ES2638572T3

ES2638572T3 - Instalación de fabricación y procedimiento para producir un elemento electromagnético para un motor eléctrico.

Info

Publication number: ES2638572T3
Application number: ES05811165.9T
Authority: ES
Inventors: Eberhard Rau; Martin Henne; Klaus Pflueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2017-10-23
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: WO2006061294A1; JP4819825B2; CN101073192B; EP1825589B1; JP2008523774A; CN101073192A; DE102004058659A1; US20070277365A1; EP1825589A1; US7870657B2

Abstract

Instalación de fabricación para conformar por flexión un elemento electromagnético de un motor eléctrico, en donde el elemento electromagnético está formado por un paquete de láminas (5) conformado por flexión, en donde un primer dispositivo (10) está presente para conformar por flexión el paquete de láminas (5) paralelepipédico y de este modo para redondear por flexión, así como un segundo dispositivo (25) está presente para acabar la conformación del paquete de láminas (5) previamente flexionado, que se usa para acabar de conformar el paquete de láminas previamente flexionado y todavía abierto en los extremos que forman aristas de empalme, de tal manera que no tenga rendijas en los extremos del paquete de láminas, en donde el segundo dispositivo (25) presenta un grupo constructivo (28) para el centrado radial y el prensado del paquete de láminas (5), caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta un grupo constructivo (29) para la fijación axial y el prensado del paquete de láminas (5).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Instalacion de fabricacion y procedimiento para producir un elemento electromagnetico para un motor electrico Estado de la tecnica

La presente invencion se basa en una instalacion de fabricacion y en un procedimiento para producir un elemento electromagnetico para un motor electrico, segun el preambulo de las reivindicaciones independientes.

Ya se ha propuesto en el documento WO 01/54254 A1, para estatores de motores electricos, que deban emplearse como generadores de alta potencia para vehlculos de motor, ensamblar unas laminas en forma de tiras para formar un paquete de laminas fundamentalmente paralelepipedico, conformar el paquete de laminas mediante redondeado por flexion en un molde cillndrico hueco y unir los dos extremos entre si en la forma de union material, p.ej. mediante soldadura. Lo anterior se consigue tanto mejor cuanto mejor pueda establecerse una union positiva de forma de los extremos. Asimismo debe conseguirse la mejor circularidad posible del estator as! formado en su taladro de estator. Cuanto mejor sea la circularidad, mas pequeno podra realizarse el entrehierro del motor, mejor sera el aprovechamiento de material y mejor sera el rendimiento de potencia y menor sera el desarrollo de ruidos del motor electrico.

Para mejorar la circularidad en el documento EP 1 109 286 A2 se ha propuesto que justo al inicio de la production se inclinen los dos extremos del paquete de laminas paralelepipedico de tal manera, que el paquete de laminas en esta zona adopte una curvatura predeterminada y que solo entonces el paquete de laminas entero se redondee por flexion en el molde cillndrico hueco, por medio de que el paquete de laminas se coloque alrededor de un mandril de flexion cillndrico y se apriete con un rodillo de flexion que se aplique desde el exterior. En el estado plano los dos extremos son todavla libremente accesibles y pueden deformarse de la manera mas sencilla, de tal manera que despues del redondeado por flexion del paquete de laminas los extremos previamente flexionados estan mutuamente enfrentados y ya solo tienen que unirse. De este modo puede conseguirse una buena circularidad del estator. Sin embargo, en el caso de que un devanado central se bobine con al menos un voladizo de bobina y se ensamble en el paquete de laminas y en uno de sus extremos este prevista al menos una ranura para alojar el voladizo de bobina, este extremo no puede inclinarse y flexionarse previamente, ya que las ranuras en esta zona se cierran durante el flexionado y el voladizo de bobina ya no puede ensamblarse en la ranura predeterminada.

Asimismo es necesario cumplir un gran numero de requisitos para fabricar un elemento electromagnetico. Entre otras cosas, en el caso de unas clases de devanado y unas formas de bobina desfavorables se producen irregularidades en las extensiones de las laminas en los lados frontales del paquete y en el centro del paquete, lo que conduce a una anchura de rendija irregular de los extremos que se ensamblan del paquete de laminas, y esto tanto mas cuanto mas estrechas sean las laminas y cuanto mas voluminoso sean las cabezas de devanado.

Un comportamiento de flexion no unitario de laminas individuales conduce tambien a problemas a la hora de ensamblar la bobina en voladizo. En el caso de paquetes de laminas con bobinas en voladizo es necesario en parte flexionar por etapas, para hacer posible un ensamblaje de la bobina en voladizo, lo que conduce a una gran falta de circularidad.

Del documento US 6584672 B1 se conoce una instalacion de fabricacion para conformar por flexion un elemento electromagnetico de un motor electrico, en donde el elemento electromagnetico esta formado por un paquete de laminas conformado por flexion. Asimismo se conforma all! el paquete de laminas previamente flexionado.

Ventajas de la invencion

Se parte de una instalacion de fabricacion para conformar por flexion un elemento electromagnetico de un motor electrico, en donde el elemento electromagnetico esta conformado por flexion y esta formado por un paquete de laminas en su conformation de acabado.

La invencion consiste en una instalacion de fabricacion conforme a la reivindicacion 1 y en un procedimiento para producir un elemento electromagnetico conforme a la reivindicacion 22. En las reivindicaciones dependientes se encuentran unas formas de configuration adicionales de la invencion.

Se propone un primer dispositivo para conformar por flexion el paquete de laminas paralelepipedico y de este modo para redondear por flexion, as! como un segundo dispositivo para acabar la conformacion del paquete de laminas previamente flexionado, que se usa para acabar de conformar el paquete de laminas previamente flexionado y todavla abierto en los extremos que forman aristas de empalme, de tal manera que no tenga rendijas en los extremos del paquete de laminas. A este respecto el segundo dispositivo presenta un primer grupo constructivo para la fijacion axial y el prensado del paquete de laminas, y un segundo grupo constructivo para el centrado radial y el prensado del paquete de laminas. Estas funciones las presentan los dos grupos constructivos al menos durante un

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

breve espacio de tiempo simultaneamente, de tal manera que el paquete de laminas flexionado pueda centrarse y prensarse axial y radialmente al menos durante un breve espacio de tiempo simultaneamente.

En una conformacion favorable el primer dispositivo comprende un mandril de flexion, alrededor del cual puede flexionarse el paquete de laminas, en donde el mandril de flexion cillndrico presenta un diametro exterior mayor que lo que corresponde a un diametro interior del elemento electromagnetico acabado de flexionar. Puede prescindirse de una inclinacion de los dos extremos del paquete de laminas paralelepipedico antes del verdadero redondeado por flexion, lo que dificulta el acceso a las ranuras para ensamblar las bobinas. Si el mandril de flexion presenta a lo largo de su perlmetro al menos por segmentos unas elevaciones radiales, p.ej. unas nervaduras, las mismas pueden usarse como tope para un diente del paquete de laminas o la cabeza de diente del diente. Entre los dientes del paquete de laminas estan dispuestas unas ranuras, que estan previstas para alojar devanados formados por hilos de bobinas. Como tope se usa a este respecto al menos un flanco de las elevaciones, que senale en la direccion de flexion. Las elevaciones se usan para fijar los dientes en direccion perimetrica. De este modo pueden garantizarse una orientacion radial y una buena alineacion axial de los dientes. Ademas de esto se hace posible un comportamiento de flexion homogeneo de las laminas y se evita la configuracion de una diferencia de longitud de las laminas durante la flexion. Puede garantizarse que se logra una posicion de ensamblaje para un voladizo de bobina.

En un perfeccionamiento favorable el mandril de flexion presenta al menos una ranura que discurre axialmente. Durante el montaje la misma puede alojar al menos el voladizo de bobina o tambien el voladizo de bobina con el cierre de ranura correspondiente. De este modo se hace posible el conformado por flexion de un paquete de laminas paralelepipedico, que presenta en sus ranuras un devanado con voladizo de bobina. El devanado puede prefabricarse de forma completa y sin interrupciones, de forma idonea para la fabricacion en serie. Se prescinde de una complejidad posterior para una conexion mediante llneas de los devanados.

En un perfeccionamiento favorable, el primer dispositivo presenta una unidad de apriete. De forma preferida la unidad de apriete presenta un diametro superior a 25 mm, de forma preferida superior a 30 mm. Se reducen las fuerzas de flexion y con ello una extension del paquete de laminas, con la consecuencia de que pueden conseguirse de forma definida un diametro interior y una posicion de guiado para el voladizo de bobina.

La unidad de apriete presenta de forma preferida un diametro casi infinito, de tal manera que la unidad de apriete presenta para el proceso de conformado por flexion un segmento recto. De este modo pueden reducirse todavla mas las fuerzas de flexion y la extension indeseada del paquete de laminas. El diametro interior y la posicion de guiado para el voladizo de bobina se consiguen de forma segura y en condiciones optimas.

En un perfeccionamiento favorable la unidad de apriete presenta en su lado vuelto hacia el paquete de laminas un contorno dentado u ondulado. Esto es ventajoso en un paquete de laminas o en un elemento electromagnetico formado a partir del mismo, que presente un contorno exterior dentado u ondulado. El contorno de la unidad de apriete penetra al menos en parte en el contorno exterior del paquete de laminas y se apoya en los flancos laterales del contorno exterior. Se apoya un comportamiento de flexion homogeneo y se evita una diferencia de longitud de las laminas durante la flexion. Puede garantizarse que se alcanza la posicion de ensamblaje para la paquete de laminas. Segun se observa sobre la longitud axial del paquete de laminas, se obtiene una anchura de rendija homogenea entre los extremos del paquete de laminas mutuamente enfrentados despues de la flexion.

En un perfeccionamiento favorable puede accionarse con arrastre la unidad de apriete mediante un rodillo de presion. Las superficies de contacto comunes de la unidad de apriete y del rodillo de presion presentan una superficie lisa. En particular en los paquetes de laminas con contorno exterior dentado se obtiene un desarrollo suave de la flexion, ya que un movimiento de rodamiento del rodillo de presion esta desacoplado del contorno exterior dentado del paquete de laminas.

En un perfeccionamiento favorable la unidad de apriete presenta unos dispositivos adicionales para la orientacion axial del paquete de laminas. Mediante la orientacion axial pueden ajustarse en un lado A y en un lado B, de forma correspondiente a una altura de cabeza de devanado predeterminada, un voladizo axial de las cabezas de devanado con relacion a los lados frontales del paquete de laminas. Mediante el pretensado axial del paquete de laminas puede flexionarse tambien laminas con unos menores grosores de chapa, p.ej. de un maximo de 0,65 mm, sin formar ondulaciones. Se garantiza la orientacion axial del devanado con relacion al paquete de laminas, ya que en principio es todavla insuficiente un asiento firme del devanado en el paquete de laminas plano, es decir, con las ranuras todavla abiertas. El paquete de laminas se pretensa axialmente en toda su longitud de lamina, es decir, las laminas se unen por tensado en la direccion de apilado. Puede evitarse que, en el caso de un grosor de chapa de lamina insuficiente las laminas durante la flexion se ondulen o se deformen de forma inadmisible desde el plano de la chapa.

De forma favorable puede redondearse por flexion un paquete de laminas paralelepipedico en el primer dispositivo sin mecanizacion previa, como p.ej. una inclinacion de los extremos del paquete de laminas, sobre solamente un dispositivo y en unas condiciones definidas.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

En el primer dispositivo para redondear por flexion un paquete de laminas paralelepipedico, para formar un paquete de laminas flexionado, pueden llevarse a cabo de forma preferida los siguientes pasos de procedimiento. El paquete de laminas paralelepipedico se orienta exactamente y se sujeta fijamente en primer lugar, con su primer diente completo sobre el mandril de flexion, entre dos elevaciones perimetricas, p.ej. nervaduras. Con un primer troquel sobre el primer semi-diente del paquete de laminas se aplica una contrafuerza que actua con respecto a la fuerza de flexion, una llamada fuerza de sujecion, y el paquete de laminas con el rodillo de presion se apoya para evitar una desviacion. Antes del inicio de la flexion se inmoviliza el voladizo de bobina. El rodillo de presion se instala en una posicion angular de una gula previa. El paquete de laminas se flexiona por segmentos en diferentes posiciones angulares. En las diferentes posiciones angulares se sujeta fijamente, con al menos una mordaza de sujecion, la parte respectivamente flexionada del paquete de laminas inicialmente paralelepipedico sobre el mandril de flexion. El voladizo de bobina se ensambla en la ranura del mandril de flexion. Con unas mordazas de sujecion de un dispositivo, que se alimenta radialmente desde fuera al paquete de laminas, se sujetan fijamente los dos extremos del paquete de laminas sobre el mandril de flexion. Con este dispositivo y su troquel se circula entre los extremos del paquete de laminas hasta el mandril de sujecion, en donde se presiona sobre los flancos laterales de los dos semi- dientes por los extremos y los mismos se abren uno hacia fuera del otro, de tal manera que se deforman en direccion tangencial y con ello cierran las ranuras delimitadas por los mismos, la primera y ultima ranuras perimetricas del paquete de laminas. El paquete de laminas previamente flexionado se transfiere al segundo dispositivo para el conformado final, que tambien puede presentar un dispositivo para el ensamblaje en la forma de union material. En conjunto en este paso de procedimiento se logra la flexion de un paquete de laminas, que presenta tambien en los extremos una altura de culata igual de grande que en el restante paquete de laminas, es decir, el paquete de laminas presenta en toda la zona de flexion una altura de culata constante.

En un perfeccionamiento favorable esta prevista una parte del segundo dispositivo de la instalacion de fabricacion como herramienta de transferencia del paquete de laminas previamente flexionado entre el primer y el segundo dispositivo. Es favorable que el segundo dispositivo presente un dispositivo de sujecion para el paquete de laminas acabado de flexionar, para ensamblar en la forma de union material los extremos libres del paquete de laminas. El ensamblaje en la forma de union material se realiza de forma preferida mediante soldadura laser.

En un perfeccionamiento favorable, el segundo dispositivo presenta un mandril de soldadura con un diametro que se corresponde con el diametro interior del paquete de laminas acabado de flexionar. Ademas de esto es favorable que el mandril de soldadura cillndrico presente sobre su perlmetro unas elevaciones radiales, que se correspondan con unas aberturas de ranura del paquete de laminas acabado de flexionar. Las elevaciones estan configuradas convenientemente como nervaduras. Es ventajoso que el segundo dispositivo presente una instalacion con segmentos para el apriete radial del paquete de laminas previamente flexionado en el primer dispositivo sobre el mandril de soldadura. De este modo puede fijarse el paquete de laminas de forma fiable sobre el mandril de soldadura.

Los segmentos estan divididos de forma preferida en al menos dos grupos. Los grupos de segmentos pueden accionarse de forma diferente o independiente unos de otros, p.ej. por desplazamiento controlado por fuerza.

Cada grupo de segmentos se extiende convenientemente, con relacion al diametro exterior del paquete de laminas acabado de flexionar, en un margen angular inferior a 180°. El margen angular del primer grupo de segmentos esta dispuesto de forma preferida simetricamente respecto a un eje, con relacion a los extremos del paquete de laminas que forman las aristas de empalme en el lado del diametro opuesto. El margen angular del segundo grupo de segmentos y de cada uno de los otros se conecta al primer grupo de segmentos o al respectivamente precedente y se extiende despues en la direccion de los extremos del paquete de laminas, en donde el margen angular esta dispuesto con simetrla axial en ambos lados de aquel eje, que discurra centralmente entre los extremos del paquete de laminas.

En un perfeccionamiento favorable los segmentos estan configurados en dos partes y/o en forma de cuna, p.ej. en forma de un sistema formado por cuna de presion y cuna de accionamiento. A este respecto las parejas de cunas individuales tienen una superficie de deslizamiento comun, que hace posible un movimiento relativo mutuo. Las partes de presion estan adaptadas de forma preferida, en su contorno interior que senala hacia el estator, al diametro exterior del paquete de laminas, mientras que el contorno exterior presenta una superficie de contacto comun a las cunas de accionamiento, la cual esta inclinada en direccion axial y radial y se usa como superficie de deslizamiento. Las cunas de presion solo pueden moverse fundamentalmente en direccion radial. Las cunas de accionamiento estan dispuestas con relacion a las cunas de presion desplazadas axial y radialmente hacia fuera y fundamentalmente solo pueden moverse en direccion axial. Son accionadas por otra parte del dispositivo. El movimiento axial de las cunas de accionamiento se transforma en un movimiento radial de las cunas de presion. Los segmentos se componen de forma preferida al menos de cinco parejas de cunas.

En un perfeccionamiento favorable el segundo dispositivo presenta un grupo constructivo para el centrado axial y el prensado del paquete de laminas previamente flexionado, en donde puede aplicarse una fuerza axial en ambos lados frontales tanto al diametro interior como al diametro exterior del paquete de laminas acabado de flexionar.

En el segundo dispositivo pueden llevarse a cabo los siguientes pasos de procedimiento para acabar de conformar el paquete de laminas previamente flexionado, para formar un elemento electromagnetico de un motor electrico. El paquete de laminas previamente flexionado y todavia abierto en los extremos que forman las aristas de empalme se introduce en el segundo dispositivo y se orienta. Los segmentos del primer grupo se acercan hasta tal punto, que en 5 la zona del primer grupo de segmentos el paquete de laminas se instala en el mandril de soldadura. Los segmentos del segundo grupo y de cualquier otro adicional se acercan simultaneamente y, dado el caso, con un seguimiento respectivamente adecuado de forma correspondiente del primer grupo o de los precedentes, hasta tal punto que tambien en la zona del segundo grupo de segmentos y de cualquier otro adicional el paquete de laminas se instala en el mandril de soldadura. El modulo del dispositivo para el pretensado del paquete de laminas se acerca. Los 10 segmentos de todos los grupos se acercan simultanea, homogeneamente y a la misma distancia. Los extremos de paquete de laminas se unen entre si.

Es ventajoso que pueda flexionarse un paquete de laminas paralelepipedico, que presente tambien en los extremos una altura de culata igual de grande que en el restante paquete de laminas, es decir puede producirse un paquete de laminas con una altura de culata constante en la zona de flexion conjunta. Se hacen posibles un empalme sin 15 rendijas de los dos extremos de paquete de laminas despues del acabado de conformado y de este modo un diametro exacto y una buena circularidad del taladro del elemento electromagnetico, en particular de un estator. Se evitan unas deformaciones inadmisibles como ondulaciones de las laminas al flexionar laminas con unos grosores de chapa reducidos por ejemplo inferiores a 0,65 mm.

Dibujos

20 Se obtienen unas formas de realizacion y ventajas de la invencion de los ejemplos de realizacion de la invencion, representados a continuacion en base a los dibujos.

A continuacion muestran:

la fig. 1, esquematicamente, un paquete de laminas con dientes interiores y dientes exteriores; la fig. 2 un corte a traves de un mandril de flexion;

25 la fig. 3 una vista en planta sobre un primer dispositivo tridimensional de una instalacion de fabricacion conforme a la invencion;

las figs. 4 a, b varias vistas de una unidad de apriete desde las superficie (a) vuelta hacia a un paquete de laminas y desde el lado a lo largo de la linea B-B (b); y

las figs. 5 a, b un corte longitudinal a traves de una parte de un segundo dispositivo (a) y una vista en planta sobre el 30 dispositivo (b).

Description del ejemplo de realizacion

El ejemplo de realizacion hace referencia a un elemento electromagnetico no reproducido, configurado como estator de un motor electrico con 48 ranuras, asi como con un numero de polos 2p=16, con un numero de ranuras q por cada polo y fase de q=1 y un numero de fases m=3. Para elementos electromagneticos disenados de otra forma es 35 valida correspondientemente en el sentido transmitido la descripcion con unos dimensionados adaptados de forma correspondiente.

Para producir un elemento electromagnetico, en particular un estator, se forma de un modo en si mismo habitual un paquete de laminas 5 paralelepipedico, como se ha representado esquematicamente en la figura 1. A partir de un fleje de chapa por ejemplo laminado en frio se producen unas laminas en forma de tiras, en un procedimiento de 40 estampacion transversal y/o longitudinal. El fleje de chapa se corresponde con una calidad de chapa sin corriente, y el grosor de chapa es de entre 0,35 y 1 mm, de forma preferida de 0,5 mm. Las laminas presentan unos dientes interiores T1, t2, Z y unos dientes exteriores no designados con mas detalle. Los dientes T1, T2, Z estan distanciados mediante unas ranuras, en donde en los extremos de lamina solo estan configurados unos semi- dientes T1, T2. Los semi-dientes t1, T2 estan configurados solamente como dientes interiores, pero no como dientes 45 exteriores. En los extremos de lamina los extremos frontales no son perpendiculares al eje longitud de lamina o a unas fibras neutras, sino que difieren de una superficie de corte plana. Las laminas presentan una altura de culata, que es constante por todo el eje longitudinal de lamina, es decir tambien en la zona de los extremos de lamina, p.ej. de la respectivamente primera division de ranura. Las laminas se apilan unas sobre otras de forma apropiada con o sin replegado.

50 Las laminas se pretensan bajo una fuerza definida en la direction de apilado y se unen entre si en una position predeterminada, apropiada, p.ej. se sueldan.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Como siguiente paso se produce y monta un devanado, que posteriormente se alimenta con corriente durante el funcionamiento en un motor electrico para generar un campo electromagnetico. Un devanado multifasico, p.ej. trifasico, se bobina sobre una matriz de bobinado. El devanado presenta al menos una bobina en voladizo (devanado imbricado paralelo), pero tambien pueden ser mas, p.ej. tres (devanado imbricado paralelo de dos capas).

Cada devanado fasico se compone de varias bobinas, que se corresponden con el numero de polos, p.ej. 8 bobinas. En el caso de unas bobinas conectadas en serie se bobina el llamado devanado fasico sin interrupciones como una llamada cadena de bobinas. A continuacion se estampa el devanado en la zona de ranuras sobre el molde ranurado del elemento electromagnetico redondo a producir, configurado como estator, mediante el conformado de sus secciones transversales de hilo redondas en cualquier seccion transversal de hilo con diferentes configuraciones. A esto le sigue la introduccion del devanado en las ranuras del paquete de laminas paralelepipedico revestidas con un material aislante superficial. Los cierres de ranura se montan con excepcion de aquel que cierra la ranura que aloja el voladizo de bobina (ranura 2 en un devanado imbricado paralelo de una capa), o con excepcion de aquellos que cierran las ranuras que alojan el voladizo de bobina (ranura 3, ranura 2, ranura 1 en un devanado imbricado paralelo de dos capas).

A continuacion se monta el paquete de laminas 5 paralelepipedico con el devanado montado para redondearse por flexion sobre un primer dispositivo 10, representado en la figura 3, de una instalacion de fabrication conforme a la invention. Dentro del redondeado por flexion del paquete de laminas 5 no reproducido alrededor de un mandril de flexion 11 cillndrico, para formar un elemento electromagnetico redondo, se incluye el ensamblaje del voladizo de bobina. El mandril de flexion 11 presenta un diametro que es mayor que el del paquete de laminas 5 acabado de flexionar y presenta al menos una ranura 12 que discurre axialmente para alojar un voladizo de bobina. Asimismo el mandril de flexion presenta sobre su perlmetro unas elevaciones 12 radiales configuradas como nervaduras, que estan separadas por unas ranuras 14, como puede reconocerse en la figura 12. En la figura solo se han marcado con slmbolos de referencia algunos de los elementos.

El proceso de flexion comienza en un extremo del paquete de laminas 5 en la ranura 48 (figura 1). En el caso de un devanado imbricado paralelo monocapa, que como voladizo de bobina solo presente una bobina en voladizo, en un extremo del devanado fasico un lado de bobina de la bobina en voladizo esta situado enfrente del paquete de laminas 5, mientras que el otro lado de bobina de la bobina en voladizo llena por completo la ranura 47. El lado de bobina sobresaliente de la bobina en voladizo se ensambla en el momento correspondiente en la ranura 2 en el otro extremo del paquete de laminas 5.

En el caso del devanado imbricado paralelo con dos capas, que como voladizo de bobina presenta tres bobinas en voladizo, en cada extremo del devanado fasico esta situado un lado de bobina de la respectiva bobina en voladizo enfrente del paquete de laminas 5 en longitud, mientras que los otros lados de bobina de las bobinas en voladizo llenan por completo las ranuras 48, 47 y 46. Los lados de bobina sobresalientes de las bobinas en voladizo se ensamblan en unos momentos respectivamente correspondientes en las ranuras 3, 3 y 1. El proceso de flexion finaliza despues en la ranura 1 del paquete de laminas 5.

La description ulterior se realiza a modo de ejemplo y para mayor simplicidad ya solo para el devanado imbricado paralelo monocapa, pero puede transferirse en el modo indicado anteriormente de forma correspondiente al devanado imbricado paralelo con dos capas.

Al comienzo del procedimiento de flexion se posiciona el paquete de laminas 5 en una unidad de apriete 15 configurada como regleta de apriete, el devanado se orienta axialmente respecto al paquete de laminas 5 y el paquete de laminas 5 se pretensa axialmente. La unidad de apriete 15 se ha representado en detalle en las figs. 4a, 4b. La unidad de apriete 15 presenta una longitud que se corresponde con el perlmetro del paquete de laminas 5. La unidad de apriete 15 presenta asimismo un diametro casi infinito y esta configurada recta en la zona de flexion. En su lado 16 vuelto hacia el paquete de laminas 5 esta previsto un contorno dentado u ondulado, que se corresponde con los dientes exteriores antes citados del paquete de laminas 5.

La unidad de apriete 15 se tensa en el dispositivo de flexion 19 y a este respecto se orienta axial y tangencialmente con respecto al mandril de flexion 11. El paquete de laminas 5 paralelepipedico se posiciona despues con su primer diente entero Z del primer extremo, es decir el extremo del paquete de laminas para iniciar la flexion con la ranura 48, sobre el mandril de flexion 11 entre dos de las elevaciones 13 configuradas como nervaduras, de tal manera que el centro de diente esta situado exactamente sobre una radial del mandril de flexion 11. En esta position se sujeta fijamente el paquete de laminas 5 sobre el mandril de flexion 11.

Despues de esto se alimenta un primer troquel 18 radialmente desde fuera hasta el paquete de laminas 5 y con el mismo se aplica una fuerza sobre el semi-diente T1 mencionado del primer extremo de paquete de laminas. Esta fuerza, llamada a partir de ahora fuerza de sujecion, se usa para fijar el paquete de laminas 5 durante la flexion. Por un lado la fuerza de sujecion tiene que ser mayor como contrafuerza que la propia fuerza de flexion, pero por otro lado no tan grande que pudiera presionar o incluso deformar permanentemente el primer semi-diente T1 sobre el

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

mandril de flexion 11, de tal manera que en esta zona el paquete de laminas 5 adoptara ya su forma redonda definitiva con un diametro predeterminado. Incluso con una fuerza de sujecion que actue por completo y, de este modo, una deformacion plastica y elastica maxima sigue existiendo una distancia entre la cabeza de diente Z1 del primer semi-diente T1 y el mandril de flexion 11. Tampoco la primera ranura del primer extremo de paquete de laminas, es decir la ranura 48, puede cerrarse por completo con la fuerza de sujecion, sino solo en parte, precisamente en aproximadamente 2/3 (unos 5°) del angulo nominal de una division de ranura, que se obtiene matematicamente del clrculo completo dividido entre el numero de ranuras, es decir 360°/48=7,5a

Al comienzo, cuando el primer troquel 18 presiona sobre el paquete de laminas 5 y de este modo la fuerza de sujecion se aplica al paquete de laminas 5, la ranura 47, es decir la segunda ranura desde el primer extremo de paquete de laminas, permanece todavla abierta. Precisamente en esta ranura 47 se encuentra un lado de bobina de la bobina en voladizo, la cual llena por completo la ranura 47. Antes de la flexion y de que por ello se cierre la ranura 47, ambos lados de bobina, es decir la bobina en voladizo completa, debe sujetarse de un modo adecuado. Esto solo puede realizarse con el lado de bobina que representa el voladizo de bobina que, en el estado plano, sobresale respecto al paquete de laminas 5 y por ello puede acometerse facilmente con libre acceso como unica parte de bobina. Para ello un dispositivo adicional no representado es guiado lateralmente por ambos lados del lado de bobina alrededor del lado de bobina, que abraza e inmoviliza el lado de bobina a modo de jaula.

La unidad de apriete 15 configurada como regleta de apriete es accionada mediante un rodillo de presion 19, que es guiado a lo largo de una gula circular alrededor del mandril de flexion 11. La posicion de trabajo del rodillo de presion 19 para la flexion esta caracterizada porque la posicion, en la que el rodillo de presion 19 hace contacto con la unidad de apriete 15, esta adelantada en la direccion de flexion con relacion al diente que ya hace contacto con el mandril de flexion 11. Cuanto mayor sea la rodada delantera menor sera la fuerza de flexion y mayor la zona en el segundo extremo de paquete de laminas, que no puede flexionarse con este ajuste, debido a que en el extremo de flexion el rodillo de presion 19 rueda mas alla de la unidad de apriete 15 configurada como regleta de apriete o del paquete de laminas 5.

El verdadero conformado por flexion se produce en cuanto el rodillo de presion 19 es guiado sobre la gula circular alrededor del mandril de flexion 11 y a este respecto se tira del mismo en la direccion de flexion. El rodillo de presion 19 acciona a su vez la unidad de apriete 15 sobre la curva de gula prefijada para el mismo, de tal manera que el paquete de laminas 5 se envuelve alrededor del mandril de flexion 11 y con ello es extraldo al mismo tiempo de la unidad de apriete 15.

Para el conformado por flexion existe el requisito de que la fuerza de traccion, que se transmite desde el rodillo de flexion o la unidad de apriete 15 al paquete de laminas 5, siempre debe ser menor que la fuerza de sujecion que se ejerce sobre el paquete de laminas en el primer extremo de paquete de laminas, para fijar el paquete de laminas 5 sobre el mandril de flexion 11, y tiene que resistir la fuerza de traccion. Solo de este modo puede garantizarse que sobre el primer diente completo no actue ninguna fuerza en la direccion tangencial de los dientes y tambien en general el proceso de flexion para todos los dientes del paquete de laminas 5 se desarrolle sin fuerzas tangenciales, lo que garantiza la orientacion radial de los dientes Z en el elemento electromagnetico redondeado por flexion.

La flexion del paquete de laminas 5 con un rodillo de flexion, que presente un diametro enorme, lo que se presenta en la unidad de apriete 15 configurada como regleta de apriete, se realiza mediante el pretensado axial de las laminas, para lo que estan previstas unas regletas de apriete 17' en la unidad de apriete 15. De este modo se suprimen eficazmente en las laminas con un grosor de chapa reducido una ondulacion y otras deformaciones inadmisibles, y se consigue la deseada exactitud de medida.

El conformado por flexion del paquete de laminas 5 se realiza por segmentos en diferentes posiciones angulares, en las que esta activada al menos una mordaza de sujecion 20, 21. La respectiva mordaza de sujecion 20, 21, que al igual que el primer troquel 18 puede aproximarse radialmente desde fuera al mandril de flexion 11, se alimenta al paquete de laminas 5 y con la misma se ejerce una fuerza sobre la parte del paquete de laminas 5 entonces ya flexionada, de tal manera que el paquete de laminas 5 es presionado contra el mandril de flexion 11. De este modo se ejerce una funcion de sujecion y/o una funcion de apriete y por as! decir el paquete de laminas 5 es rodeado, es decir, la fuerza de sujecion del primer troquel 18 es asumida de tal manera por una primera mordaza de sujecion 20 o 21, que puede extraerse el primer troquel 18, etc.

Se obtienen unas condiciones de sujecion ideales si la zona flexionada del paquete de laminas 5 se aprieta homogeneamente sobre el mandril de flexion 11 y con ello el paquete de laminas 5 en esta zona se mantiene sujeto exactamente con relacion al mandril de flexion 11.

En un siguiente paso de procedimiento se ensambla la bobina en voladizo en la escotadura o ranura 12 para el voladizo en el mandril de flexion 11, de tal manera que puede extraerse el dispositivo de tipo jaula, que al comienzo habla fijado el voladizo de bobina.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

El ensamblaje de la bobina en voladizo junto con el cierre de ranura correspondiente desde la ranura 12 en el mandril de flexion 11 a la ranura 2 del paquete de laminas 5 se produce en cuanto la ranura 2 del paquete de laminas 5 este situada enfrente de la ranura 12 en el mandril de flexion 11.

En cuanto el rodillo de presion 19 haya superado el extremo del paquete de laminas, finaliza el proceso de flexion y puede extraerse la unidad de apriete 15.

Con un segundo troquel 22, que a su vez puede alimentarse radialmente desde fuera al paquete de laminas 5, se inmovilizan sobre el mandril de flexion 11 los dos extremos del paquete de laminas mediante una parte fija del troquel 22, y una parte movil del troquel 22 avanza entre los dos extremos del paquete de laminas 5 hasta el mandril de flexion 11, presiona con ello sobre los flancos de los dos semi-dientes T1, T2 y abre los mismos uno hacia fuera del otro, de tal manera que se deforman en direccion tangencial y con ello cierran las ranuras 48 y 1. En un desarrollo del procedimiento subsiguiente se produce ademas la transferencia para acabar de conformar el paquete de laminas 5, flexionado pero todavla abierto, a un segundo dispositivo 25 de la instalacion de fabricacion conforme a la invencion, que al mismo tiempo puede usarse como dispositivo de soldadura.

El paquete de laminas 5 flexionado, pero todavla abierto, se introduce con su posicion orientada en el dispositivo 25 para acabar de conformar y unir los dos extremos del paquete de laminas. Esto significa que el paquete de laminas 5 con su rendija, que todavla existe entre los dos extremos de paquete de laminas, se introduce de tal manera en el dispositivo 25, que la rendija senala hacia una ventana de soldadura 26.

El segundo dispositivo 25 presenta una superficie de tope para un lado frontal del paquete de laminas 5 que debe ensamblarse primero, con lo que el paquete de laminas 5 se orienta axialmente.

La orientacion radial se realiza en el primer planteamiento mediante un mandril de soldadura 27, cuyo diametro se corresponde con el diametro interior del elemento electromagnetico acabado. La instalacion de troqueles radiales se produce escalonadamente sobre el paquete de laminas 5 previamente flexionado, que despues se instala en el mandril de soldadura 27.

Como troqueles radiales se designan unos segmentos que se extienden a lo largo del perlmetro, por segmentos a lo largo del perlmetro exterior del paquete de laminas, y presionan el paquete de laminas contra el mandril de soldadura 27. Los segmentos 28 se reunen en al menos dos grupos 28.1, 28.2, que son accionados de forma diferentes, p.ej. controlados por fuerza-recorrido.

Los segmentos 28 del primer grupo 28.1, que se extienden a lo largo del perlmetro por un margen angular predeterminado inferior a 180° y estan dispuestos, con relacion a los extremos del paquete de laminas que estan todavla distanciados unos de otros, en el otro lado del diametro, se acercan inicialmente hasta tal punto, que en la zona de los segmentos 28 del primer grupo 28.1 el paquete de laminas 5 se instala en el mandril de flexion 11.

Despues de esto los segmentos 28 del segundo grupo 28.2 y de cualquier otro grupo, que se extienden tambien a lo largo del perlmetro por un margen angular, que es inferior a 180° y se conecta al primer grupo de segmentos 28.1, 28.2 o al respectivamente precedente, se acercan hasta tal punto que, tambien en la zona de segundo grupo 28.2 el paquete de laminas 5 se instala en el mandril de flexion 11.

Otra parte del segundo dispositivo 25, que pretensa axialmente el paquete de laminas 5, se acerca a su vez controlada por fuerza-recorrido. La fuerza axial que actua a este respecto se aplica a lo largo del diametro interior y del exterior a ambos lados frontales As y BS del paquete de laminas 5 e impide unas deformaciones inadmisibles durante el subsiguiente desarrollo del procedimiento.

El mismo esta caracterizado porque todos los segmentos 28 de todos los grupos 28.1, 28.2 se acercan simultanea, homogeneamente y a la misma distancia, de tal manera que el paquete de laminas 5 se aproxima sobre su perlmetro radialmente con la misma intensidad al mandril de soldadura 27 y se deforma sobre su diametro terminal, mas alla de la deformacion elastica, tambien plasticamente de forma correspondiente a la deseada exactitud de medida.

De este modo el paquete de laminas 5 se acaba de conformar, y los dos extremos del paquete de laminas chocan uno con el otro sin rendijas y pueden unirse entre ellos.

Despues de acabarse el conformado no es necesario realizar ninguna mecanizacion adicional, ya que el diametro y la circularidad del taladro del elemento electromagnetico que forma preferiblemente un estator estan fabricados ya mediante la deformacion plastica con una exactitud de medida. Tampoco se produce ninguna deformacion inadmisible como p.ej. una ondulacion de las laminas al flexionar laminas con un grosor de chapa reducido. La circularidad puede ser mejor que 0,15, en particular mejor que 0,1 mm, en particular en la zona de choque de los dos extremos del paquete de laminas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Instalacion de fabrication para conformar por flexion un elemento electromagnetico de un motor electrico, en donde el elemento electromagnetico esta formado por un paquete de laminas (5) conformado por flexion, en donde un primer dispositivo (10) esta presente para conformar por flexion el paquete de laminas (5) paralelepipedico y de este modo para redondear por flexion, as! como un segundo dispositivo (25) esta presente para acabar la conformation del paquete de laminas (5) previamente flexionado, que se usa para acabar de conformar el paquete de laminas previamente flexionado y todavla abierto en los extremos que forman aristas de empalme, de tal manera que no tenga rendijas en los extremos del paquete de laminas, en donde el segundo dispositivo (25) presenta un grupo constructivo (28) para el centrado radial y el prensado del paquete de laminas (5), caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta un grupo constructivo (29) para la fijacion axial y el prensado del paquete de laminas (5).
2. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el primer dispositivo (10) comprende un mandril de flexion (11), alrededor del cual puede flexionarse el paquete de laminas (5), en donde el mandril de flexion (11) presenta un diametro exterior mayor que lo que corresponde a un diametro interior del elemento electromagnetico acabado de flexionar.
3. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque el mandril de flexion (11) presenta a lo largo de su perlmetro al menos por segmentos unas elevaciones radiales (13).
4. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el mandril de flexion (11) presenta al menos una ranura (12) que discurre axialmente.
5. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer dispositivo (10) presenta una unidad de apriete (15).
6. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 5, caracterizada porque la unidad de apriete (15) esta configurada como rodillo de flexion.
7. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 6, caracterizada porque la unidad de apriete (15) presenta un diametro superior a 25 mm
8. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque la unidad de apriete (15) presenta un segmento recto.
9. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 8, caracterizada porque la unidad de apriete (15) esta configurada como regleta de apriete.
10. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada porque la unidad de apriete (15) presenta en su lado (16) vuelto hacia el paquete de laminas (5) un contorno dentado u ondulado.
11. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizada porque la unidad de apriete (15) puede accionarse con arrastre mediante un rodillo de presion (19).
12. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizada porque la unidad de apriete (15) presenta unos dispositivos adicionales (17, 17') para la orientation axial de cabezas de devanado y/o para un pretensado axial del paquete de laminas (5).
13. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una parte del segundo dispositivo (25) esta prevista como herramienta de transferencia del paquete de laminas (5) previamente flexionado entre el primer y el segundo dispositivo (10, 25).
14. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta un dispositivo de sujecion (28, 29) para el paquete de laminas (5) previamente flexionado, para ensamblar en la forma de union material los extremos libres del paquete de laminas (5).
15. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta un mandril de soldadura (27) con un diametro que se corresponde con el diametro interior del paquete de laminas (5) acabado de flexionar.

5

10

15

20

25
16. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 15, caracterizada porque el mandril de soldadura (27) presenta sobre su perimetro unas elevaciones radiales, que se corresponden con unas aberturas de ranura (1, 48) del paquete de laminas (5) acabado de flexionar.
17. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 15 o 16, caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta un grupo constructivo con segmentos (28) para el apriete radial del paquete de laminas (5) previamente flexionado sobre el mandril de soldadura (27).
18. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 17, caracterizada porque los segmentos (28) estan divididos en al menos dos grupos (28.1,28.2).
19. Instalacion de fabricacion segun la reivindicacion 17 o 18, caracterizada porque cada grupo (28.1, 28.2) de segmentos (28) se extiende, con relacion al diametro exterior del paquete de laminas (5) acabado de flexionar, en un margen angular inferior a 180°.
20. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizada porque los segmentos (28) estan formados respectivamente por dos cunas que se deslizan una sobre la otra.
21. Instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo dispositivo (25) presenta el mencionado grupo constructivo (29) para el centrado axial y el prensado del paquete de laminas (5) acabado de flexionar, en donde puede aplicarse una fuerza axial en ambos lados frontales (AS, BS) tanto al diametro interior como al diametro exterior del paquete de laminas (5) acabado de flexionar.
22. Procedimiento para producir un elemento electromagnetico con una instalacion de fabricacion segun una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque en un paquete de laminas (5) fundamentalmente paralelepipedico se ensambla un devanado con bobina en voladizo, el paquete de laminas (5) se conforma por flexion en el primer dispositivo (10) y de este modo se redondea por flexion, de tal manera que el paquete de laminas (5) asi previamente flexionado forma una rendija con sus extremos de paquete de laminas que forman aristas de empalme, una bobina en voladizo del devanado en voladizo se ensambla desde uno de los extremos de paquete de laminas en una ranura del otro extremo de paquete de laminas y el paquete de laminas (5) previamente flexionado se transfiere al segundo dispositivo (25) para acabar el conformado y se fija axialmente y se prensa en el segundo dispositivo (25) en un grupo constructivo (29).
23. Procedimiento segun la reivindicacion 22, caracterizado porque el (5) se acaba de conformar en el segundo dispositivo (25) y sus extremos se ensamblan uno con el otro.