BRPI1007570B1 - estator de máquina elétrica e método para enrolamento de um estator - Google Patents

Abstract

Máquina elétrica e método para a sua fabricação. É descrito um método para construir uma máquina elétrica rotativa, compreendendo as etapas de: preparar um núcleo (18) tendo uma pluralidade de expansões de pólos e uma pluralidade de enrolamentos (100, 200, 300), feitos de material eletricamente condutivo nas expansões de pólos, onde pelo menos uma parte dos enrolamentos (100, 200, 300) é feita de um fio condutor com uma extremidade livre (14) que pode ser conectada eletricamente a uma fonte de alimentação de energia principal; acoplar de maneira estável, entre si, pelo menos duas extremidades livres (14) de enrolamentos diferentes (100, 200, 300), de modo a conectá-las a um único terminal de alimentação de energia; torcer as extremidades (14) acopladas para formar uma única terminação elétrica (5, 6, 7) torcida, ao longo de uma linha principal de extensão da terminação elétrica (5, 6, 7).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta invenção se refere a um estator para um motor elétrico e a um método para fazer os enrolamentos elétricos do motor, o estator sendo preferencialmente destinado ao uso em uma máquina elétrica do tipo que tem um circuito de controle eletrônico embutido. Mais especificamente, esta invenção se refere a um método para fazer o estator de um motor elétrico.

ESTADO DA ARTE ANTERIOR

[002] Uma máquina elétrica rotativa compreende basicamente uma carcaça, um estator rigidamente ligado à carcaça, um rotor, como por exemplo do tipo com ímãs permanentes, envolvido pela carcaça e rotativamente conectado a esta última.

[003] Quando a máquina elétrica funciona como um motor, o rotor é rotacionalmente impulsionado pela alimentação do estator através de um circuito eletrônico ou de um circuito de controle, que neste caso também fica posicionado dentro da carcaça.

[004] A carcaça é fechada por uma tampa com uma tira de terminais do lado de fora, para alimentar o circuito eletrônico e, portanto, o motor elétrico. O circuito de impulsionamento eletrônico, que fica montado em uma placa respectiva, fica interposto entre o estator e a tampa.

[005] O circuito de controle compreende um circuito de potência que deve ser provido, portanto, com um dissipador de calor, para absorver o calor produzido pelos componentes eletrônicos de potência durante a operação.

[006] Ao mesmo tempo, a montagem deve garantir uma conexão elétrica eficiente entre o circuito eletrônico e o motor elétrico, de modo a garantir que o motor opere corretamente.

[007] No caso de motores elétricos com circuitos eletrônicos embutidos, a absorção do excesso de calor não é fácil de ser conseguida, porque é difícil fazer uma ligação elétrica eficiente entre o circuito eletrônico e o motor e manter um bom contato térmico entre o circuito eletrônico e um dissipador de calor correspondente, particularmente na tampa.

[008] Precisamente, os principais problemas são devido ao fato que, como a carcaça tem que ser fechada com a tampa, é difícil, com o motor substancialmente fechado, fazer todas as conexões elétricas e mecânicas de maneira ideal.

[009] Para possibilitar que o conjunto seja fechado, as soluções do estado da técnica anterior provêem pelo menos um contato deslizante, tal como um conector, por exemplo, que fica facilmente sujeito a problemas de confiabilidade e eficiência, por exemplo, por conta de vibrações, desgaste do contato ou temperatura de operação, entre o motor e o circuito eletrônico ou entre o circuito eletrônico e a tira de terminais.

[010] No primeiro caso, o circuito eletrônico está rigidamente conectado à tampa, a fim de otimizar a troca de calor com esta última, e quando a carcaça é fechada, um contato deslizante conecta o circuito eletrônico com o motor. Neste caso, portanto, a função do dissipador de calor tem prioridade sobre a confiabilidade da conexão entre o circuito eletrônico e o motor.

[011] No segundo caso, o circuito eletrônico está conectado ao motor de maneira rígida e eficaz, como por exemplo por meio de solda, enquanto que o contato do circuito com a tampa não é particularmente eficiente em termos de troca de calor, por causa das tolerâncias de fechamento necessárias.

[012] Assim, na última solução, o circuito eletrônico não fica efetivamente pressionado contra o dissipador de calor, por exemplo, por conta das tolerâncias de montagem. Além disso, como já mencionado, normalmente há um contato deslizante, com todas as suas limitações inerentes, entre o circuito eletrônico e a tira de terminais do lado de fora.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[013] Neste contexto, o principal objetivo da invenção é propor um estator para um motor elétrico, em especial um motor elétrico com um circuito eletrônico embutido na carcaça, e um método para fazer o estator, livres das desvantagens acima mencionadas.

[014] Esta invenção tem ainda o objetivo de propor um método para construir uma máquina elétrica que é mais confiável do que aquelas das soluções do estado da técnica anterior, em termos de absorção do excesso de calor em com respeito às conexões elétricas no seu interior.

[015] Outro objetivo da invenção é propor um estator, em particular para um motor elétrico com um circuito eletrônico embutido, onde o excesso de calor produzido pelo circuito em si é efetivamente absorvido.

[016] Outro objetivo da invenção é propor um estator para uma máquina elétrica com uma conexão elétrica confiável entre o motor elétrico e o circuito eletrônico de potência.

[017] Mais um objetivo da invenção é propor uma máquina elétrica tendo uma interconexão eficaz entre a tira de terminais e o motor.

[018] Os objetivos acima mencionados são substancialmente atingidos por um estator para uma máquina elétrica tendo as características descritas na reivindicação independente 1, e em uma ou mais das suas reivindicações dependentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[019] Outras características e vantagens da presente invenção ficarão mais aparentes a partir da descrição detalhada a seguir, com referência a uma forma de incorporação preferida, mas não exclusiva, de um método para construir uma máquina elétrica, tal como ilustrado nos desenhos acompanhantes, nos quais: - Figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática de uma máquina elétrica rotativa, compreendendo um estator de acordo com esta invenção; - Figura 2 é uma vista em perspectiva esquemática, com algumas partes não desenhadas a fim de ilustrar melhor outras, da máquina elétrica rotativa da figura 1; - Figura 3 é uma vista em corte esquemático da máquina da figura 1, com algumas partes não desenhadas a fim de ilustrar melhor outras; - Figura 4 é outra vista em perspectiva da máquina elétrica da figura 1, com algumas partes não desenhadas a fim de ilustrar melhor outras; - Figura 5 é uma vista explodida esquemática, com algumas partes não desenhadas para maior clareza, da máquina elétrica da figura 1; - Figura 6a é uma vista em perspectiva esquemática de um primeiro detalhe da máquina elétrica da figura 1; - Figura 6b ilustra o detalhe da figura 6a em outra vista em perspectiva esquemática; - Figura 6c mostra o detalhe das figuras 6a e 6b em uma vista em perspectiva esquemática, com algumas partes não desenhadas para maior clareza; - Figura 7 é uma vista em perspectiva esquemática de um segundo detalhe da máquina elétrica da figura 1; - Figura 8 ilustra o estator da máquina elétrica da figura 1, em uma vista em perspectiva esquemática e de acordo com uma forma de incorporação alternativa; - Figuras 9a e 9b são, respectivamente, uma vista em perspectiva e uma vista de topo do estator da máquina elétrica da figura 1, com algumas partes não desenhadas a fim de ilustrar melhor outras; - Figuras 10a, 11a e 12a são três vistas de topo do estator da figura 9a, ilustrando três etapas sucessivas em sua produção; - Figura 10b ilustra o estator da figura 10a em corte transversal, através da linha XX da figura 10a; - Figura 11b ilustra o estator da figura 11a em corte transversal, através da linha XI-XI da figura 11a; - Figura 12b ilustra o estator da figura 12a em corte transversal, através da linha XII-XII da figura 12a; - Figuras 13 e 14 ilustram o estator da figura 9a em dois cortes transversais, mostrando duas etapas finais consecutivas de sua produção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE INCORPORAÇÃO PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[020] Com referência aos desenhos acompanhantes e em particular com referência às figuras 1 e 5, o numeral 1 denota uma máquina elétrica construída utilizando o método de acordo com esta invenção.

[021] A máquina 1 compreende um motor elétrico do tipo selado, ou seja, sem qualquer abertura de acesso ao seu interior, ao qual esta especificação se refere expressamente, porém sem limitar o escopo da invenção.

[022] A máquina 1 inclui uma carcaça 2 e uma respectiva tampa 2a que, juntas, formam uma carcaça selada 10, um estator ou unidade estatora 3 alojada na carcaça, e um rotor ou unidade rotora 4 alojada na carcaça 2, rotativamente conectada a esta última.

[023] Com referência em particular às figuras 2 e 4, o estator 3, no exemplo ilustrado, tem três terminações elétricas 5, 6, 7, e a máquina 1 compreende um circuito eletrônico 8 para alimentar as terminações elétricas 5, 6, 7. Em mais detalhes, a máquina ilustrada, em especial nas figuras 9a e 9b, compreende doze expansões de pólos, quatro das quais são primeiros enrolamentos 100 eletricamente conectados em série um com o outro, e eletricamente alimentados pela primeira terminação elétrica 5, enquanto que outras quatro expansões de pólos são segundos enrolamentos 200 também eletricamente ligados em série um com o outro, eletricamente alimentados pela segunda terminação elétrica 6; as últimas quatro expansões de pólos são terceiros enrolamentos 300, também eletricamente conectados em série um com o outro e eletricamente alimentados pela terceira terminação elétrica 7.

[024] O circuito 8 fica vantajosamente alojado na carcaça 2, e uma tira de terminais 9 para alimentar o circuito 8 está acessível pelo lado de fora da carcaça selada 10.

[025] A máquina 1 também compreende um dissipador de calor para absorver o calor produzido, em particular pelo circuito eletrônico 8.

[026] Nesta solução, o dissipador de calor fica embutido pela tampa 2a que, como ficará mais claro à medida que esta descrição continua, é mantida em contato térmico com o circuito eletrônico 8.

[027] Em particular com referência à figura 4, pode-se observar que a máquina 1 compreende um acoplamento elástico ou meios de conexão 11 operando entre o estator 3 e o circuito eletrônico 8.

[028] Quando o motor é fechado, esses meios de conexão 11 entre o circuito eletrônico 8 e o estator 3 permitem que o circuito eletrônico 8 não só se aproxime do estator 3, ao qual ele está preferencialmente conectado de forma rígida e segura, como descrito em mais detalhes abaixo, mas também que seja pressionado contra a tampa 2a.

[029] Conforme ilustrado, os meios de conexão 11 compreendem uma pluralidade de elementos elásticos de empurramento 12 ou, mais especificamente, molas, que empurram o circuito eletrônico 8 contra o dissipador de calor, para longe do estator 3, quando a máquina está montada.

[030] Os meios de conexão elásticos 11 também compreendem uma porção flexível 13 das terminações elétricas 5, 6, 7.

[031] Em outras palavras, cada uma das terminações elétricas 5, 6, 7 tem pelo menos uma porção flexível 13, em particular, na direção do estator 3, que fazem parte dos meios de conexão elásticos 11, a fim de manter uma boa conexão entre o circuito eletrônico 8 e as terminações elétricas 5, 6 e 7, enquanto o próprio circuito está sendo pressionado contra a tampa 2a.

[032] O circuito eletrônico 8, em particular, está rigidamente associado com as terminações elétricas 5, 6, 7 em uma extremidade 14 da respectiva porção flexível 13.

[033] Olhando mais de perto os detalhes ligados às porções flexíveis 13, onde o caractere de referência R denota o eixo de rotação do motor, substancialmente paralelo a uma direção de acoplamento D ao longo da qual o motor é montado, as ditas porções flexíveis têm uma primeira perna 15 substancialmente transversal à direção D (figura 4).

[034] A perna 15 define uma espécie de sistema de suspensão de lâmina de mola que permite que a porção flexível 13 se mova.

[035] O circuito eletrônico 8 é, portanto, móvel em relação ao estator 3, na direção dele ou para longe dele, de acordo com a extensão da lâmina de mola, isto é, a lâmina de mola sofre deformação de flexão, de modo a permitir que as porções flexíveis 13 das terminações elétricas 5, 6, 7 amorteçam os movimentos do circuito eletrônico 8 na direção do, ou para longe do, estator 3.

[036] Na prática, cada terminação elétrica 5, 6, 7, que no exemplo ilustrado assume a forma de dois fios colocados lado a lado, projeta-se a partir de um último enrolamento 100, 200, 300, na direção de um ponto onde ela é substancialmente fixada ao circuito eletrônico 8.

[037] Cada porção flexível 13 também tem uma segunda perna 16 substancialmente paralela à direção de acoplamento D, estendendo-se na direção do circuito eletrônico 8.

[038] Conforme ilustrado na figura 2, a extremidade 14 da porção flexível 13 é definida por uma extremidade da perna 16.

[039] Cada terminação elétrica 5, 6, 7 está conectada ao circuito eletrônico 8 em uma respectiva aba 17 convenientemente provida no circuito eletrônico 8. As extremidades 14 são soldadas às respectivas abas 17.

[040] O numeral 35 nas figuras 2, 5 e 8 denota meios, na sua totalidade, para manter as extremidades 14 em uma posição adequada para a montagem, conforme explicado abaixo em mais detalhes.

[041] Com referência às figuras 2 e 5, esses meios 35 compreendem um elemento do tipo placa 36 tendo uma pluralidade de assentos 37 aos quais as porções flexíveis 13, em particular as suas segundas pernas 16, estão acopladas.

[042] A máquina 1 compreende meios 38 para acoplar o elemento 36 ao estator 3, de tal forma a mantê-los substancialmente no lugar durante a montagem da máquina 1.

[043] Com referência à figura 8, os meios 35 para manter as extremidades 14 em uma posição adequada para a montagem ficam embutidos por um elemento difusor 39 provido com assentos 39, semelhantes àqueles acima mencionados.

[044] O elemento difusor 39 tem seção substancialmente circular e tem o formato de um cone truncado, com superfícies laterais curvas.

[045] O elemento difusor 39 fica alojado na carcaça 2, não mostrada na figura 8, e está ligado ao estator 3 pelos meios de acoplamento 38 acima mencionados.

[046] Deve ser notado que nesta forma de incorporação o elemento 39 tem um formato tal destinado a manter o ar quente, que é produzido no interior da carcaça 2 e é movido pelo rotor 4, em particular por uma ventoinha 4a, em uma zona dentro do elemento 39, de modo a não afetar o circuito de controle eletrônico 8, ou mais especificamente, um circuito de potência 22 que faz parte do circuito 8 e que está descrito em mais detalhes abaixo.

[047] Em uma forma de incorporação alternativa, os meios 35 ficam embutidos pelas próprias pernas 16.

[048] Nesta forma de incorporação, as pernas 16 são dotadas de uma estrutura rígida que as mantêm de forma eficaz em uma posição substancialmente paralela ao eixo D.

[049] Vantajosamente, os dois fios condutores que formam cada terminação elétrica 5, 6, 7 são torcidos em volta um do outro, e assim as terminações elétricas 5, 6, 7 são suficientemente rígidas para permanecerem imóveis durante a montagem do motor 1. Isto tem vantagens importantes, que serão descritas a seguir.

[050] No que diz respeito aos elementos elásticos 12, deve ser notado que o estator 3, que compreende um núcleo ou porção de metal 18 com expansões de pólos, revestido com uma porção de isolamento 19, tem uma pluralidade de assentos 20 para os elementos elásticos 12.

[051] Os assentos 20 são formados na porção de isolamento 19 e são, de preferência, cônicos, para facilitar a inserção dos elementos elásticos 12.

[052] A fim de manter os elementos elásticos 12 na posição correta, mantendo assim o circuito 8 pressionado contra a tampa 2a, mesmo sob condições de trabalho difíceis que causam o aquecimento da máquina 1, os assentos 20 são tubulares, isto é, eles são abertos em uma extremidade, de tal forma que os elementos elásticos 12 ficam dispostos na porção de metal 18.

[053] As figuras 6a, 6b e 6c mostram, em particular, a forma como o circuito eletrônico 8 está montado em um elemento de montagem 21 substancialmente em formato de disco, e como os elementos elásticos de empurramento 12 operam entre o estator 3 e o elemento 21.

[054] O elemento de montagem 21 tem propriedades mecânicas adequadas para aplicar a ação de empurramento contra a tampa 2a.

[055] Deve ser notado que o circuito eletrônico 8 compreende o circuito de potência 22, que produz a maior parte do calor a ser absorvido, e um circuito de sinal 23.

[056] O circuito de potência 22 compreende trilhas condutoras 22a, por exemplo, de cobre, nas quais estão montados componentes eletrônicos de potência 22b substancialmente conhecidos, tais como MOSFETs, por exemplo, necessários para a operação do motor 1.

[057] O circuito de sinal 23 compreende uma placa de circuito impresso multi- camada 23a e uma pluralidade de componentes de sinal e/ou de filtragem eletrônica passiva 23b, montados na placa de circuito 23a.

[058] Preferencialmente, os componentes eletrônicos de potência 22b são montados no lado oposto dos componentes eletrônicos passivos 23b, em relação ao elemento de montagem 21.

[059] Na forma de incorporação preferida, os componentes eletrônicos de potência 22b são montados no lado oposto da tampa 2a, em relação ao elemento de montagem 21.

[060] Preferencialmente, os componentes eletrônicos de potência 22b são montados diretamente sobre o elemento de montagem 21.

[061] Deve ser notado que o elemento de montagem 21 também compreende uma pluralidade de elementos 21a para fixação individual dos componentes eletrônicos passivos 23b, de modo a mantê-los firmemente no lugar.

[062] É importante notar que esta solução evita o fluxo de altas correntes em um circuito impresso, que poderia ser danificado ou deteriorado por este tipo de fluxo de corrente.

[063] Conforme ilustrado em particular na figura 6c, o circuito de potência 22, e em especial as trilhas 22a, são acessíveis através do elemento de montagem 21, de tal modo que o circuito 22 pode ser colocado em contato com o dissipador de calor.

[064] Na prática, nas proximidades do circuito de potência 22, o elemento de montagem 21 tem um par de janelas 24 que dão acesso às trilhas condutoras 22a do circuito 22.

[065] Como pode ser observado com especial referência à figura 7, a tampa 2a, que conforme mencionado acima é um dissipador de calor para o circuito eletrônico 8, tem por dentro dela um par de protuberâncias 25 localizadas substancialmente nas janelas 24, de tal forma que elas podem entrar em contato com o circuito de potência 22, ou seja, com as trilhas condutoras 22a.

[066] Vantajosamente, entre as trilhas condutoras 22a do circuito de potência 22 e a respectiva protuberância 25, a máquina 1 compreende um elemento isolador elétrico 26, condutor térmico, feito por exemplo de silpad®.

[067] Deve ser notado que para permitir que o elemento 26 funcione corretamente, os elementos elásticos 12 são adequadamente dimensionados para pressionar o circuito de potência 22 contra o dissipador de calor com uma pressão pré- determinada.

[068] Por exemplo, se for usado silpad®, a pressão necessária para a operação correta é de pelo menos 1,5 kg por centímetro quadrado.

[069] Os elementos elásticos 12 são projetados e distribuídos para otimizar a força de empurramento aplicada ao elemento de montagem 21.

[070] Em particular, os elementos elásticos 12 são destinados a aplicar a força de empurramento aos componentes do circuito de potência 22, mas sem tornarem a estrutura hiperestática.

[071] Na forma de incorporação ilustrada, os elementos elásticos 12 são divididos em dois conjuntos de três, os elementos em cada conjunto de três estando espaçados em intervalos angulares de 120°. Na forma de incorporação preferida, os elementos elásticos 12 aplicam uma força de empurramento de aproximadamente 60 kg.

[072] À luz do que foi exposto acima, quando a tampa é colocada na carcaça, os elementos elásticos 12 empurram o circuito eletrônico 8 contra a tampa 2a, que é dura o suficiente para garantir uma boa troca de calor, enquanto as porções 13 permitem que uma conexão ideal seja mantida entre o circuito eletrônico 8 e os enrolamentos do estator.

[073] Com referência às figuras 3 e 7, para alimentar a máquina 1, a invenção contempla a provisão de uma tira de terminais 27 que se projeta a partir da tampa 2a através de uma abertura 28 adequada.

[074] De preferência, na abertura 28, entre a tira de terminais 27 e a tampa 2a, há uma junta interposta 29 que é pressionada contra a tampa 2a pelos elementos elásticos 12, garantindo assim uma vedação eficaz na tira de terminais 27, quando a máquina 1 está fechada.

[075] Segue abaixo a descrição detalhada do método para fazer o estator 3, explicando em particular como as terminações elétricas 5, 6, 7 são feitas.

[076] As figuras 9a e 9b mostram o estator 3 após as terminações elétricas 5, 6, 7 serem feitas. Esses desenhos mostram como as três terminações elétricas 5, 6, 7 estendem-se para longe do estator 3, ao longo de linhas paralelas entre si e paralelas ao eixo de rotação do rotor 4. Cada uma das terminações elétricas 5, 6, 7 é formada por dois fios condutores elétricos torcidos entre si, os quais consistem na própria terminação 5, 6, 7.

[077] As figuras 10a a 14 mostram as etapas de operação sucessivas durante as quais as terminações elétricas 5, 6, 7 são feitas.

[078] As figuras 10a e 10b ilustram a situação inicial existente quando as terminações elétricas 5, 6, 7 torcidas estão prestes a serem feitas. Estes dois desenhos mostram o estator 3 em uma configuração resultante de uma etapa anterior, de confecção dos enrolamentos 100, 200, 300. Mais especificamente, os desenhos mostram seis fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320, formando, em pares, as pontas dos fios elétricos a partir dos quais cada grupo de enrolamentos 100, 200, 300 é feito.

[079] Nas figuras 10a e 10b, mostrando um motor elétrico de 24 Volts (enquanto que em um motor de 12 Volts haveria doze pontas, em vez de seis), os seis fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 estão dispostos em uma linha substancialmente radial ao estator 3.

[080] Em outras palavras, os seis fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 ficam dispostos de tal forma que eles ficam em um primeiro plano perpendicular ao eixo de rotação R.

[081] Mais especificamente, os fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 ficam posicionados de acordo com um arranjo radial na metade da extensão angular do estator 3.

[082] Os fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 ficam posicionados em um semi-plano delimitado por um diâmetro D1, incluindo o próprio estator.

[083] Este semi-plano corresponde ao semi-plano no qual as terminações elétricas 5, 6 e 7 estão localizadas, em especial com referência à figura 9b.

[084] O comprimento L dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 fica entre cerca de 35 mm e aproximadamente 185 mm, para que, uma vez convenientemente dobrados, eles formem a porção de lâmina de mola acima mencionada, permitindo que as terminações elétricas 5, 6 e 7 se movam conforme necessário.

[085] O comprimento dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 depende da distância entre a última bobina do enrolamento 100, 200, 300 e, substancialmente, da posição correspondente à aba 17 acima mencionada.

[086] Cada fio condutor 110, 120, 210, 220, 310, 320 forma as pontas de um respectivo grupo de enrolamentos 100, 200, 300, e deve ser ligado ao circuito eletrônico 8, que fica axialmente sobreposto no estator 3, como mostrado na figura 5.

[087] O estator 3 está posicionado em uma torre móvel T, que suporta o estator 3 durante a etapa de confecção das terminações elétricas 5, 6, 7, e de preferência também durante a etapa anterior de fazer os enrolamentos 100, 200, 300. Ainda mais preferivelmente, a torre T tem dois assentos de alojamento, cada um projetado para acomodar um estator 3, e ela é rotativa sobre um eixo horizontal localizado em uma posição intermediária entre os dois assentos de alojamento, de modo a permitir que o estator 3 seja processado para ser rapidamente movido da posição onde os enrolamentos 100, 200, 300 são feitos para a posição onde as terminações elétricas 5, 6, 7 são feitas.

[088] Começando na configuração mostrada na figura 10a, um braço robótico controlado, não ilustrado, apanha um após o outro cada um dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 dispostos radialmente, e os posiciona de tal forma que as extremidades livres 14 dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 fiquem colocadas em uma pré-determinada posição angular do estator 3, conforme mostrado na figura 11a.

[089] Nesta configuração, as porções de lâmina de mola de cada enrolamento, isto é, as pernas 15, são formadas.

[090] O comprimento L1 das pernas 15 fica, de preferência, entre cerca de 25 mm e aproximadamente 60 mm, de modo a seguir os movimentos do circuito eletrônico quando o motor 1 é fechado.

[091] O comprimento das pernas 15 depende da distância entre a última bobina do enrolamento 100, 200, 300 e, substancialmente, da posição correspondente da aba 17 acima mencionada.

[092] Mais especificamente, as pontas dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 ficam encaixadas seguramente no lugar usando os grampos de agarramento P montados na torre T.

[093] Além disso, a torre T compreende três pinos 500, paralelos uns aos outros e estendendo-se ao longo de uma linha substancialmente paralela ao eixo de rotação R. A função dos pinos 500 é a de prover uma referência de localização para o posicionamento das pontas dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320. Cada par de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 é parcialmente enrolado em um respectivo elemento de referência ou pino cilíndrico 500, de tal maneira que os dois fios de cada par se cruzam em torno do pino 500 ou na vizinhança do pino 500, conforme mostrado na figura 11a. Nesta configuração, os fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 ficam dispostos de tal forma que eles ficam em um plano substancialmente perpendicular ao eixo de rotação R.

[094] Em seguida, um cabeçote móvel M é montado no estator 3 ao longo do eixo de rotação R. O cabeçote M é móvel tanto ao longo de uma linha paralela ao eixo de rotação R como ao longo de uma linha perpendicular ao eixo de rotação R. Neste último movimento, o cabeçote móvel M pode se movimentar próximo ao núcleo de metal anelar do estator 3.

[095] O cabeçote móvel M tem três dentes ou elementos de referência paralelos 600, cada um dos quais foi projetado para ficar superposto, de preferência em contato ou encostando-se com um respectivo pino 500, de tal modo a formar, em conjunto com o pino 500, uma estrutura de referência 500, 600 em formato de L.

[096] Depois, o braço robótico controlado (não ilustrado) apanha um após o outro os pares de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 já presos anteriormente pelos grampos de agarramento P, e dobra cada par de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320, puxando-os até que eles fiquem em um plano paralelo ao eixo de rotação R e, portanto, perpendiculares ao primeiro plano.

[097] Isto completa a formação das pernas 16 paralelas ao eixo R e forma, pelo menos parcialmente, as terminações elétricas 5, 6 e 7.

[098] Este movimento, portanto, faz com que cada par de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 se dobre em um ângulo reto, e durante este movimento os dois fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 de cada par circundam primeiro o respectivo pino 500 e, em seguida, o respectivo dente 600 do cabeçote móvel M, até que a configuração ilustrada na figura 13 seja alcançada.

[099] Geralmente, é suficiente que a estrutura de referência se estenda ao longo de um perfil genérico tendo pelo menos uma mudança de direção, para permitir que cada par de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 permaneça pelo menos parcialmente enrolado na respectiva estrutura de referência 500, 600 durante a passagem do primeiro plano para o segundo plano. A estrutura de referência 500, 600 é de formato preferencialmente tubular e, ainda mais preferivelmente, ela é delimitada por dois trechos retos e cilíndricos 500, 600, para tornar mais fácil puxar os fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 na estrutura de referência 500, 600, durante a sua passagem do primeiro plano para o segundo plano.

[0100] Em seguida, o braço robótico controlado apanha as extremidades 14 dos fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 de cada par, colocadas a lado, e enrola-as sobre um eixo paralelo ao eixo de rotação R, de tal forma a torcer os dois fios um em volta do outro para fazer as terminações elétricas 5, 6, 7 mostradas na figura 9.

[0101] Mais especificamente, a parte torcida de cada terminação elétrica 5, 6, 7 é formada apenas pela porção terminal 14a das extremidades 14, que se estende a partir da estrutura de referência 500, 600, e que forma a segunda perna 16 acima mencionada. O restante de cada fio condutor 110, 120, 210, 220, 310, 320 posicionado entre a estrutura de referência 500, 600 e o respectivo enrolamento 100, 200, 300 não sofre qualquer ação de torção.

[0102] Deve ser notado que, para cada terminação elétrica 5, 6, 7, um espaçamento 40 é formado na base da parte torcida, substancialmente nos elementos de referência 600.

[0103]O espaçamento 40 provê à terminação elétrica 5, 6, 7 elasticidade ao longo do eixo R.

[0104] Em uma forma de incorporação preferida da invenção, a porção torcida de cada terminação elétrica 5, 6, 7 tem um comprimento entre 20 mm e 30 mm, de preferência entre 25 mm e 28 mm.

[0105] Preferivelmente, o braço robótico controlado primeiro posiciona todos os fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 em torno dos pinos 500, e em seguida prossegue com as outras operações.

[0106] De preferência, além disso, a etapa de dobrar o par de fios condutores 110, 120, 210, 220, 310, 320 e a respectiva etapa de torção são executadas uma após a outra sem que o braço robótico controlado solte os pares de fios.

[0107] A figura 14 mostra claramente, como já mencionado, que as terminações elétricas 5, 6, 7 formam a segunda perna 16 das porções flexíveis 13, e estão posicionadas acima do respectivo dente 600 do cabeçote móvel M (que é posteriormente retraído).

[0108] Vantajosamente, a segunda perna 16 de cada terminação elétrica compreende o espaçamento 40 correspondente.

[0109] Assim, a primeira perna 15 de cada porção flexível 13 fica delineada sob o dente 600, esta perna ficando levantada em relação ao estator 3 e agindo como uma lâmina de mola (uma vez que ela se projeta a partir do estator 3 à maneira de uma viga em balanço).

[0110] Um método para a montagem da máquina 1 compreende as etapas de preparar a carcaça 2, colocar o estator 3 com as respectivas terminações elétricas 5, 6, 7 na carcaça 2, colocar o rotor 4 na carcaça 2, conectá-lo rotativamente à carcaça, e preparar os elementos elásticos 12 no estator 3.

[0111] O elemento de montagem 21, com o circuito eletrônico 8, é então colocado sobre os elementos elásticos 12, de tal maneira que cada uma das extremidades 14 das porções flexíveis 13 fica localizada na respectiva aba 17.

[0112] Deve-se notar que nesta fase os elementos elásticos 12 mantêm o circuito eletrônico 8 a uma distância do estator 3, mais longe do estator do que quando o motor é posteriormente fechado.

[0113]Assim, uma vez que o motor 1 é fechado, os elementos elásticos 12 empurram o circuito eletrônico 8 contra a tampa/dissipador de calor 2a com a força necessária.

[0114] As extremidades 14 das terminações elétricas 5, 6, 7 são então soldadas às respectivas abas 17, para fazer um bom e seguro contato elétrico entre as duas partes.

[0115] Em seguida, o método compreende colocar a tampa 2a sobre o circuito eletrônico 8 e prendê-la à carcaça 2.

[0116] Nesta fase, como mencionado acima, os elementos elásticos 12 empurram o circuito de 8 em direção à tampa 2a, enquanto as porções flexíveis 13 soldadas permitem que ele seja movido na direção do estator 3 sem comprometer a conexão elétrica. Vantajosamente, durante este movimento de aproximação, a parte torcida das porções flexíveis 13, ou seja, as terminações elétricas 5, 6, 7, não tendem a se deformar, porém, graças à estrutura torcida, mantêm uma configuração reta paralela ao eixo de rotação R, enquanto a primeira perna 15 das porções flexíveis atua como uma lâmina de mola e amortece a força do circuito 8 movendo-se para próximo do estator 3.

[0117] Da mesma forma, como já mencionado, os espaçamentos 40 também constituem um elemento de amortecimento da parte torcida.

[0118] As porções de lâmina de mola tornam possível compensar as "folgas" de montagem sem criar tensão no material, sobretudo nas soldas.

[0119] Na prática, o motor pode ser montado de maneira tradicional até a montagem do rotor e dos suportes relacionados, que não são aqui descritos.

[0120] Os elementos elásticos 12 estão alojados no estator, e quando o circuito eletrônico é inserido eles o mantêm livre do estator 3 e da carcaça 2.

[0121] Vantajosamente, as extremidades 14 das terminações elétricas 5, 6, 7 se projetam a partir do elemento de montagem 21 através de respectivos orifícios 30 devidamente localizados, onde as trilhas condutoras, no lado oposto ao estator 3 em relação ao elemento de montagem 21, são providas com as abas 17 acima mencionadas, às quais as extremidades 14 das terminações elétricas 5, 6, 7 são soldadas.

[0122] Os meios 35 mantêm as extremidades 14 das terminações elétricas 5, 6, 7 em uma posição adequada para a inserção nos respectivos orifícios 30.

[0123] O elemento de montagem 21 é, de preferência, feito de material plástico moldado, e as trilhas condutoras do circuito eletrônico 8 ficam nele embutidas, isto é, as faixas condutoras são formadas ao mesmo tempo que o elemento de montagem 21 é moldado.

[0124] Esta invenção atinge os objetivos pré-definidos e supera as desvantagens do estado da técnica acima mencionadas.

[0125] A estrutura torcida das terminações elétricas permite que os fios condutores mantenham a orientação necessária, mesmo quando o circuito eletrônico e o estator se movem um em relação ao outro durante a montagem da máquina elétrica. Com efeito, a estrutura torcida das terminações elétricas tem alta rigidez à flexão, o que significa que as únicas partes dos fios condutores que podem ser deformadas durante a montagem da máquina elétrica são as lâminas de mola transversais ao eixo de rotação, ou mesmo os espaçamentos na base das partes torcidas. Isto resulta em que as terminações elétricas permanecem em posição e suas conexões elétricas com o circuito eletrônico são seguras e confiáveis.

[0126] Além disso, a vantagem acima é ainda mais evidente quando se considera que os elementos elásticos fazem com que o circuito eletrônico e o estator se movam consideravelmente um em relação ao outro durante a montagem. Tais movimentos, no entanto, não reduzem a segurança das conexões, já que as terminações elétricas torcidas são rígidas e resistentes à flexão causada pelos movimentos.

[0127] Também deve ser notado que a conexão rígida, por exemplo por meio de soldagem, entre o estator e o circuito eletrônico, oferece uma força de contato muito melhor do que as soluções com contato deslizante do estado da arte anterior.

[0128] Além disso, a provisão das porções de lâmina de mola tornam o motor totalmente confiável em termos não somente de absorção de calor, mas também com relação às conexões elétricas e sua condutividade.

[0129] A solução é especialmente vantajosa para motores selados que, embora não tenham aberturas para acesso interno, podem ser montados de maneira ideal.

Claims (21)

1. Estator (3) de máquina elétrica (1), o estator (3) compreendendo: um núcleo (18) tendo uma pluralidade de expansões de pólos e uma pluralidade de enrolamentos (100, 200, 300) feitos de material eletricamente condutivo nas expansões de pólos, onde pelo menos uma parte dos enrolamentos (100, 200, 300) é feita de um fio condutor (110, 120, 210, 220, 310, 320) tendo um par de extremidades livres (14) que podem ser conectadas eletricamente a uma fonte de alimentação de energia principal; e duas ou mais terminações elétricas (5, 6, 7) compreendendo uma porção flexível (13) que é móvel em direção ao núcleo (18) e em direção oposta ao núcleo (18) eletricamente conectáveis a respectivos terminais de alimentação de energia elétrica; pelo menos uma das terminações elétricas (5, 6, 7) formada por duas extremidades livres (14) de respectivos fios condutores diferentes (110, 120, 210, 220, 310, 320), tendo um formato torcido criado pelas extremidades (14) torcidas ao longo de uma linha principal de extensão das extremidades (14), com um espaçamento (40) sendo formado, para cada terminação elétrica (5, 6, 7), pelos respectivos fios condutores na base da porção torcida, o estator sendo caracterizado por o espaçamento (40) formar um elemento de amortecimento para a respectiva porção torcida.

2. Estator de máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as porções flexíveis (13) compreenderem uma primeira perna (15) transversal a um eixo de rotação (R) da máquina elétrica, com a primeira perna (15) formando uma suspensão de lâmina de mola, e uma segunda perna (16) paralela ao eixo (R), onde a segunda perna (16) compreende o espaçamento (40).

3. Estator de máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a terminação elétrica (5, 6, 7) torcida ficar posicionada em linha com o eixo de rotação (R) da máquina elétrica (1).

4. Estator de máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção torcida de cada terminação elétrica (5, 6, 7) ser formada por uma porção terminal (14a) das extremidades livres (14), onde a porção terminal (14a) forma a segunda perna (16).

5. Estator de máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a porção torcida de cada terminação elétrica (5, 6, 7) ter um comprimento entre 20 mm e 30 mm, preferencialmente entre 25 mm e 28 mm.

6. Método para enrolamento de um estator de máquina elétrica, compreendendo as etapas de: preparar um núcleo (18) tendo uma pluralidade de expansões de pólos e uma pluralidade de enrolamentos (100, 200, 300) feitos de material eletricamente condutor, cada um dos ditos enrolamentos (100, 200, 300) tendo pelo menos uma respectiva ponta (110, 210, 310) e sendo feitos nas expansões de pólos, com pelo menos uma parte dos enrolamentos (100, 200, 300) sendo feita de um fio condutor com uma extremidade livre (14) que pode ser conectada eletricamente a uma fonte de alimentação de energia principal; o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: colocar as pontas (110, 210, 310) em um plano perpendicular ao eixo de rotação (R) da máquina elétrica; deformar as pontas (110, 210, 310) para definir, nos enrolamentos (100, 200, 300), uma porção flexível (13) que pode ser movida na direção do núcleo (18) e para longe do núcleo (18), o método compreendendo ainda as etapas de acoplar entre si de maneira estável pelo menos duas extremidades livres (14) de enrolamentos diferentes (100, 200, 300); torcer as extremidades (14) acopladas para formar uma única terminação elétrica (5, 6, 7) torcida ao longo de uma linha principal de extensão da terminação elétrica (5, 6, 7), esta etapa de torção sendo realizada por ações de: colocar as extremidades (14) lado a lado e em linha uma com a outra; prender as extremidades (14) simultaneamente; e segurar juntas as extremidades (14) e enrolá-las sobre um eixo paralelo a um eixo principal de extensão das extremidades (14), de modo a torcer as extremidades (14) uma em volta da outra, com a etapa de colocar as extremidades (14) lado a lado sendo realizada através do posicionamento das extremidades (14) para que elas fiquem em um primeiro plano, a etapa de torção das extremidades (14) uma em volta da outra sendo precedida por uma etapa de posicionamento das extremidades (14) em um segundo plano perpendicular ao primeiro plano, de tal forma que a terminação elétrica (5, 6, 7) feita pela torção das extremidades (14) fique no segundo plano, o método compreendendo a etapa de preparar uma estrutura de referência (500, 600), onde a etapa de colocar as extremidades (14) lado a lado é realizada através do posicionamento das extremidades (14) em lados opostos da estrutura de referência (500, 600), para que a ação subsequente de enrolar as extremidades (14) faça com que apenas a porção terminal (14a) das extremidades (14) que se estende para longe da estrutura de referência (500, 600) seja torcida, com a etapa de preparação de uma estrutura de referência (500, 600) compreendendo uma etapa de preparar uma estrutura de referência (500, 600) que se estende ao longo de um perfil que muda de direção pelo menos uma vez, de tal maneira que as extremidades (14) podem passar de forma contínua ao redor da estrutura de referência (500, 600) durante a passagem das extremidades (14) do primeiro plano para o segundo plano.

7. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender a etapa de colocar as pontas (110, 210, 310) em um semi-plano delimitado por um diâmetro (D1) do núcleo (18).

8. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por compreender a etapa de confecção das pontas (110, 210, 310) com um comprimento (L) entre 35 mm e 185 mm.

9. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de posicionamento das pontas (110, 210, 310) radialmente em relação ao núcleo (18).

10. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado por compreender a etapa de posicionamento das pontas (110, 210, 310) de acordo com um arranjo radial na metade da extensão angular do núcleo (18).

11. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado por a etapa de deformação compreender as etapas de prender as pontas (110, 210, 310) e posicionar as pontas (110, 210, 310) de tal forma que as extremidades livres (14) ficam localizadas em uma pré- determinada posição angular em relação ao estator, a fim de obter as porções flexíveis (13).

12. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, caracterizado por compreender a etapa de formar em cada porção flexível (13) uma perna (15) com um comprimento (L1) pré- determinado, transversal ao eixo de rotação (R).

13. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a perna (15) ter um comprimento (L1) entre 25 mm e 60 mm.

14. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado por compreender a etapa de dobrar as pontas (110, 210, 310) até que elas fiquem em um segundo plano paralelo ao eixo de rotação (R), de modo a formar para cada ponta (110, 210, 310) uma segunda perna (16) paralela ao eixo de rotação (R).

15. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a segunda etapa (16) ter um comprimento entre 20 mm e 30 mm.

16. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender uma etapa de preparação de uma estrutura de referência (500, 600), onde a etapa de colocar as extremidades (14) lado a lado é realizada pelo posicionamento das extremidades (14) em lados opostos da estrutura de referência (500, 600), de modo que a subsequente ação de enrolar as extremidades (14) provoca a torção de apenas uma porção de extremidade (14a) das extremidades (14) que se estendem para longe da estrutura de referência (500, 600).

17. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a etapa de preparação de uma estrutura de referência (500, 600) compreender uma etapa de preparar um primeiro elemento de referência (500) em torno do qual as extremidades (14) são colocadas enquanto elas ficam no primeiro plano, e uma etapa de preparação de um segundo elemento de referência (600) em torno do qual as extremidades (14) são colocadas enquanto elas ficam no segundo plano, a etapa de preparação do segundo elemento de referência (600) sendo realizada direcionando-se o segundo elemento de referência (600) de acordo com uma linha transversal ao primeiro elemento de referência (500) e colocando- se o segundo elemento de referência (600) em contato com o primeiro elemento de referência (500).

18. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a etapa de preparação do primeiro elemento de referência (500) compreender uma etapa de preparar uma torre de suporte (T) tendo um assento para alojar de maneira estável o núcleo (18), com o primeiro elemento de referência (500) estando em uma posição pré-determinada em relação ao assento na torre de suporte (T).

19. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado por a etapa de preparação do segundo elemento de referência (600) compreender uma etapa de preparar um cabeçote móvel (M) que suporta de modo estável o segundo elemento de referência (600), o método compreendendo ainda uma etapa de inserir o cabeçote móvel (M) no núcleo (18), e mover o cabeçote móvel (M) de tal forma a que o segundo elemento de referência (600) se mova para próximo do, encostando-se contra o, primeiro elemento de referência (500), para formar a estrutura de referência (500, 600).

20. Método para enrolamento de um estator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado por as etapas de preparação dos primeiro e segundo elementos de referência (500, 600) compreenderem respectivas etapas de preparar elementos de referência (500, 600) tendo um formato reto, cilíndrico, de tal modo a formar uma estrutura de referência tubular, em formato de L (500, 600).

21. Método para enrolamento de um estator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a etapa de colocação das extremidades (14) em lados opostos da estrutura de referência (500, 600) ser realizada fazendo-se as extremidades (14) cruzarem-se de tal maneira a que as extremidades (14) fiquem parcialmente enroladas em torno da estrutura de referência (500, 600).

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