ES2886517T3 - Unidad de caja central, componente de bobina y método para producir componente de bobina - Google Patents
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Abstract
Una parte de una bobina (200), que comprende: - un núcleo magnético no cortado (4) de un camino magnético cerrado; - una bobina (40) formada por un cable; - una caja anular (1) que aloja el núcleo magnético no cortado (4); - un tambor (2) que comprende: una parte cilíndrica (5) alrededor de la cual se enrolla el cable de la bobina (40), pestañas internas (6) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica, en donde la bobina se proporciona entre las pestañas internas (6), pestañas externas (7) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica en un lado exterior de las pestañas internas con respecto a una posición central de la parte cilíndrica en una dirección axial y dejándose un espacio (11) entre las pestañas externas y las pestañas internas que contiene una parte terminal del cable, y una parte de engranaje (8) provista en un lado exterior de al menos una de las pestañas externas para recibir la fuerza rotacional, estando soportado el tambor de forma giratoria en una parte lineal (3) de la caja anular (1) en la parte cilíndrica, un diámetro exterior de las pestañas externas es mayor que un diámetro exterior de un círculo de adendo de la parte del engranaje, y las pestañas internas (6) y las pestañas externas (7) tienen una parte rebajada (15, 16) por donde pasan las partes terminales de cable de la bobina (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de caja central, componente de bobina y método para producir componente de bobina
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a una parte de una bobina y a un método de fabricación de la parte de una bobina.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Un dispositivo de suministro de energía, tal como una fuente de alimentación de modo conmutado o un inversor aislado cuya salida excede 1 kW, se maneja a aproximadamente de 10 kHz a 80 kHz desde el punto de vista de la eficiencia. Un ejemplo típico del material magnético del núcleo de un transformador para su uso en una fuente de alimentación de modo conmutado o similar que es manejada en dicha condición es una ferrita de Mn -Zn. Desde el punto de vista de la reducción de tamaño, también puede usarse un material blando de aleación magnética, tal como un material amorfo o un material nanocristalino cuya densidad de flujo magnético de saturación sea alta. En una configuración común del transformador, se unen entre sí núcleos magnéticos moldeados con forma de "UU" o "EE" en forma de bobina formada enrollando de antemano un cable (cable conductor) alrededor de un tambor, para formar un camino magnético con forma de "H ", forma de pista de carreras o forma de " 0 ".
En la configuración anterior, se produce un espacio en las superficies de la junta aunque sea muy pequeño. Particularmente cuando se utiliza a núcleo cortado formado a partir de banda de aleación magnética blanda cuya resistencia específica es baja, se produce dicho espacio de modo que aumenta la pérdida resultante de la fuga de flujo magnético. Por tanto, cuando la banda de aleación magnética blanda se utiliza en forma de un núcleo cortado, la densidad de flujo magnético de operación no puede aumentarse lo suficiente y es difícil decir que es posible un diseño que explote por completo las propiedades del material de aleación magnética blanda.
Mientras tanto, hay un transformador que utiliza un núcleo sin cortar, tal como un transformador toroidal. Aquí, algunas veces un núcleo sin cortar se denomina "núcleo no cortado" en comparación con el "núcleo cortado". Sin embargo, el bobinado de un cable en el transformador toroidal se realiza manualmente y, por lo tanto, surge un problema de una pobre conveniencia de manipulación. Además, es difícil hacer uniforme el estado del cable enrollado, de modo que surge un problema de grandes variaciones en las propiedades, etc., debido al efecto de la capacitancia parásita provocado por el cable enrollado de manera no uniforme. El Documento de Patente 1 da a conocer, por ejemplo, la técnica de bobinar eficientemente un cable alrededor de un núcleo magnético sin cortar. Específicamente, el Documento de Patente 1 propone una estructura que es capaz de bobinar mecánicamente al hacer girar un tambor mediante el uso de un eje impulsor. Un carrete (tambor) dado a conocer en el Documento de Patente 1 se muestra en la figura 18. En este tambor, las circunferencias de las pestañas 315 en extremos opuestos de un barril 312 alrededor del cual va a proporcionarse una bobina tienen dientes que están configurados para engranar con los dientes del eje impulsor. La superficie lateral interna de la pestaña 315 tiene una ranura 318 en la cual va a insertarse y acoplarse una parte terminal del cable al principio del bobinado para asegurar el cable a la pestaña 315. La ranura 318 se proporciona con el propósito de evitar que la parte terminal de partida del cable que va a formar la bobina impida la rotación del tambor.
El Documento de Patente 2 da a conocer un tambor que tiene una configuración diferente. La figura 19 muestra una vista externa del tambor. Este tambor tiene paredes de restricción 415 que están provistas en el lado interior de las pestañas 414 que están provistas en los extremos opuestos de un barril 425 y que tienen un diámetro más pequeño que las pestañas 414. Los espacios entre las pestañas 414 y las paredes de restricción 415 se utilizan como las ranuras 427 alrededor de las cuales van a enrollarse partes terminales de la bobina. Una parte terminal de una bobina (no mostrada) que va a proporcionarse alrededor del barril 425 se enrolla alrededor de la ranura 427. Un cable que es para formar la bobina se pasa al barril 425 a través de una ranura de inserción (no mostrada) provista en las paredes de restricción 415. Se aplica fuerza rotacional a las pestañas 414 de modo que se forme una bobina uniformemente alrededor del barril 425. La pestaña 414 tiene un clavo (no mostrado) en el lado de la ranura 427 para que la parte terminal de la bobina no sea forzada fuera de la ranura 427.
LISTA DE CITAS
LITERATURA DE PATENTE
Documento de Patente 1: Publicación japonesa de modelo de utilidad para oposición N.° 62 -36270 Documento de Patente 2: Publicación japonesa de modelo de utilidad para oposición N.° 58 -12426 Documento de Patente 3: US 7.474.187 B1
SUMARIO DE LA INVENCI N
PROBLEMA TÉCNICO
Sin embargo, incluso cuando se utiliza el tambor dado a conocer en el Documento de Patente 1 o el Documento de Patente 2, es difícil asegurar firmemente una parte terminal de un cable al principio del bobinado a la ranura 318 o a la ranura 427. Al inicio del bobinado mecánico del cable, es probable que se produzca una gran tensión en una parte terminal de un cable que forma una bobina, de modo que puede forzarse la parte terminal del cable fuera de la ranura o, en algunos casos, puede aflojarse el cable enrollado. Al hacer girar el tambor para la formación de la bobina, si la parte terminal del cable se fuerza fuera de la ranura o se afloja el cable enrollado, la parte terminal del cable es mordida entre la pestaña y los dientes del eje impulsor, o se enreda en una parte enrollada (parte de la bobina) del cable, por lo que puede verse interrumpida una operación normal de bobinado del cable. Dicho problema es más frecuente a medida que se forman una pluralidad de bobinas en múltiples capas, por lo que hay una pluralidad de partes terminales de cables que forman las respectivas bobinas, o a medida que aumente la longitud de la parte terminal del cable al principio del bobinado. En el tambor del Documento de Patente 2, la pestaña 414 tiene un clavo para restringir el movimiento de la parte terminal de la bobina. Sin embargo, el clavo está cerca de la superficie circunferencial de la pestaña 414 a la cual va a aplicarse la fuerza, por lo que todavía existe una probabilidad de que la parte terminal de la bobina quede mordida entre la pestaña y los dientes del eje impulsor. El lado final del bobinado también tiene las mismas razones. En lo sucesivo en el presente documento, una parte terminal de un cable que forma una bobina se denomina "parte terminal del cable".
Cuando se forma una pluralidad de bobinas alrededor de un tambor para obtener un transformador, es necesario asegurar el aislamiento entre la bobina primaria y la bobina secundaria como para el proceso de extraer la parte terminal del cable del tambor. Además, en una parte de una bobina, tal como un transformador de potencia que excede 1 kW, el calor producido debido a la pérdida del es gran y, por tanto, es necesario liberar el calo de manera que se evite el daño térmico a la bobina y al carrete de la bobina. Sin embargo, estos aspectos no se consideran en el Documento de Patente 1 o el Documento de Patente 2.
Por tanto, a la vista de los problemas discutidos anteriormente, es un objeto de la presente invención proporcionar una configuración adecuada para evitar un enredo de una parte terminal del cable en un engranaje o parte de la bobina en una unidad de caja central que incluye un tambor aplicable al bobinado mecánico que se realiza accionando mediante engranajes, en una parte de una bobina que incluye la unidad de caja central, y en un método de fabricación de la parte de una bobina.
SOLUCIÓN AL PROBLEMA
La invención da a conocer una parte de una bobina de acuerdo con la reivindicación independiente 1 y un método de fabricación de una parte de una bobina de acuerdo con la reivindicación independiente 11.
En las reivindicaciones dependientes 2-10 y 12 -14 se describen realizaciones de la invención.
EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona una configuración adecuada para evitar el enredo de una parte terminal del cable en un engranaje o parte de la bobina en una unidad de caja central que incluye un tambor aplicable al bobinado que se realiza accionando mediante engranajes, en una parte de una bobina que incluye la unidad de caja central, y en un método de fabricación de la parte de una bobina. La utilización de dicha configuración mejora la conveniencia de manipulación en una operación de bobinado de cable. Cuando se aplica a una parte de una bobina que incluye una pluralidad de bobinas alrededor de un tambor, la configuración facilita la retirada de las partes terminales de las bobinas respectivas, estando las partes terminales separadas unas de otras. En el resto de la descripción, cualquier realización que no comprende todas las características de una de las reivindicaciones 1 u 11 no pertenece a la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra una realización de una unidad de caja central de la presente invención.
La figura 2 es una vista de despiece en perspectiva de una caja para su uso en la realización de la unidad de caja central de la presente invención.
La figura 3 es una vista de despiece en perspectiva de un tambor para su uso en la realización de la unidad de caja central de la presente invención.
La figura 4 es una vista ampliada parcial del tambor para su uso en una realización de la unidad de caja central de la presente invención.
La figura 5 es una vista ampliada parcial del tambor para su uso en una realización de la unidad de caja central de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama de tres lados que muestran el tambor para su uso en una realización de la unidad de caja central de la presente invención.
La figura 7 es un diagrama que muestra otro ejemplo del tambor para su uso en una realización de la unidad de caja central de la presente invención.
Las figuras 8(a) y 8(b) son diagramas para ilustrar la etapa de bobinado de un cable alrededor de un tambor en una parte de una método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención.
Las figuras 9(a) y 9(b) son diagramas para ilustrar la etapa de bobinado de un cable alrededor de un tambor en una parte de una método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención.
Las figuras 10(a) y 10(b) son diagramas para ilustrar la etapa de bobinado de un cable alrededor de un tambor en una parte de una método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 11 es un diagrama para ilustrar cómo procesar una parte terminal del cable en la etapa de bobinado de un cable alrededor de un tambor en una parte de un método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 12 es un diagrama para ilustrar una etapa que sigue a la etapa de bobinado de un cable alrededor de un tambor en una parte de un método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención. Las figuras 13(a) y 13(b) son diagramas que muestran una configuración de una cubierta que es aplicable a una parte de una método de fabricación de bobina de acuerdo con una realización de la presente invención.
Las figuras 14(a) y 14(b) son diagramas que muestran una realización de una parte de una bobina de la presente invención.
La figura 15 es una vista de sección transversal que muestra otra realización de la parte de una bobina de la presente invención.
La figura 16 es una vista de sección transversal que muestra otra realización más de la parte de una bobina de la presente invención.
La figura 17 es una vista de sección transversal que muestra otra realización más de la parte de una bobina de la presente invención.
La figura 18 es un diagrama que muestra una estructura de tambor convencional.
La figura 19 es un diagrama que muestra otra estructura de tambor convencional.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES
A continuación se describe una configuración de una unidad de caja central.
La unidad de caja central de la presente invención incluye una caja anular que aloja un núcleo magnético y un tambor alrededor del cual va a enrollarse un cable. La caja tiene típicamente una parte lineal que se extiende a lo largo del camino magnético del núcleo magnético. El tambor incluye una parte cilíndrica alrededor de la cual va a enrollarse el cable, pestañas internas provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica, pestañas externas provistas en el lado exterior de las pestañas internas, y una parte de engranaje provista en el lado exterior de al menos una de las pestañas externas para recibir fuerza rotacional. El tambor está soportado de forma giratoria en la caja en la parte cilíndrica. Dicha configuración permite el bobinado mecánico por medio de rotación a través de la parte del engranaje (en lo sucesivo en el presente documento también denominado "bobinado de engranajes"). Por tanto, en una caja donde se utiliza una caja anular que aloja un núcleo magnético, puede asegurarse la conveniencia de manipulación en una operación de bobinado de cable. Además, los espacios entre las pestañas internas y las pestañas externas pueden usarse para contener partes terminales de cable en la operación de bobinado de cable. Adicionalmente, en la operación de bobinado de cable, pueden mantenerse en esos espacios partes terminales de cable de una pluralidad de bobinas.
El diámetro exterior de la pestaña exterior es mayor que el diámetro más exterior de la parte del engranaje. En dicha configuración, incluso cuando se produce una sacudida, aleteo o desorden del parte terminal del cable en el bobinado del cable, puede evitarse con mayor seguridad que la parte terminal del cable que va a estar contenida en el espacio entre la pestaña interior y la pestaña exterior sea mordida en la parte del engranaje.
En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones de una unidad de caja central, una parte de una bobina que incluye la unidad de caja central, y un método de fabricación de la parte de una bobina de acuerdo con la presente invención se describen más específicamente con referencia a los dibujos, aunque la presente invención no se limita a estas realizaciones. Las configuraciones que se describirán en respectivas realizaciones pueden aplicarse a otras realizaciones siempre que no estropeen los conceptos de las otras realizaciones. En dicha caja, se omitirá adecuadamente la descripción respectiva. En la siguiente descripción, un componente que se designa en un dibujo referido únicamente mediante un número con un sufijo alfabético puede ser mencionado únicamente mediante el número respectivo, sin el sufijo alfabético, en particular cuando no es necesaria la distinción mediante el sufijo alfabético.
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra una realización de una unidad de caja central de la presente invención. La figura 2 es una vista de despiece en perspectiva de una caja para su uso en la realización mostrada en la figura 1. La figura 3 es una vista de despiece en perspectiva de un tambor. En la siguiente descripción, asumiremos que una parte de una bobina a la cual se aplica la unidad de caja central es un transformador, aunque los usos de la unidad de caja central no se limitan al transformador. La unidad de caja central 100 incluye una caja anular 1 para alojar un núcleo magnético 4 y un tambor 2 alrededor del cual va a enrollarse un cable. Aunque la configuración del núcleo magnético 4 alojado en la caja anular 1 no está particularmente limitada, el núcleo magnético 4 puede ser, por ejemplo, un núcleo no cortado que está formado por una banda de aleación magnética. Aquí, "no cortado" significa que la banda de aleación magnética no tiene ninguna parte desconectada en el medio de su camino magnético. El
núcleo magnético no cortado de un camino magnético cerrado no tiene ningún espacio magnético y, por lo tanto, se evita el efecto de fuga de flujo magnético, y es posible la activación del transformador con una alta densidad de flujo magnético de operación. Después se describirán detalles de la configuración del núcleo magnético.
(Caja)
La caja (miembro protector) 1 es un conjunto que consiste en una caja superior 1a y una caja inferior 1b, que se separan verticalmente (dirección z en el dibujo). Nótese que el concepto del término "vertical" utilizado en el presente documento es meramente por motivos de conveniencia en expresiones direccionales en el ensamblaje. La caja inferior 1b tiene un espacio 51 para alojar el núcleo magnético 4. La caja superior 1a y la caja inferior 1b encajan entre sí de modo que el espacio se cubre con la caja superior 1a. En la realización mostrada en la figura 1, la parte de unión (parte de reunión) entre la caja superior 1 a y la caja inferior 1 b está presente en las superficies laterales de la caja anular 1 (las superficies de la caja anular 1 que son paralelas al eje z mostrado en la figura 1). La caja 1 incluye un par de partes lineales 3 que se extienden a lo largo del camino magnético del núcleo magnético 4 (a lo largo de la dirección x en el dibujo). La caja 1 es una caja anular rectangular que está configurada según la forma del núcleo magnético 4 y también tiene partes lineales que se extienden en la dirección y en el dibujo. Nótese que, en las cuatro esquinas de la caja 1, la caja 1 tiene partes que sobresalen en la dirección y, que sirven como partes de seguridad para sujetar juntas la caja superior 1a y la 1caja inferior 1b. También cuando la caja tiene dichas partes salientes o partes redondeadas (partes curvadas) en las esquinas, la forma general de la caja se considera como una forma rectangular. La distancia de aislamiento (distancia espacial o distancia de fuga) entre el núcleo magnético 4 y la bobina se asegura mediante la caja 1.
Cuando el núcleo magnético está hecho de una banda de aleación magnética, una sección transversal del núcleo magnético perpendicular al camino magnético tiene normalmente una forma rectangular independientemente de si el núcleo magnético está en forma de núcleo magnético enrollado o un núcleo magnético multicapa. En consecuencia, la forma interna en una sección transversal de la caja que está diseñada para alojar el núcleo magnético es normalmente rectangular. Aunque la forma externa en la sección transversal de la caja puede tener una forma no rectangular, esta es preferiblemente rectangular desde el punto de vista de la simplificación de la estructura de la caja.
Aunque la forma externa en una sección transversal de una parte lineal de la caja 1 que soporta la parte cilíndrica del tambor 2 puede tener una forma circular o una forma poligonal que tenga n ángulos (n es un número natural no inferior a 5), usando una caja que tiene una sección transversal rectangular proporciona las siguientes ventajas. Por ejemplo, en la caja donde se construye un transformador utilizando una unidad de caja central, el núcleo magnético produce calor cuando se maneja el transformador. La radiación del calor desde una parte cubierta con la bobina es impedida por la bobina, por lo que la temperatura del transformador aumenta. Por otra parte, cuando la forma externa en una sección transversal de una caja utilizada es rectangular, se forma un gran espacio que se comunica con el exterior del tambor entre la superficie exterior de la caja y la superficie interior del tambor, por lo que puede mejorarse la radiación de calor, y puede suprimir el aumento en la temperatura del transformador.
En la realización mostrada en la figura 1, una sección transversal del núcleo magnético 4 que es perpendicular a la dirección del camino magnético tiene una forma cuadrangular oblonga. El núcleo magnético 4 está alojado en la caja 1 de modo que el lado largo de la sección transversal cuadrangular oblonga del núcleo magnético 4 está en el lado de la parte de unión entre la caja superior 1 a y la caja inferior 1 b, es decir, en el lado del perímetro interior y el lado del perímetro exterior de la caja anular. Para acortar toda la longitud del cable enrollado alrededor del tambor, la forma de la sección transversal de la caja que se proporciona dentro de la parte cilíndrica del tambor es preferentemente tan próxima al cuadrado como sea posible. Sin embargo, cuando se reduce el espesor de la caja para la reducción de tamaño, el espesor de la caja es relativamente grande la parte de unión entre la caja superior 1 a y la caja inferior 1 b en comparación con las otras partes. Por otra parte, un núcleo magnético que tiene una sección transversal cuadrangular oblonga se prepara y se dispone de manera que su lado largo esté en el lado largo de la parte de unión (lado de la superficie lateral), mediante el cual el aumento en el espesor descrito anteriormente de la caja puede compensarse mediante la diferencia en la dimensión entre el lado largo y el lado corto del núcleo magnético. Con dicha configuración proporcionada, se prefiere que, en la forma externa de la caja 1, la forma de una sección transversal que es perpendicular a la dirección del camino magnético del núcleo magnético 4 sea más próxima al cuadrado que la forma de la sección transversal del núcleo magnético 4 (la relación entre el lado corto y el lado largo es próxima a 1) o cuadrada. Entre estas opciones, el cuadrado es la más preferida. En la configuración de la figura 1, la forma de la sección transversal de la caja 1 es cuadrada. Nótese que, sin embargo, una sección transversal del núcleo magnético 4 que es perpendicular a la dirección del camino magnético puede tener generalmente una forma cuadrada. También en esta caja, la forma externa de una sección transversal de la caja 1 es del mismo modo generalmente cuadrada como lo es el núcleo magnético 4 siempre y cuando el espesor de la caja 1 sea lo suficientemente pequeño.
La caja 1 se usa para el propósito de, por ejemplo, proteger el núcleo magnético 4 y asegurar el aislamiento. Siempre que se cumplan dichos propósitos, el material de la caja no está particularmente limitado. Por ejemplo, puede usarse una resina, tal como tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), sulfuro de polifenileno (PPS), o similares.
En la configuración descrita anteriormente, la caja 1 que sirve como miembro protector se forman ensamblando una pluralidad de miembros (la caja superior 1 a y la caja inferior 1 b), aunque la presente invención no se limita a este ejemplo. Por ejemplo, la caja usada puede estar formada por un miembro integral de tipo abertura que tiene un espacio de alojamiento que se adapta al núcleo magnético. En esta caja, después de que el núcleo magnético esté alojado en la caja, el núcleo magnético se asegura a la caja utilizando una cinta aislante o similar de modo que el núcleo magnético no caiga dentro de la caja, a la vez que se asegura el aislamiento entre el núcleo magnético 4 y la bobina. En la configuración descrita anteriormente, la caja 1 utilizada está configurada para tener un espacio que es capaz de alojar todo el núcleo magnético 4, aunque la presente invención no se limita a este ejemplo. El miembro protector puede estar configurado para cubrir únicamente una parte del núcleo magnético. Nótese que, sin embargo, el miembro protector está dispuesto preferiblemente de manera que cubra al menos parte del núcleo magnético 4 a la cual va a unirse el tambor 2. Debido a esta disposición, como se describirá más tarde, cuando el tambor 2 se hace girar alrededor del núcleo magnético 4, la probabilidad de dañar el núcleo magnético puede reducirse mediante el miembro protector. Cuando la resistencia es suficiente solo con el miembro protector, puede mejorarse la propia resistencia del núcleo magnético realizando una impregnación de resina en el núcleo magnético 4.
(Tambor)
El tambor 2 incluye una parte cilíndrica 5 alrededor de la cual va a enrollarse un cable para la formación de una bobina, las pestañas internas 6 provistas en los extremos opuestos de la parte cilíndrica 5, las pestañas externas 7 provistas en el lado exterior de las pestañas internas 6, y una parte de engranaje 8 provistas en el lado exterior de las pestañas externas 7. La parte de engranaje 8 está configurada para ser engranada con un engranaje de un dispositivo de eje impulsor no mostrado. Como se describirá más adelante, haciendo girar el engranaje del dispositivo de eje impulsor, el tambor 2 puede hacerse girar alrededor de la parte lineal de la caja 1 a través de la parte del engranaje 8.
El tambor 2 también está formado como un conjunto de dos partes separadas 2a, 2b. Las dos partes separadas 2a, 2b se ensamblan en el tambor 2 para unir la caja 1. Las pestañas internas 6 (6a, 6b) tienen la forma de una placa circular cuyo diámetro exterior es mayor que el diámetro exterior de la parte cilíndrica 5 (5a, 5b) y definen una parte de bobinado para un cable. Es decir, un cable para la formación de una bobina se enrolla alrededor de una parte de la superficie perimetral de la parte cilíndrica 5 entre un par de pestañas internas 6 que están dispuestas con un hueco entre ellas. El tambor 2 incluye, en el lado exterior de las pestañas internas 6 (6a, 6b) (en el lado opuesto a la parte de bobinado para el cable cuando se ve en la dirección de x mostrada en la figura 1 ), las pestañas externas 7 que están separadas de las pestañas internas 6 y de la parte del engranaje 8 para recibir la fuerza rotacional.
La figura 4 y la figura 5 son vistas ampliadas parciales del tambor de la configuración de dos partes mostrada en la figura 3. Este tambor que puede desmontarse es una combinación de dos miembros y puede separarse en dos partes a lo largo de una línea de separación imaginaria (no mostrada) que pasan a través del centro axial. Las superficies de separación tienen salientes 60, 70 y rebajes 61, 71 para ensamblar fácil y precisamente y para evitar una desviación en la dirección axial.
El tambor 2 está dispuesto de manera que el lado del perímetro interior de la parte cilíndrica 5 del tambor 2 esté en contacto moderado con los bordes de la caja 1 o de manera que haya un pequeño hueco entre el lado del perímetro interior de la parte cilíndrica 5 y los bordes de la caja 1, y el tambor 2 está soportado de forma giratoria en una parte lineal 3 de la caja 1 en la parte cilíndrica 5. La parte de engranaje 8 es coaxial con la parte cilíndrica 5, y la parte cilíndrica 5 gira de manera integral con la parte del engranaje 8. Por lo tanto, la aplicación de una fuerza impulsora desde un motor, o similar, a la parte del engranaje 8 permite bobinar un cable, de modo que pueda asegurarse la conveniencia de manipulación en una operación de bobinado de cable.
Las pestañas externas 7 se proporcionan entre las pestañas internas 6 que definen una parte de bobinado para el cable y las partes del engranaje 8 para recibir la fuerza rotacional. Este aspecto es una de las características de la realización mostrada en la figura 1 y la figura 2. Esta característica se describe ahora con referencia adicional a la figura 6. Las figuras 6(a) a 6(c) son respectivamente una vista lateral, una vista frontal y una vista superior del tambor. Las pestañas externas 7 también tienen la forma de una placa circular cuyo diámetro exterior es mayor que el diámetro exterior de la parte cilíndrica 5 como lo tienen las pestañas internas 6. Las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7 se alejan entre sí a lo largo de todo el perímetro de la parte cilíndrica 5. Entre las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7, hay espacios con forma de anillo 11 para contener partes terminales de cable. Los espacios 11 están configurados cada uno como una ranura que discurre alrededor de la parte cilíndrica 5 en la dirección circunferencial de la parte cilíndrica 5. Una parte terminal del cable puede estar contenida en el espacio 11 para que se enrolle alrededor de la parte inferior de la ranura. Debido a que el diámetro exterior de la pestaña exterior 7 es más grande que el diámetro exterior de la parte del engranaje 8 que está definido por el círculo de adendo (el diámetro del círculo de adendo), se evita que la parte terminal del cable se desvía hacia el lado de la parte del engranaje durante el bobinado de engranajes. La parte terminal del cable solo necesita estar contenida para que se enrolle dentro del espacio 11. Puesto que la parte del engranaje 8 está radialmente dentro del perímetro exterior de la pestaña exterior 7 y está separada del perímetro exterior de la pestaña exterior 7, las parte terminal del cable puede confinarse con seguridad de modo que no se desvíe hacia el lado de la parte del engranaje, y puede evitarse que se enrede en la parte del engranaje 8, incluso cuando se aumenta la longitud de la parte terminal del cable.
Se prefiere además que la distancia en la dirección radial del centro axial de la parte cilindrica 5 a la superficie inferior espacio (ranura) 11 sea sustancialmente igual a la distancia en la dirección radial desde el centro axial de la parte cilíndrica 5 hasta la superficie lateral de la parte cilíndrica 5 de modo que no se forme ningún escalón. Con dicha disposición, el bobinado de un cable que se saca del espacio (ranura) 11 a la parte cilíndrica 5 puede iniciarse fácilmente con el cable estando en contacto estrecho con la superficie inferior de la ranura y la superficie del perímetro exterior de la parte cilíndrica, sin pasar sobre un escalón, a través de una parte rebajada que se describirá más adelante. Por lo tanto, cuando se forma una bobina en múltiples capas, puede eliminarse la aparición de un desorden en el bobinado de la bobina próximo a la pestaña interior 6.
En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, la parte del engranaje 8 (8a, 8b) se forma de modo que sobresalga radialmente hacia afuera en la superficie exterior de la pestaña exterior 7 (7a, 7b). Es decir, la pestaña exterior 7 y la parte del engranaje 8 están formadas de un modo integral y, por lo tanto, no hay ningún hueco entre la pestaña exterior 7 y la parte del engranaje 8. Aunque puede utilizarse una configuración alternativa en la que la pestaña exterior 7y la parte del engranaje 8 están separadas una de la otra en la dirección axial de la parte cilíndrica (dirección x), se prefiere que la pestaña exterior 7 y la parte del engranaje 8 estén formadas de manera integral desde el punto de vista de evitar un aumento del tamaño del tambor 2.
En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7, que se proporcionan en extremos opuestos de la parte cilíndrica 5, tienen partes rebajadas 15 (15a, 15b), 16 (16a, 16b) que se alejan desde sus perímetros exteriores hacia el centro de la parte cilíndrica 5 (5a, 5b). Aunque las pestañas internas 6 pueden tener agujeros a través de los cuales las partes terminales de cable de las bobinas respectivas son guiadas fuera hacia el lado exterior de las pestañas internas, la configuración que tiene las partes rebajadas a través de las cuales se extraerán las partes terminales de cable tiene una mayor conveniencia de manipulación en la operación de bobinado del cable y es más preferida. Cuando se proporcionan las partes rebajadas, después de formarse las bobinas alrededor de la parte cilíndrica 5, las partes terminales de cable de las respectivas bobinas pueden extraerse linealmente en la dirección axial, sin que sean dirigidas innecesariamente alrededor en una dirección radial de la parte cilíndrica 5. Desde este punto de vista, se prefiere que las partes rebajadas 15, 16 alcancen la superficie del perímetro exterior de la parte cilíndrica 5 como en la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6. Además, como se muestra en la vista ampliada parcial del tambor de la figura 5, se prefiere desde el punto de vista de mejorar la resistencia de la parte del engranaje 8 que la parte rebajada 16 de la pestaña exterior 7 se configure de manera que la posición de la parte inferior de la parte rebajada 16 esté fuera de la circunferencia del círculo de adendo de la parte del engranaje cuando se ve en la dirección radial de la pestaña exterior 7.
Aunque la forma de las partes rebajadas 15, 16 no está particularmente limitada, las partes rebajadas 15, 16 pueden tener la forma de una ranura que tiene una anchura suficiente para la extracción del cable. Como es lógico, el ancho de las partes rebajadas 15, 16 (en particular, el ancho de las partes rebajadas 16 provistas en la pestaña exterior 7) no es tan grande como para impedir la función de la pestaña exterior 7, es decir, la función de confinar la parte terminal del cable de modo que no se desvía hacia el lado de la parte del engranaje.
A mismo tiempo, el ancho de las partes rebajadas 16 provistas en la pestaña exterior 7 puede ser mayor que el ancho de la parte inferior del engranaje de la parte del engranaje 8 (la longitud del hueco entre dientes en el círculo de referencia del engranaje). El ancho de las partes rebajadas 16 puede ser mayor que el paso del engranaje. En la presente realización, la pestaña exterior 7, que se proporciona en el lado interior de la parte del engranaje 8 y que tiene un diámetro mayor la parte del engranaje 8, tiene las partes rebajadas 16 y, por lo tanto, la forma y tamaño de las partes rebajadas 16 puede diseñarse de un modo relativamente flexible. Por lo tanto, después del bobinado de una bobina, la parte terminal del cable de la bobina puede extraerse fácilmente recto en la dirección axial sin causar tensión, de modo que puede reducirse la probabilidad de dañar el cable.
En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, la pestaña exterior 7 también tiene las partes rebajadas 16, a través de las cuales las partes terminales de cable pueden guiarse fuera hacia el lado exterior de las pestañas externas 7 después haber terminado la operación de bobinado del cable. Particularmente, cuando se ve en la dirección axial de la parte cilíndrica 5 (dirección x), las partes rebajadas 15 de las pestañas internas 6 y las partes rebajadas 16 de las pestañas externas 7 se solapan, de modo que las partes terminales de cable pueden guiarse fuera hacia el lado exterior de las pestañas externas 7 con la distancia más corta y las partes terminales de cable extraídas de la estructura y la operación de procesamiento de las partes terminales de cable pueden simplificarse. Aunque las partes rebajadas 15 de las pestañas internas 6 y las partes rebajadas 16 de las pestañas externas 7 pueden solaparse parcialmente, es más preferido que, como en la realización mostrada en la figura 1 a la figura 3, las partes rebajadas 15 de las pestañas internas 6 y las partes rebajadas 16 de las pestañas externas 7 estén configuradas de manera que sus extremos coincidan a lo ancho entre sí.
Las partes rebajadas 15, 16 se proporcionan en lados opuestos con las partes conectoras de las partes separas 2a, 2b interpuestas entre ellas cuando se ve en la dirección axial de la parte cilíndrica 5 (dirección x), de modo que las partes terminales de cable (guías) de las bobinas puedan extraerse a través de las partes rebajadas respectivas. Cabe señalar que, en la realización mostrada en la figura 1, cada una de las pestañas 6, 7 tiene dos partes rebajadas 15, 16 en cada lado, es decir, cuatro partes rebajadas 15, 16 en total. Cuando dicha unidad de caja central se utiliza para construir un transformador, las posiciones en las que las partes terminales de cable de las bobinas se extraen están
separadas entre sí 180° alrededor del eje de la parte cilindrica 5, de modo que puede mejorarse el aislamiento de las bobinas en el procesado del extremo de cable y el aislamiento entre las partes terminales de cable de las bobinas respectivas. En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, las pestañas en cada lado tienen un par de partes rebajadas 15, 16 aunque pueden proporcionarse dos o más pares de acuerdo con la configuración de las bobinas. Cabe señalar que, sin embargo, desde el punto de vista de asegurar un hueco entre las partes terminales de cable extraídas de diferentes bobinas, se prefiere que una pestaña tenga únicamente un par de partes rebajadas.
El tambor tiene preferentemente una estructura que es capaz de sostener partes terminales de cable de las bobinas respectivas que se han extraído según se ha descrito anteriormente, de modo que las partes terminales de cable no se soltarían durante la operación de bobinado de engranajes. Con respecto a este punto, en el tambor de la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, los salientes 10 se proporcionan para restringir el movimiento de las partes terminales de cable en direcciones radiales de las pestañas internas 6, sobresaliendo los salientes 10 hacia afuera en la dirección axial de la parte cilíndrica 5 (dirección x) desde la superficie de las pestañas internas 6. Aunque más adelante se describirán detalles, las partes terminales de cable extraídas de las partes rebajadas 15 de las pestañas internas 6 se sacan a través de los espacios 11 entre las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7. Siempre que las partes terminales de cable alcanzan los salientes 10 , las partes terminales de cable se sostienen mediante los salientes 10 de modo que puede evitarse que las partes terminales de cable se suelten por la fuerza centrífuga producida por la rotación del tambor. La partes terminales de cable pueden engancharse y asegurarse a los salientes 10.
La altura de los salientes 10 desde la superficie de las pestañas internas 6 se ajusta preferiblemente de manera que las partes terminales de cable pueden engancharse con los salientes 10. Como alternativa, la altura de los salientes 10 puede ajustarse al menos dentro de un intervalo en el que los salientes 10 no alcancen la parte del engranaje 8, para que los salientes 10 no obstruyan el accionamiento del engranaje durante la operación de bobinado de cable. Además, se prefiere que, como en la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, el diámetro exterior de las pestañas internas 6 sea mayor que el diámetro exterior de las pestañas externas 7, y las posiciones que sobresalen de los salientes 10 estén fuera del perímetro exterior de las pestañas externas 7 cuando se ve en la dirección axial de la parte cilíndrica 5. Esto se debe a que la operación de colocación de las partes terminales de cable en los espacios 11 se hace más fácil. Cuando las partes terminales de cable están enganchadas con los salientes 10, la operación de acoplamiento también se vuelve más fácil. Además, no es necesario agrandar excesivamente el hueco entre las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7 para asegurar la conveniencia de manipulación.
A fin de que la parte terminal del cable tenga una longitud suficiente para el procesado de un extremo del cable, tal como una conexión terminal después de la operación de bobinado de engranajes, la posición del saliente 10 es preferiblemente más cercana a una de las partes rebajadas opuestas a la otra parte rebajada a través de la cual se guía hacia fuera una parte terminal del cable que va a engancharse con el saliente 10. En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, las partes rebajadas 15, 16 y los salientes 10 se proporcionan en los lados opuestos (lados superficiales de una mitad) que están separados entre sí mediante un ángulo central (0) de 130° o más en la dirección circunferencial de una mitad de las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7. Preferiblemente, cuando se ve en la dirección axial de la parte cilíndrica, la parte rebajada y el saliente están en las posiciones de simetría rotacional de 180° relativamente entre sí. La disposición descrita anteriormente de las partes rebajadas y los salientes necesarios que deben realizarse únicamente cuando las mitades se combinan entre sí y, por lo tanto, las partes rebajadas 15, 16 y los salientes 10 pueden proporcionarse cerca del centro de cada mitad. Cabe señalar, sin embargo, que la formación de un tambor con salientes es fácil cuando los salientes 10 están situados en los extremos terminales de la mitad como en la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6.
En la realización mostrada en la figura 1 a la figura 6, las partes del engranaje 8 se proporcionan en el lado exterior de las pestañas externas 7 en extremos opuestos de la parte cilíndrica 5. Sin embargo, la rotación es posible siempre que la parte del engranaje 8 se proporcione en el lado exterior de al menos una de las pestañas externas 7. Por lo tanto, el tamaño del tambor puede reducirse si no se proporciona una parte de engranaje en el lado exterior de una de las pestañas externas 7 como se muestra en la figura 7. Cabe señalar, sin embargo, desde el punto de vista de girar de una manera estable el tambor por medios de accionamiento en ambos extremos, se prefiere que la parte del engranaje 8 se proporcione en cada uno de los lados exteriores de las pestañas externas 7 en extremos opuestos de la parte cilíndrica.
Aunque el material del tambor 2 no está particularmente limitado, puede utilizarse una resina, tal como PET, PBT y PPS, por ejemplo, como en la caja 1.
(Parte de bobina)
Una parte de una bobina que incluye la unidad de caja central descrita anteriormente y un método de fabricación de la parte de una bobina se describen con referencia adicional a la figura 8 a la figura 15. La figura 14(a) es una vista frontal de la parte de una bobina. La figura 14(b) es una vista lateral de la parte de una bobina. La unidad de caja central descrita anteriormente tiene una configuración adecuada para una caja donde se aplica el bobinado de engranajes a un transformador. Por lo tanto, en la siguiente descripción, se asume que la parte de una bobina es un transformador. Sin embargo, la parte de una bobina no se limita al transformador. La parte de una bobina puede ser
una bobina de choque o similar. Una parte de una bobina 200 de una realización mostrada den las figuras 14(a) y 14(b) incluye una unidad de caja central que incluye la caja 1 y el tambor 2 y un núcleo magnético no cortado de un camino magnético cerrado que está alojado en la caja 1. La unidad de caja central y el núcleo magnético pueden tener las mismas configuraciones que las de la unidad de caja central 100 y el núcleo magnético 4 en la realización ilustrada con referencia a la figura 1 a la figura 3. La parte de una bobina 200 incluye además una bobina 40 y una bobina 41 que se forman mediante el bobinado de cables alrededor del tambor 2. Las bobinas 40, 41 están dispuestas en múltiples capas entre las pestañas internas 6 que están provistas en los extremos opuestos de la parte cilíndrica 5.
La parte de una bobina 200 mostrada en las figuras 14(a) y 14(b) incluye bobinas 40, 41 que están provistas en cada una de las dos bobinas. Como se muestra en la vista de sección transversal esquemática de la figura 15, en cada tambor, se conectan en paralelo una pluralidad de bobinas 40, a las que se denominan subbobinas primarias, y se conectan en paralelo una pluralidad de bobinas 41, que se denominan subbobinas secundarias. Las subbobinas primarias están conectadas entre sí en serie, mediante lo cual se forma una bobina primaria Np, y las subbobinas secundarias están conectadas entre sí en serie, mediante lo cual se forma una bobina secundaria Ns.
El cable que forma la bobina primaria Np y el cable que forma la bobina secundaria Ns pueden ser, por ejemplo, un cable eléctrico un recubrimiento aislante, tal como un cable eléctrico aislado de tres capas, que tiene un diámetro de cable de no menos de 91 mm. El recubrimiento aislante asegura el aislamiento entre la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns. Cabe señalar, sin embargo, que asegurar el aislamiento entre la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns por medio del recubrimiento aislante sobre cada cable conduce a un incremento en el volumen de todas las partes enrolladas debido al espesor del propio recubrimiento aislante. En vista de esto, se utiliza un cable magnético común (cable esmaltado), y se proporciona una lámina aislante entre la bobina que forma la bobina primaria y la bobina que forma la bobina secundaria. Cuando la lámina aislante usada tiene flexibilidad, resistencia y resistencia dieléctrica para poder ser enrollada alrededor del tambor 2 , el bobinado de la lámina aislante también es posible con la utilización del giro de la parte de engranaje 8 descrita anteriormente. El material de la lámina aislante es preferiblemente, por ejemplo, poliéster, papel Nomex aislante no tejido (marca registrada de Du Pont), o similares. Como para el espesor, considerando el aislamiento y la flexibilidad, la lámina aislante utilizada es deseablemente una lámina de poliéster que tiene un espesor de 25 pm a 50 pm o una lámina Nomex que tiene un espesor de 50 pm a 200 pm. En el ejemplo ilustrado, la superficie más externa de las bobinas 40, 41 se muestra envuelta con la lámina aislante.
La partes terminales 40a de las bobinas primarias Np y las partes terminales 41a de las bobinas secundarias Ns se insertan en miembros de resina cilíndricos para su aislamiento. Unos extremos de las partes terminales 40a de las bobinas primarias Np se conectan entre sí por medio de un conector de compresión 90, mientras que los otros extremos se conectan mediante compresión con terminales anulares 96, mediante lo cual se completa la bobina primaria Np. Del mismo modo, unos extremos de las partes terminales 41a de las bobinas secundarias están conectados entre sí por medio de un conector de compresión 90, mientras que los otros extremos están conectados por compresión con terminales anulares 96, mediante lo cual se completa la bobina secundaria Ns. Además, un miembro intermedio 70 para montaje está conectado en el lado del conector de compresión 90 de la caja 1, mediante lo cual se forma la parte de una bobina 200. El miembro intermedio 70 se fija mediante pernos 95 insertados a través de agujeros realizados en una parte de la pata que une las partes lineales 3 de la caja 1. El miembro intermedio 70 tiene un agujero pasante para el montaje y permite el montaje vertical en una superficie de montaje a la que está asegurada la parte de una bobina 200. Cuando la parte de una bobina 200 se monta vertical, el aire en un espacio entre la superficie externa de la caja 1 y la superficie interna del tambor 2 se calienta por el calor irradiado desde las bobinas, y surge un flujo de aire en ese espacio debido al espacio efecto acumulativo de modo que puede mejorarse la liberación de calor.
El núcleo magnético no cortado 4 puede ser un núcleo magnético enrollado que se forma bobinado una banda de aleación magnética en una disposición anular o un núcleo magnético multicapa que se forma intercalando una pluralidad de bandas de aleación magnética cortadas con una forma predeterminada. El núcleo magnético 4 mostrado en la figura 2 es un núcleo magnético anular rectangular que forma un camino magnético en una forma cuadrangular oblonga, aunque la forma del núcleo magnético no se limita a este ejemplo. Cabe señalar, sin embargo, puesto que el núcleo magnético 4 está alojado en la caja 1 que tiene partes lineales 3, el núcleo magnético utilizado tiene una forma que incluye parcialmente una parte lineal. Por ejemplo, puede usarse un núcleo magnético que tiene una forma anular rectangular (forma de "H"), una forma de pista de carreras, una forma anular rectangular con una pata intermedia (forma de "0"), o similar. En la caja de un núcleo magnético anular simple, tal como anular rectangular (forma de "E3") y núcleos magnéticos con forma de pista de carreras, se prefiere particularmente una configuración de núcleo magnético enrollado desde el punto de vista de la productividad. Los núcleos magnéticos que tienen una forma anular rectangular con una pata intermedia (forma de " 0 ") pueden formarse intercalando bandas de aleación magnética cortadas con esa forma o rodeando dos núcleos magnéticos enrollados colocados uno al lado del otro con otro núcleo magnético enrollado. Cabe señalar que el término "rectangular" utilizado en el presente documento para representar la forma del núcleo magnético no se limita a una forma rectangular perfecta sino que pretende incluir una forma que tiene partes redondeadas en las esquinas que están contempladas por el bobinado de la banda de aleación magnética.
Como se ha descrito anteriormente, el núcleo magnético 4 puede formarse bobinado o intercalando una banda de aleación magnética. La banda de aleación magnética es, por ejemplo, una banda de aleación amorfa basada en Fe,
una banda de aleación amorfa basada en Co o una banda de aleación nanocristalina basada en Fe, que se obtienen mediante enfriamiento rápido de un metal fundido. Puesto que incluso la banda de aleación amorfa basada de Co, que tiene una densidad de flujo magnético de saturación relativamente baja, tiene una densidad de flujo magnético de saturación de no menos de aproximadamente 0,55 T, estas bandas de aleación magnética tienen mayores densidades de flujo de saturación magnético que las ferritas y son ventajosas en la reducción de tamaño del transformador. Para explotar la ventaja en toda su extensión, el núcleo magnético 5 está formado como un núcleo no cortado.
La composición y características de la banda de aleación magnética utilizada para formar el núcleo magnético 4 no están particularmente limitadas. En la caja de un uso para, por ejemplo, un transformador para su uso en una fuente de alimentación de modo conmutado aislada o similares, la banda de aleación magnética usada tiene preferiblemente características magnéticas tales que la densidad de flujo magnético de saturación Bs no es inferior a 1,0 T, y la relación de la densidad de flujo magnético residual Br con respecto a la densidad de flujo magnético de saturación Bs, Br/Bs, no es más de 0,3. Específicamente, se prefiere un material cuya Br se disminuye causando anisotropía en dirección perpendicular al camino magnético por medio de un tratamiento de calor en un campo magnético. Al causar anisotropía en una dirección perpendicular al camino magnético por medio de un tratamiento térmico en un campo magnético, puede disminuirse la relación de la densidad de flujo magnético residual Br con respecto a la densidad de flujo magnético de saturación Bs, Br/Bs.
A continuación, se describe una realización preferida de la parte de una bobina, junto con un método de fabricación, con referencia a la figura 8 a la figura 13. Las descripciones específicas e ilustraciones de partes que se superponen a la descripción anterior de la parte de una bobina se omiten correctamente. Un método de fabricación de una parte de una bobina de acuerdo con una realización de la presente invención incluye la primera etapa de alojar un núcleo magnético no cortado de un camino magnético cerrado en una caja que incluye una parte lineal que se extiende a lo largo de un camino magnético del núcleo magnético, la segunda tapa de acoplar un tambor a la parte lineal de la caja, incluyendo el tambor una parte cilíndrica alrededor de la cual va a enrollarse un cable, pestañas internas provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica y pestañas externas provistas en un lado exterior de las pestañas internas y la tercera etapa de bobinar un cable alrededor de la parte cilíndrica, formando de este modo una bobina. El tambor está soportado de forma giratoria en la parte lineal de la caja en la parte cilíndrica e incluye además una parte de engranaje provista en un lado exterior de al menos una de las pestañas externas para recibir la fuerza rotacional. El diámetro exterior de las pestañas exteriores es mayor que el diámetro más exterior de la parte del engranaje. En la tercera etapa, el tambor se hace girar a través de la parte del engranaje, mediante lo cual el cable se enrolla alrededor de la parte cilíndrica para formar una bobina, y una posterior operación de bobinado de cable se realiza mientras un extremo de bobinado del cable se coloca entre la pestaña interior y la pestaña exterior.
Específicamente, en primer lugar, un extremo de un cable (extremo de bobinado) se coloca entre una pestaña interior y una pestaña exterior en un lado, y después el cable se enrolla alrededor de la parte cilíndrica para formar una bobina. El extremo de finalización de la bobina (extremo de bobinado) se coloca entre una pestaña interior y una pestaña exterior en el otro lado. En dicho estado, se realiza una operación de bobinado de cable posterior de la misma manera. Después de haber finalizado todas las operaciones de bobinado para todos los cables, se realiza un proceso de conexión para los extremos de bobinado, mediante el cual se completa la formación de las bobinas.
Se describe además la tercera etapa. La figura 8(a) es una vista de sección transversal tomada a lo largo de la línea A -A, que muestra un extremo del tambor en el lado de finalización del bobinado en la operación de bobinado de cable para una parte de una bobina. La figura 8(b) muestra un estado en el medio de la operación de bobinado de cable. En la figura 8(b), se pasa una parte terminal del cable (parte terminal del cable) a través de una parte rebajada 15a de una pestaña interior 6 en el lado de inicio de bobinado en la dirección x y se coloca en el espacio 11. En el espacio 11, la parte terminal del cable se enrolla en una dirección opuesta a la rotación del tambor para formar una sola vuelta y engancharse con un saliente 10b de la pestaña interior 6. La parte de engranaje 8 se hace girar para enrollar un cable de manera que se realicen un número predeterminado de vueltas en el lado de finalización del bobinado de la parte cilíndrica 5, y un extremo del cable se corta a una longitud predeterminada. La figura 9(b) muestra un estado después de la operación de bobinado de cable. La figura 9(a) es una vista de sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A , que muestra un extremo del tambor en el lado de finalización del bobinado. Una parte terminal del cable de la bobina 40 en el lado de finalización del bobinado también se enrolla en una dirección opuesta a la rotación del tambor para formar una sola vuelta y engancharse con un saliente 10b de la pestaña interior 6.
A continuación, se forma una bobina 41 sobre la bobina 40. La figura 10(b) muestra un estado después de haber enrollado los cables en dos capas. La figura 10(a) es una vista de sección transversal tomada a lo largo de la línea A -A, que muestra un extremo del tambor en el lado de finalización del bobinado. Una parte terminal del cable de la bobina 41 en el lado de inicio del bobinado se pasa a través de una parte rebajada 15b (no mostrada) de una pestaña interior 6 en el lado de inicio del bobinado en la dirección x y se coloca en el espacio 11. En el espacio 11, la parte terminal del cable se enrolla en una dirección opuesta a la rotación del tambor para formar una sola vuelta y engancharse con un saliente 10a (no mostrado) de la pestaña interior 6. La otra parte terminal del cable de la bobina 41 en el lado de finalización del bobinado también se enrolla en una dirección opuesta a la rotación del tambor para formar una sola vuelta y engancharse con un saliente 10a de la pestaña interior 6. En la tercera etapa, la formación de la bobina 40 y la formación de la bobina 41se realizan secuencialmente varias veces para que se formen las múltiples capas. Las láminas aislantes 55 se proporcionan entre las capas de la bobina y sobre la bobina 41 de la capa
más externa que constituye la superficie lateral, aunque se omite la descripción del método para formar las láminas aislantes 55.
Puesto que el bobinado de un cable se realiza mediante rotación de la parte del engranaje, la operación de bobinado del cable es fácil incluso cuando se utiliza un núcleo magnético no cortado. Además, puesto que una pestaña exterior que tiene un diámetro exterior mayor que el diámetro más externo de la parte del engranaje se proporciona entre la pestaña interior y la parte del engranaje, la operación de bobinado de cable puede realizarse mientras un extremo de bobinado está contenido en el espacio entre la pestaña interior y la pestaña exterior, de modo que la parte terminal del cable no se desvía hacia el lado de la parte del engranaje o cualquier otra parte. Esta configuración es adecuada para una caja donde una bobina primaria Np y una bobina secundaria Ns que constituyentes de un transformador están enrolladas. Las partes enrolladas del cable que forma la bobina primaria Np y las partes enroladas del cable que forma la bobina secundaria Ns pueden formarse alternativamente con gran precisión en una dirección radial de la parte cilíndrica.
Las formas preferidas, tales como una configuración donde cada una de la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns está dividida en una pluralidad de partes enrolladas que están conectadas en paralelo o en serie, una configuración que presenta rebajes en las pestañas y una configuración que presenta salientes desde la superficie de las pestañas son como se han descrito anteriormente. Entras estas configuraciones, se describe adicionalmente más adelante la configuración que presenta salientes.
La parte terminal del cable puede sujetarse dentro del espacio entre la pestaña interior y la pestaña exterior únicamente bobinando la parte terminal del cable en el espacio. Por ejemplo, la parte terminal del cable se enrolla para formar una o más vueltas, o la parte terminal del cable se enrolla de modo que para por debajo de lado interior de los salientes 10a, 10b estando colocado el extremo terminal de la parte terminal del cable en el lado del diámetro interior de los salientes 10a, 10b que se muestran en la figura 11, mediante lo cual la parte terminal del cable puede sujetarse dentro del espacio. En el ejemplo ilustrado, las partes terminales respectivas del cable de las bobinas 40, 41 sacadas a través de las partes rebajadas 15a, 15b de la pestaña interior 6 están cada una enrollada aproximadamente a la mitad alrededor en el espacio 11. La parte terminal del cable de la bobina 40 se sostiene mediante el saliente 10b y la parte terminal del cable de la bobina 41 se sostiene mediante el saliente 10a.
Para aumentar la certeza, se prefiere que, como se muestra en la figura 10 en los dibujos relevantes, en la tercera etapa, se utilice un saliente que sobresale desde la superficie de la pestaña interior, y el extremo de bobinado de cada parte enrollada se engancha con el saliente. Cuando el extremo de bobinado de cada parte enrollada se engancha temporalmente con el saliente, y después de finalizar la formación de todas las partes enroladas, se realizan procesos tales como la conexión de los extremos de bobinado, los extremos de bobinado no se sueltan y la operación de bobinado de cable se hace más fácil.
Además, cuando las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7 tienen las partes rebajadas 15, 16, después de la tercera etapa, los extremos de bobinado de los cables pueden guiarse fuera hacia el exterior de las pestañas externas 7 a través de las partes rebajadas 15, 16 de las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7 como se muestra en la figura 12.
Las partes terminales de cable en el lado de inicio y el lado de finalización de bobinado de la bobina, que están contenidas en los espacios 11 entre las pestañas internas 6 y las pestañas externas 7, no tienen ninguna cubierta aislante para las partes terminales 40a, 41a. La bobina 40 se extrae de la parte cilíndrica del tambor a través de las partes rebajadas 15a, 16a, mientras que la bobina 41 se extrae a través de las partes rebajadas 15b, 16b (no mostradas). Cuando se ven en una dirección axial de la parte cilíndrica 5, las partes rebajadas 15 de las pestañas internas 6 y las partes rebajadas 16 de las pestañas externas 7 se solapan, y las partes terminales de cable se guían linealmente fuera de las pestañas internas 6 hacia las pestañas externas 7. Las partes terminales de cable de una pluralidad de bobinas 40 se retuercen para conectar la pluralidad de bobinas 40 en paralelo, mediante lo cual se obtiene una subbobina primaria. Del mismo modo, las partes terminales de cable de una pluralidad de bobinas 41 se retuercen para conectar la pluralidad de bobinas 41 en paralelo, mediante lo cual se obtiene una subbobina secundaria. Cada subbobina se conecta en serie con una subbobina proporcionada en el otro tambor, mediante lo cual se obtiene una parte de una bobina mostrada en la figura 14.
Como se muestra en la figura 13, el espacio en el que está contenido el extremo de bobinado se cubre con una cubierta 30, por lo que el extremo de bobinado puede confinarse con mayor seguridad. La cubierta mostrada en la figura 13 tiene una anchura menor que el hueco entre la pestaña interior 6 y la pestaña exterior 7. La forma de la superficie lateral de la cubierta es generalmente una forma de "C". Cuando la cubierta está hecha de un material elástico, tal como plástico, un resorte de placas o similares, la operación de enganche y desenganche de la cubierta es fácil. Aunque la cubierta 30 mostrada en la figura 13 tiene generalmente forma de "C", la forma de la cubierta no se limita a este ejemplo. Solo es necesario que la forma de la superficie lateral de la cubierta 30 cubra la periferia del espacio en el que está contenido el extremo de bobinado sea generalmente circular. Por ejemplo, también es aplicable una cubierta que se cierre para que los extremos de la puta de la cubierta se solapen.
A continuación, se describe otro ejemplo de configuración de la bobina que se aplica a la realización de la bobina. La figura 16 es una vista esquemática de sección transversal que muestra una realización de una parte de una bobina que incluye una bobina primaria y una bobina secundaria que son constituyentes de un transformador. Por motivos de conveniencia, no se muestra una caja que aloje un núcleo magnético 4. Las partes enrolladas de un cable que forma la bobina primaria Np y las partes enrolladas de un cable que forma la bobina secundaria Ns están dispuestas alternativamente en una dirección radial de la parte cilíndrica 5 del tambor 2. Las partes enrolladas de la bobina primaria Np y las partes enrolladas de la bobina secundaria Ns se proporcionan en las mismas partes del núcleo magnético 4 de modo que las bobinas están formadas, estando el cable de la bobina primaria y el cable de la bobina secundaria en contacto estrecho entre sí y, por lo tanto, se mejora el acoplamiento entre las bobinas. La realización de un transformador con un alto coeficiente de acoplamiento puede eliminar el aumento de la resistencia efectiva (resistencia AC). Es decir, de acuerdo con una configuración donde las partes enrolladas de la bobina primaria y las partes enrolladas de la bobina secundaria están dispuestas alternativamente en una dirección radial de la parte cilíndrica, se obtiene el efecto de suprimir el aumento de la pérdida de cobre. Junto con el efecto de reducir la pérdida de espacio que se consigue mediante el uso del núcleo magnético sin cortar descrito anteriormente, esta configuración contribuye a una reducción de la pérdida y una reducción de tamaño en el transformador.
En las partes enrolladas, el cable se enrolla alrededor de la parte cilíndrica 5 desde un extremo al otro extremo de la parte cilíndrica 5 (dirección x). Aunque en las partes enrolladas el cable puede enrollarse en una disposición radialmente estratificada para formar bobinas, con el propósito de mejorar el acoplamiento descrito anteriormente entre las bobinas se prefiere que cada parte enrollada tenga una disposición de una sola capa, sin estratificar el cable en cada bobina.
Como una configuración de disponer alternadamente las partes enrolladas en una dirección radial de la parte cilíndrica 5, es posible disponer una por una las partes enrolladas de las bobinas respectivas en capas para formar la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns. Sin embargo, se prefiere que, como en la realización mostrada en la figura 15, la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns están cada una dividida en una pluralidad de partes enrolladas que se conectan en paralelo, y la pluralidad de partes enrolladas están dispuestas alternadamente en capas en una dirección radial de la parte cilíndrica en cada una de la bobina primaria y la bobina secundaria. Dicha configuración reduce la resistencia de las bobinas y mejora el acoplamiento de la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns. La forma de conexión de las bobinas divididas no se limita a una conexión en paralelo, sino que es aplicable una conexión en serie. Dividir y disponer alternadamente los cables como se ha descrito anteriormente es más ventajoso en términos del acoplamiento entre las bobinas que el bobinado de los cables en una disposición estratificada.
La configuración de bobina descrita anteriormente también es aplicable a un transformador que utiliza un núcleo magnético que tiene una forma anular rectangular con una pata intermedia (forma de " 0"). La figura 17 es una vista de sección transversal esquemática que muestra una realización de dicho transformador. La presente realización es diferente de las otras realizaciones en que el tambor 2 que tiene la bobina primaria Np y la bobina secundaria Ns se proporciona en la pata intermedia del núcleo magnético 4. Sin embargo, las configuraciones de las bobinas y el tambor son las mismas que las de las otras realizaciones y las descripciones de las mismas se omiten aquí.
La configuración donde cada una de la bobina primaria y la bobina secundaria están divididas en una pluralidad de partes enrolladas que están conectadas en paralelo o en serie no se limita a las realizaciones descritas anteriormente. Solo es necesario que la bobina primaria y la bobina secundaria incluyan partes divididas que estén conectadas en paralelo o en serie. Como forma de conexión, únicamente es aplicable la conexión en paralelo o la conexión en serie. Como alternativa, también es aplicable una combinación de la conexión en paralelo y la conexión en serie.
Una parte de una bobina de acuerdo con una realización de la presente invención puede explotar efectivamente las características de una banda de aleación magnética que tenga una alta densidad de flujo magnético a la vez que asegura la conveniencia de manipulación en una operación de bobinado de cable, y por tanto es aplicable a diversos dispositivos de suministro de energía, en particular a transformadores para su uso en dispositivos de suministro de energía, tales como una fuente de alimentación de modo conmutado cuya salida exceda 1 kW, un inversor aislado, y similares.
LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA
1 caja
2 tambor
3 parte lineal
4 núcleo magnético
5 parte cilíndrica
6 pestaña interior
7 pestaña exterior
8 parte de engranaje
10 saliente
15, 16 parte rebajada
30 cubierta
unidad de caja central parte de bobina
Claims (14)
1. Una parte de una bobina (200), que comprende:
- un núcleo magnético no cortado (4) de un camino magnético cerrado;
- una bobina (40) formada por un cable;
- una caja anular (1) que aloja el núcleo magnético no cortado (4);
- un tambor (2 ) que comprende:
una parte cilíndrica (5) alrededor de la cual se enrolla el cable de la bobina (40),
pestañas internas (6) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica, en donde la bobina se proporciona entre las pestañas internas (6),
pestañas externas (7) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica en un lado exterior de las pestañas internas con respecto a una posición central de la parte cilíndrica en una dirección axial y dejándose un espacio (11 ) entre las pestañas externas y las pestañas internas que contiene una parte terminal del cable, y una parte de engranaje (8) provista en un lado exterior de al menos una de las pestañas externas para recibir la fuerza rotacional, estando soportado el tambor de forma giratoria en una parte lineal (3) de la caja anular (1) en la parte cilíndrica, un diámetro exterior de las pestañas externas es mayor que un diámetro exterior de un círculo de adendo de la parte del engranaje, y las pestañas internas (6) y las pestañas externas (7) tienen una parte rebajada (15, 16) por donde pasan las partes terminales de cable de la bobina (4).
2. La parte de una bobina, según la reivindicación 1, en la que en la dirección axial de la parte cilíndrica (5), la parte rebajada (15) de la pestaña interior (6) y la parte rebajada (16) de la pestaña exterior (7) están al menos parcialmente solapadas.
3. La parte de una bobina, según la reivindicación 1 o 2, en la que
la pestaña interior (6) y la pestaña exterior (7) tienen cada una un par de partes rebajadas (15, 16), y
el par de partes rebajadas de la pestaña interior está en posiciones de simetría rotacional de 180° con respecto al eje de la parte cilíndrica (5), y el par de partes rebajadas de la pestaña exterior también está en posiciones de simetría rotacional de 180° con respecto al eje de la parte cilíndrica.
4. La parte de una bobina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el espacio (11) es una ranura que discurre alrededor de la parte cilíndrica (5) en una dirección circunferencial de la parte cilíndrica.
5. La parte de una bobina, según la reivindicación 4, en la que una distancia en una dirección radial desde el centro de la parte cilíndrica (5) a una superficie inferior de la ranura es igual a una distancia en la dirección radial desde el centro de la parte cilíndrica a una superficie lateral de la parte cilíndrica.
6. La parte de una bobina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que se proporciona un primer saliente (10) para sostener la parte terminal del cable, sobresaliendo el primer saliente hacia afuera en una dirección axial de la parte cilíndrica (5) desde una superficie de la pestaña interior (6).
7. La parte de una bobina, según la reivindicación 6, en la que
un diámetro exterior de la pestaña interior (6) es mayor que un diámetro exterior de la pestaña exterior (7), y una posición que sobresale del primer saliente (10) está fuera de un perímetro exterior de la pestaña exterior en una dirección axial de la parte cilíndrica (5).
8. La parte de una bobina, según la reivindicación 6 o 7, en la que, se proporciona un segundo saliente y el primer y segundo salientes (10) están en posiciones de simetría rotacional de 180° con respecto al eje de la parte cilíndrica (5).
9. La parte de una bobina, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la bobina (40) incluye una bobina primaria (Np) y una bobina secundaria (Ns) para un transformador, y
una parte enrollada de un cable que forma la bobina primaria y una parte enrollada de un cable que forma la bobina secundaria están dispuestas alternadamente en múltiples capas en una dirección radial de la parte cilíndrica (5).
10. La parte de una bobina, según la reivindicación 9, en la que
cada una de la pestaña interior (6) y la pestaña exterior (7) tiene dos partes rebajadas (15, 16), y
una parte terminal del cable del cable que forma la bobina primaria es guiada hacia afuera a través de una de las dos partes rebajadas provistas en cada una de la pestaña interior y la pestaña exterior, y una parte terminal del cable del cable que forma la bobina secundaria es guiada fuera a través de la otra de las dos partes rebajadas provistas en cada una de la pestaña interior y la pestaña exterior.
11. Un método de fabricación de una parte de una bobina (200), que comprende:
la primera etapa de alojar un núcleo magnético no cortado (4) de un camino magnético cerrado en una caja (1);
la segunda etapa de acoplar de forma giratoria un tambor (2) a la caja, incluyendo el tambor una parte cilindrica (5) alrededor de la cual va a enrollarse un cable, pestañas internas (6) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica, y pestañas externas (7) provistas en extremos opuestos de la parte cilíndrica en un lado exterior de las pestañas internas con respectos a una posición central de la parte cilíndrica en una dirección axial; y
la tercera etapa de enrollar el cable alrededor de la parte cilindrica, formando de este modo una bobina, en la que el tambor incluye además una parte de engranaje (8) provista en un lado exterior de al menos una de las pestañas externas con respecto a la posición central de la parte cilindrica en la dirección axial para recibir la fuerza rotacional, y un diámetro exterior de las pestañas externas es mayor que un diámetro exterior de un círculo de adendo de la parte del engranaje,
la tercera etapa incluye hacer girar el tambor a través de la parte del engranaje, enrollando de este modo el cable alrededor de la parte cilíndrica para formar un bobina, y la tercera etapa se repite mientras una parte terminal del cable se coloca en un espacio (11 ) entre las pestañas internas y las pestañas externas, formando de este modo una pluralidad de bobinas en el exterior de la parte cilíndrica,
en el que cada una de las pestañas internas y las pestañas externas tiene partes rebajadas (15, 16), y
el método comprende además, después de la tercera etapa, guiar fuera la parte terminal del cable hacia el exterior de la pestaña exterior a través de la parte rebajada de la pestaña interior y la parte rebajada de la pestaña exterior.
12. El método de fabricación de una parte de una bobina, según la reivindicación 11, en el que
la bobina incluye una bobina primaria y una bobina secundaria para un transformador, y
una parte enrollada de un cable que forma la bobina primaria y una parte enrollada de un cable que forma la bobina secundaria están dispuestas alternadamente en múltiples capas en una dirección radial de la parte cilíndrica.
13. El método de fabricación de una parte de una bobina, según la reivindicación 11, en el que
se proporciona un saliente (10 ) para restringir el movimiento del parte terminal del cable hacia un lado exterior de la pestaña exterior (7), sobresaliendo el saliente hacia afuera en una dirección axial de la parte cilíndrica (5) desde una superficie de la pestaña interior (6), y
en la tercera etapa, la parte terminal del cable se sostiene mediante el saliente.
14. El método de fabricación de una parte de una bobina, según la reivindicación 12, en el que
el método comprende además, después de la tercera etapa, guiar fuera una pluralidad de partes terminales de cable del cable que forma la bobina primaria y una pluralidad de partes terminales de cable del cable que forma la bobina secundaria a través de diferentes partes rebajadas (15, 16).
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