espiras 73 das quais os ramos laterais 711 ocupam posições radialmente interiores.

[00113] No exemplo da figura 1, todos os ramos de topo 712 e os segmentos de ligação 72 de uma mesma espira 73 apresentam uma mesma altura.

[00114] Essa altura decresce regularmente de uma espira 73 para a seguinte ao longo do enrolamento 70.

[00115] Compreende-se bem que é necessário conservar o mesmo passo polar ao longo de todo o enrolamento, de modo a deixar entre os ramos 711 um afastamento constante que corresponde ao afastamento entre as aberturas dos entalhes 30 nas quais esses ramos vão ser inseridos.

[00116] A diferença de altura entre os ramos de topo 712 e os segmentos de ligação 72 das diferentes espiras 73 de um mesmo enrolamento compensa o fato de que os ramos laterais 711 sucessivos de uma espira exteriores são dispostos no fundo de entalhes 30 e são mutuamente mais afastados do que os ramos laterais 711 de uma espira interior, esses ramos sendo dispostos na entrada de entalhes 30.

[00117] Uma vez que as espiras foram inseridas na pilha de chapas 10, o ramo de topo 712 ou o segmento de ligação 72 que liga os dois ramos 711 exterior será mais aberto do que o ramo de topo 712 ou o segmento de ligação 72 que liga os dois ramos 711 interior. Ele sofrerá devido a sua abertura maior um achatamento que o levará à mesma altura que o ramo de topo 712 ou o segmento de ligação 72 que liga os dois ramos 711 interior.

[00118] Obtém-se assim novelos dos quais todos os elementos apresentam a mesma altura axial, como o mostra a figura 2B.

[00119] A variação de altura transversal das espiras 73 ao longo de um enrolamento 70 que acaba de ser descrita, e que visa compensar as diferenças de afastamento entre os ramos 711 das espiras exterior e interior, pode ser combinada com uma outra variação de altura transversal das espiras, destinada a obter novelos escalonados.

[00120] Essa outra variação, que se adiciona à primeira, faz com que os ramos de topo 712 ou os segmentos de ligação 712 de um mesmo novelo apresentem uma altura crescente ou decrescente do exterior para o interior. O estator da técnica anterior representado na figura 1A apresenta um tal escalonamento dos ramos de topo 712 e dos segmentos de ligação 712 de seus novelos, Essa configuração dos novelos favorece o resfriamento.

[00121] Um resultado que se aproxima pode ser obtido a partir de um estator do qual os novelos são constituídos por elementos de mesma altura, acrescentando-se depois da etapa 3/ uma etapa 4/ de conformação dos novelos por inclinação mecânica dos segmentos de ligação 72 e/ou dos ramos de topo 712 para o interior ou para o exterior.

[00122] Essa inclinação é realizada por exemplo com o auxílio de uma garra deslocada radialmente para o interior ou o exterior e que deforma os segmentos de ligação 72 e/ou os ramos de topo 712.

[00123] De acordo com mais uma característica vantajosa, o método compreende, entre as etapas M e 21, uma etapa 17 de conformação local do fio 60 em zonas 61 desse fio destinadas a cruzar os fios 60 de outros enrolamentos 70, ou outras zonas do mesmo fio, uma vez que os enrolamentos 70 foram inseridos no estator.

[00124] Essas zonas 61 são identificadas por círculos na figura 4.

[00125] A conformação local do fio 60 consiste em deformar localmente a seção do fio 60, ou em curvar localmente o fio 60.

[00126] A deformação visa achatar localmente a seção, para torná-la menos espessa em uma direção determinada, mas sem reduzir a seção total de passagem da corrente. As zonas de cruzamento 61 dos fios 60 são sobrepostas de acordo com a dita direção determinada, de tal modo que o volume dos dois fios 60 empilhados é reduzido. No caso de um fio 60 de seção redonda, o achatamento leva tipicamente a formar uma seção oval.

[00127] O achatamento da zona 61 pode ser realizado por pinçamento com o auxílio de pinças adaptadas, por matrizagem em uma prensa equipada com um molde adaptado, ou por recartilhamento com o auxílio de uma ferramenta giratória.

[00128] Conferir uma curvatura local a uma zona 61 do fio 60 permite deslocar o ponto de cruzamento dos fios em um local menos obstruído do novelo 40, onde o espaço disponível é suficiente para permitir o cruzamento dos fios 60.

[00129] Essa curvatura é realizada com o auxilio de ganchos que deformam localmente o fio por tração sobre esse último.

[00130] É sabido que o fio 60 apresenta tipicamente uma seção redonda. De modo a facilitar a arrumação dos ramos laterais 711 nos entalhes 30 e a aumentar a densidade de cobre nesses entalhes, escolhe-se para esses entalhes 30 uma largura circunferencial múltipla do diâmetro do fio.

[00131] Essa largura é tipicamente igual a uma vez ou duas vezes o diâmetro do fio 60. Em variante a largura do entalhe é superior a duas vezes o diâmetro do fio, por exemplo 3 ou 4 vezes o diâmetro.

[00132] No caso em que os entalhes 30 apresentam uma largura circunferencial que corresponde ao diâmetro do fio 60, o ramo lateral 711 que ocupa a posição mais radialmente interior, quer dizer a mais próxima da periferia interna da pilha de chapas 10, é deformado por alargamento de acordo com uma direção circunferencial, como o mostra a figura 11 A. O dito ramo lateral 711 está apoiado sobre as duas faces radiais opostas do entalhe e é assim bloqueado em posição no entalhe 30. Os ramos laterais 711 que ocupam as outras posições são assim mantidos no interior do entalhe 30.

[00133] Essa deformação é feita depois da etapa 3/ de inserção, tipicamente em três pontos do ramo lateral 711. Ela leva a transformar a seção redonda do fio em uma seção oval.

[00134] No caso em que os entalhes 30 apresentam uma largura circunferencial igual a pelo menos dois diâmetros do fio 60 (figura 11B), esses entalhes 30 apresentam de um lado radialmente interno uma abertura 31 parcialmente obturada de dois lados opostos por dois dentes axiais 32, chamados também de pés de dentes, salientes a partir dos dentes 35. Os ramos laterais 711 que ocupam cada entalhe 30 são mantidos no interior desse último por um calço plano 33 apoiado sobre os dentes 32 de um lado interior do entalhe 30, como o mostra a figura 11B.

[00135] Esse calço 33 se estende em todo o comprimento axial do entalhe 30 e apresenta uma forma retangular.

[00136] Será notado que no caso de entalhes 30 de largura que corresponde a um diâmetro de fio 60, não é necessário que os dentes 35 levem dentes 33 e os calços 33 podem ser suprimidos. Simplifica-se assim a construção da pilha de chapas 10 e o processo de inserção dos enrolamentos 70 nos entalhes 30.

[00137] Finalmente, ainda com a preocupação de facilitar a arrumação dos ramos laterais 711 nos entalhes 30, os entalhes 30 podem apresentar uma profundidade radial múltipla do diâmetro do fio 60.

[00138] Como o mostram as figuras 11A e 11B, as dimensões escolhidas para os entalhes 30 fazem com que os ramos laterais 711 do fio 60 venham normalmente se dispor em vários alinhamentos radiais bem ordenados na etapa 3/ de inserção nos entalhes 30.

[00139] Compreende-se bem portanto que o método descrito acima proporciona múltiplas vantagens.

[00140] O tempo de ciclo é curto visto que a inserção de todos os enrolamentos de fase é realizada em uma só operação.

[00141] Por outro lado, as operações de preparação dos enrolamentos são especialmente minuciosas e cuidadosas. As etapas 1/ e 17 permitem, no final da etapa 3/, obter novelos bem ordenados, que apresentam poucos defeitos. As operações am aval de controle de qualidade e de correção dos defeitos são bastante aceleradas, e o tempo de ciclo é reduzido.

[00142] A formação dos novelos é feita em boa ordem devido ao fato de que o esforço de impulso do cogumelo é bem transmitido das espiras dispostas embaixo na ferramenta de inserção para as espiras dispostas em cima. Esse esforço é distribuído de modo regular em toda a circunferência da ferramenta.

[00143] Finalmente, esse método é adaptado às ferramentas existentes e só exige poucas modificações dessas últimas.

[00144] Os estatores de acordo com a invenção também apresentam vantagens.

[00145] Devido à alternância das espiras dos diferentes enrolamentos na ordem de inserção, os novelos são especialmente arejados. O resfriamento dos novelos é assim bastante facilitado. A vazão de ar de resfriamento através dos novelos pode nesse caso ultrapassar 10 litros por segundo.

[00146] Os fios condutores sendo, de maneira precitada, feitos de cobre, a densidade de cobre nos entalhes pode ser aumentada até 65 %, essa densidade sendo a relação entre a superfície da seção dos ramos laterais não isolados sobre a seção do entalhe não isolada. Essa densidade está limitada a 45 a 50 % nos estatores da técnica anterior.

[00147] Esse resultado é o efeito combinado de vários aspectos da invenção.

[00148] Ele é obtido primeiro devido ao fato de que a inserção dos ramos laterais nos entalhes é feita de modo ordenado.

[00149] Ele também resulta da boa preparação das zonas de cruzamento dos fios, que permite bem dispor o novelo e portanto bem otimizar a posição dos ramos laterais 711 nos entalhes.

[00150] Finalmente, a escolha das dimensões dos entalhes, a supressão dos calços ou a utilização de calços de forma retangular em substituição aos calços em U da técnica anterior, participam também para a obtenção desse resultado.

[00151] Será notado que o posicionamento sensivelmente vertical das ameias das espiras na ferramenta de inserção, combinado com o fato de que a inserção das espiras nos entalhes é feito por um deslocamento axial da ferramenta, permite praticamente não deformar os fios durante a inserção. Assim, as zonas de cruzamento 61, que sofrem uma conformação especial antes de inserção, não são deformadas e vêm se ordenar corretamente nos novelos do rotor.

[00152] O método descrito acima é adaptado a estatores que compreendem um número qualquer de entalhes e a bobinas que compreendem um número qualquer de enrolamentos de fase. Ele é especialmente adaptado a um estator que compreende de 36 a 96 entalhes, que corresponde a um rotor de 6 a 8 pólos, e a uma bobina que compreende de 3 a 6 enrolamentos de fase.

[00153] A bobina pode ser de tipo ondulado simples ou de tipo ondulado repartido.

[00154] O método é adaptado a todos os diâmetros de fio, aqui de forma cilíndrica com seção redonda ou em variante quadrada, e todos os diâmetros de estatores usuais para os estatores de alternador de veículos automóveis.

[00155] Será apreciado que o estator de acordo com a invenção é vantajosamente destinado a ser montado em um alternador de ventilador interno tal como descrito por exemplo no documento EP-A-0515 259. Um tal alternador compreende um estator que circunda um rotor, por exemplo um rotor de garras ou um rotor de pólos salientes.

[00156] O rotor é solidário a um eixo montado em rotação centralmente por intermédio de rolamentos de esferas em um cárter em duas partes chamadas mancai dianteiro e mancai traseiro. Os mancais são vazados e apresentam cada um deles um fundo dotado de aberturas, para formação de entradas de ar, e um rebordo periférico também dotado de aberturas para formação de saída de ar. Os fundos dos mancais são globalmente de orientação transversal e levam centralmente um rolamento de esferas para a montagem com rotação do eixo de sustentação do rotor. Os fundos são prolongados em sua periferia exterior cada um deles pelo rebordo periférico globalmente de orientação axial e com ressalto para montagem do corpo do estator que leva a bobina com uma pluralidade de enrolamentos de fase cujos novelos se estendem salientes axialmente de um lado e de outro do corpo do estator e isso embaixo das aberturas dos rebordos periféricos dos mancais unidos por exemplo com o auxílio de parafusos ou de tirantes, para formação do cárter de alojamento do estator e do rotor.O rotor leva pelo menos em uma de suas extremidades axiais um ventilador implantado radialmente embaixo do novelo em questão. O mancai traseiro leva pelo menos um porta-escovas, enquanto que uma polia, solidária ao eixo de sustentação do rotor, é adjacente ao mancai dianteiro.

Para os outros constituintes do alternador se recorrerá ao documento precitado, sabendo-se que o rotor de garras e com bobina de excitação pode ser substituído por um estator de pólos salientes que leva várias bobinas de excitação. Uma ponte retificadora, por exemplo de diodos, é ligada aos enrolamentos das fases. Em variante, essa ponte retificadora é conformada para formar também um ondulador, como descrito por exemplo no documento FR-A-2 745 444, para injetar corrente nos enrolamentos de fase do estator a fim de fazer o alternador funcionar como motor elétrico notadamente para dar a partida no motor térmico do veículo automóvel, um tal alternador tanto chamado alternador-motor de arranque.

[00157] Em todos os casos, quando o eixo de sustentação do rotor gira, o ou os ventiladores permitem criar uma corrente de ar entre as aberturas de entrada e de saída de ar que atravessam os novelos da bobina de acordo com a invenção. Mais precisamente, a etapa de preparação dos fios separadamente, e depois a etapa de organização dos enrolamentos de fase antes da inserção dos mesmos nos entalhes permite dar às cabeças, chamadas de novelos, da bobina do estator características simétricas que permitem criar nos novelos orifícios de passagem de ar e inclinações que melhoram a circulação do ar através dos novelos, por exemplo acima de 10 litros por segundo.

[00158] Naturalmente, um novelo pode ser em variante mais alto axialmente do que o outro graças à ferramenta de acordo com a invenção.

[00159] Naturalmente, os isolantes de entalhe são posicionados e vantajosamente fixados nos entalhes antes das inserções dos fios nos entalhes. Nas figuras 11A e 11B não foi representado por simplicidade o isolante de entalhe visível nas figuras 1 A, 2B, 9 e 11C.

[00160] A seção dos fios condutores pode ser redonda, como nas figuras, ou quadrada, ou retangular ou elíptica ou outra.

[00161] O corpo do estator é nas figuras de forma cilíndrica. Em variante a periferia exterior do corpo do estator é de forma não cilíndrica por exemplo em forma de tonel. Os entalhes, formados em cada chapa da pilha de chapas são em variante inclinados em relação à direção axial.

[00162] Graças à invenção a máquina elétrica giratória polifásica equipada com o estator com bobina de acordo com a invenção é mais potente.

[00163] Cada enrolamento de fase compreende um ou vários fios. Por exemplo cada enrolamento de fase pode compreender dois fios pelo menos.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Método de inserção de uma bobina ondulada em um estator de máquina elétrica giratória polifásica, o estator (1) compreendendo uma pilha de chapas (10) perfurada centralmente e que apresenta um eixo de simetria (20) e entalhes (30) axialmente transpassantes dispostos em uma face radialmente interna da pilha de chapas (10), esses entalhes (30) oferecendo uma pluralidade de posições de recepção escalonadas radialmente, a bobina compreendendo uma pluralidade de enrolamentos de fase (70) constituídos cada um deles por um fio (60) contínuo eletricamente condutor, o método compreendendo as seguintes etapas: 1) conformar cada enrolamento (70), o fio (60) desse último sendo conformado em uma sucessão de ameias (71) ligadas por segmentos de ligação (72), cada ameia compreendendo dois ramos laterais (711) em frente um ao outro destinados a ser inseridos cada um deles em uma posição de recepção de um entalhe (30), e um ramo de topo (712) que liga os dois ramos laterais (711); 2) colocar no lugar os en rolamentos (70) em uma ferramenta de inserção (80); 3) inserir as espiras (73) nos entalhes (30) do estator, em que a etapa 2) de colocar no lugar os en rolamentos é realizada em uma ferramenta de inserção (80) cilíndrica, cada enrolamento (70) constituindo várias espiras (73) em torno da ferramenta de inserção (80), essas espiras (73) se sobrepondo em uma ordem determinada, o método adicionalmente caracterizado pelo fato de que os enrolamentos (70) são enrolados em torno da ferramenta de inserção (80) ao mesmo tempo, as espiras (73) que se sucedem na dita ordem determinada de enrolamento pertencendo alternativa mente aos diferentes enrolamentos (70),

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa 3) de inserir as espiras (73) nos entalhes (30) do estator é realizada em ordem inversa à ordem de enrolamento, os ramos laterais (711) dessas espiras (73) ocupando progressivamente posições radialmente mais interiores,

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ordem de enrolamento compreende uma sucessão de sequências idênticas, cada sequência sendo constituída por uma espira (73) de cada enrolamento (70).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na ferramenta de inserção (80), as ameias (71) se estendem em planos respectivos paralelos ao eixo de simetria da ferramenta de inserção (80), ou pouco inclinados em relação a esse eixo.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa 3) de inserir os enrolamentos (70) nos entalhes (30) é realizada por deslocamento da ferramenta de inserção (80) ao longo do eixo de simetria (20) do estator (1).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os ramos de topo (712) das ameias (71) são arqueados e formam um novelo (40) de um primeiro lado axial do estator (1).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os segmentos de ligação (72) ligam dois ramos laterais (711) respectivos de duas ameias (71) próximas ao longo do fio (60) e apresentam uma forma arqueada, esses segmentos formando um novelo (40) de um segundo lado axial do estator (1) oposto ao primeiro.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ramos de topo (712) e/ou os segmentos de ligação (72) formados na etapa 1) apresentam alturas crescentes ou decrescentes ao longo dos enrolamentos (70).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as espiras (73) cujos ramos laterais (711) são inseridos em posições radialmente exteriores de fundos de entalhes (30) apresentam ramos de topo (712) e/ou segmentos de ligação (72) de alturas relativamente maiores do que as espiras (73) cujos ramos laterais (711) ocupam posições radialmente interiores.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, depois da etapa 3), uma etapa 4) de conformar os novelos (40) por inclinação dos segmentos de ligação (72) e/ou dos ramos de topo (712) para o interior.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, depois da etapa 3), uma etapa 4) de conformar os novelos (40) por inclinação dos segmentos de ligação (72) e/ou dos ramos de topo (712) para o exterior.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, entre as etapas 1) e 2), uma etapa 1’) de conformar localmente o fio (60) em zonas (61) desse fio destinadas a cruzar outros fios (60), ou outras zonas do mesmo fio (60), uma vez que os enrolamentos (70) estão inseridos no estator (1).

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fio (60) apresenta uma seção redonda, os entalhes (30) apresentando uma largura circunferencial múltipla do diâmetro do fio (60).

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os entalhes (30) apresentam uma largura circunferencial que corresponde ao diâmetro do fio (60), o ramo lateral (711) que ocupa a posição mais radialmente interior sendo deformado por alargamento de acordo com uma direção circunferencial de maneira a manter os ramos laterais (711) que ocupam as outras posições no interior do entalhe (30).

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os entalhes (30) apresentam uma largura circunferencial igual a pelo menos dois diâmetros do fio (60) e apresentam de um lado radialmente interno uma abertura (31) parcialmente obturada de dois lados opostos por dois dentes axiais (32), os ramos laterais (711) que ocupam os entalhes sendo mantidos no interior desse último por um calço plano (33) apoiado sobre os dentes (32) de um lado interior do entalhe (30).