ES2932807A1 - Brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos y procedimiento de bobinado asociado - Google Patents

Abstract

Brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos y procedimiento de bobinado asociado. La brida está conformada por un cuerpo anular con unos salientes (1) de bobinado, unas aberturas pasantes de entrada (2), unas aberturas pasantes de salida (3), y unas rutas (4) para conducción, guiado y alojamiento de los hilos eléctricos en su paso desde la abertura pasante de salida (3) de un saliente (1) hasta la abertura pasante de entrada (2) de otro saliente (1). La brida comprende adicionalmente unos surcos (5) localizados en correspondencia con las aberturas pasantes de entrada (2), para guiado y alojamiento del extremo inicial del hilo eléctrico en su introducción en el espacio interior a través de la correspondiente abertura pasante de entrada (2), para evitar interferencias en el procedimiento de enrollado de hilo sobre el saliente (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos y procedimiento de bobinado asociado

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se encuadra en el campo técnico de los detalles de arrollamientos en máquinas eléctricas, más concretamente en el de la fijación de arrollamientos del estátor en motores multipolares de imanes, así como en el de los mecanismos de accionamiento de aparatos elevadores, y se refiere en particular a una brida concebida para permitir un bobinado automático mediante aguja en estátores de motores eléctricos, especialmente para el caso de los motores eléctricos empleados en aparatos elevadores.

La invención se refiere asimismo a un procedimiento de bobinado automático que hace uso de dicha brida, a un motor eléctrico que comprende un estátor que a su vez comprende dicha brida, y a un aparato elevador que comprende dicho motor eléctrico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los aparatos elevadores pueden estar accionados mediante motores eléctricos, que proporcionan la energía necesaria para desplazar una cabina a lo largo de un hueco de ascensor. Un motor eléctrico incluye habitualmente un rotor montado en un eje giratorio y un estátor estacionario configurado para interactuar con el rotor.

En una configuración en la que el rotor está equipado con imanes permanentes, el estátor comprende una pluralidad de devanados o bobinados eléctricos. En el caso en que dichos bobinados se realicen de forma automática mediante dispositivos específicos, éstos son formados en unas bridas de bobinado que facilitan el rutado y aislamiento de dichos bobinados.

Con objeto de mejorar el rendimiento de los aparatos es necesario obtener un bobinado compacto y con un factor de relleno lo más alto posible. Se entiende como factor de relleno a la relación entre el espacio físico que ocupan los hilos de cobre dentro de la ranura y el espacio físico total que tiene el interior de la propia ranura.

Por otro lado, son conocidas las ya mencionadas técnicas de bobinado de estátores de manera automática y mediante dispositivos dotados de una aguja de bobinado, conocidas genéricamente como needle winding, que entre otras ventajas evitan que se tengan que realizar soldaduras adicionales entre las diferentes bobinas de cada fase, simplificando así las conexiones eléctricas dentro del motor. De esta manera, el bobinado se realiza directamente en la brida de bobinado, la cual comprende:

- una pluralidad de núcleos de bobinado, conocidos como salientes o dientes, que soportan la bobina de hilo de cobre,

- una correspondiente pluralidad de ranuras localizadas entre los núcleos de bobinado, a través de las cuales entra y sale el hilo de cobre en un diente, y

- unas ranuras, referidas de ahora en adelante como rutas, a través de las cuales se conduce el hilo de un diente al siguiente.

La técnica de bobinado descrita requiere de un espacio determinado en las ranuras para poder introducir la aguja. En caso de que no se respete este espacio, la aguja podría rozar el hilo de cobre, dañando el aislamiento y pudiendo provocar cortocircuitos o un deterioro prematuro del motor. Asimismo, en el caso que un hilo se coloque en una posición incorrecta, se podría generar un apilamiento de hilos que invadirían el espacio reservado para la aguja, pudiéndose provocar rupturas del cobre.

Es necesario mencionar en este punto que los motores eléctricos más empleados en aparatos elevadores son los de tipo Gearless (sin engranaje), que consisten en un motor síncrono dotado de imanes permanentes que carecen de reductor, lo que ayuda a que haya menos puntos con fricciones y logra un notable ahorro de energía. Estos motores aumentan la eficiencia energética de los ascensores y permiten la supresión de los cuartos de máquinas.

Estos motores empleados en elevación suelen tener grandes dimensiones y requieren unos estátores compactos y con devanados conformados por hilos con unas elevadas dimensiones diametrales, lo que los hace poco moldeables y dificultan la precisión en el momento de la conformación. Este aumento en tamaños y diámetros de hilo hace que los diseños sean cada vez más exigentes en cuanto a características tales como el factor de relleno o la necesidad de controlar cada hilo, sobre todo en aplicaciones donde la eficiencia juega un papel importante, por lo que surge la necesidad de optimizar el diseño de las bridas de bobinado para poder bobinar con aguja.

Asimismo, para poder optimizar las prestaciones del motor dadas las elevadas dimensiones diametrales de los hilos se hace necesario aumentar la longitud de paquete de bobinado, con lo que aumenta el coste por volumen de material.

Es conocido que existen problemas de descontrol en el procedimiento de bobinado, derivados fundamentalmente de una incorrecta entrada del hilo en la ranura, que provoca una invasión de espacio no intencionada en la ranura.

Se conocen en el actual estado de la técnica algunos documentos de patente relativos a bridas para bobinado automático de estátores. Por ejemplo, la patente europea con número de publicación EP3651320 describe una brida de devanado configurada para soportar los devanados de un motor eléctrico, que comprende una pared cilíndrica que se extiende alrededor de un eje central. La pared cilíndrica incluye una pluralidad de ranuras formadas a lo largo de la circunferencia de la pared cilíndrica, teniendo cada ranura una anchura constante a lo largo de la circunferencia; y una pluralidad de aberturas que tienen diferentes alturas. Cada abertura se extiende desde una superficie extrema de la pared cilíndrica y permite que un hilo pase entre un área exterior fuera de la pared cilíndrica y un espacio interior definido por la pared cilíndrica.

Esta patente describe una brida de diseño simple y que permite el paso de un único hilo por cada ranura y abertura.

La patente europea EP2457864 divulga un dispositivo de accionamiento de ascensores que tiene un motor eléctrico diseñado para un funcionamiento con convertidor de frecuencia y tiene un rotor y un estátor. Se dispone un disco de extremo de bobina para separar las fases del electromotor entre sí. La brida también separa las entradas y salidas de las bobinas de cada fase del electromotor entre sí.

En esta patente se describe una brida dotada de una especie de rampas para permitir el cambio en la altura del hilo durante el procedimiento de bobinado.

Otro ejemplo puede encontrarse en la patente estadounidense con número de publicación US2018183290, que describe en este caso una disposición de estátor para un generador trifásico eléctrico, que comprende una pluralidad de dientes de estátor, un dispositivo de contacto que está dispuesto en una parte final del estátor, y un hilo de bobinado devanado continuo que se enrolla en cada caso alrededor de los dientes del estátor individuales con el fin de formar devanados de dientes del estátor. Un elemento de conexión está dispuesto en un dispositivo de contacto y está diseñado para conectar eléctricamente partes del hilo de bobinado dispuesto en el dispositivo de contacto para formar un punto de estrella. La presente invención proporciona además un generador trifásico eléctrico y un método para producir una disposición de estátor.

Finalmente, la patente con número de publicación EP3687043 describe un aislante, un estátor que comprende dicho aislante y un motor que comprende dicho estátor. El aislante incluye una parte a enrollar con una bobina, una primera brida y una segunda brida. La primera pestaña se forma en el lado de la pieza más cercano a un segmento del núcleo e incluye una ranura de guía de la bobina que guía la bobina hacia la pieza. La segunda pestaña se forma en el lado más cercano al extremo distal de un diente. La ranura de guía de la bobina incluye una primera ranura que se extiende en un ángulo agudo 0 desde una superficie interior de la primera pestaña.

De acuerdo con lo descrito en este documento, se proporciona un ángulo a la apertura pasante de entrada de la brida para que el hilo se pose directamente en la parte superior del diente ya ordenadamente. Asimismo, se añaden varios detalles de la entrada como unos salientes para sujetar el hilo y que no se mueva durante el bobinado o un segundo ángulo para direccionar el hilo con mayor precisión.

Ninguno de los documentos del actual estado de la técnica describe bridas dotadas de elementos que faciliten una disposición ordenada de los hilos de cobre durante los procedimientos de conformación automática de las bobinas mediante aguja, con el fin de optimizar el factor de relleno.

Existe por tanto la necesidad de disponer de una brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos de elevadas dimensiones, tales como los motores Gearless empleados en aparatos elevadores, que eviten los problemas antes mencionados.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un primer objeto de la invención consiste en una brida para la realización de un bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos. Dicha brida está conformada por un cuerpo anular con una pared perimetral cilindrica que comprende una pluralidad de soportes de bobinado que se proyectan desde una cara interna de la pared en una dirección radial hacia el eje central interior. La pared presenta un sector superior dentado, con una pluralidad de aberturas pasantes de entrada y de salida, a través de las cuales pasan unos hilos eléctricos de cobre desde el exterior hacia el espacio interior cilindrico, y viceversa. Los hilos de cobre son enrollados sobre los soportes de bobinado para conformar las bobinas del estátor.

En correspondencia con cada abertura pasante de entrada, la brida comprende adicionalmente unos surcos destinados a alojar el extremo inicial del hilo en su primera introducción a través de la correspondiente abertura pasante, evitando así que dicho extremo interfiera con las posteriores pasadas del hilo durante la conformación de la bobina. De esta manera se superan los problemas antes descritos.

Un segundo objeto de la invención consiste en un estátor dotado de la brida para bobinado automático anteriormente descrita.

Un tercer objeto de la invención consiste en un procedimiento de bobinado automático, realizado sobre el estátor anteriormente descrito y haciendo uso de un dispositivo automático dotado de una aguja de bobinado.

Un cuarto y último objeto de la invención consiste en aparato elevador que comprende un motor eléctrico dotado del estátor anteriormente descrito.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de la brida para bobinado automático.

Figura 2.- Muestra una vista en detalle de la brida, en la que se aprecian las aberturas de entrada y salida y los surcos.

Figura 3.- Muestra una vista en planta superior de la brida.

Figura 4.- Muestra una vista en planta inferior de la brida.

Figura 5.- Muestra una vista frontal de la brida.

Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva de un estátor con la brida para bobinado automático, previo al bobinado.

Figura 7a.- Muestra una vista de un estátor conformado con la brida.

Figura 7b.- Muestra un detalle del estátor de la figura anterior.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.

La brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos que se describe, mostrada en las figuras 1-5, está conformada por un cuerpo anular que presenta una pared cilíndrica perimetral, centrada alrededor de un eje central imaginario que corresponde con el eje de rotación de un motor eléctrico.

La pared cilíndrica separa un espacio interior cilíndrico, limitado perimetralmente por una cara interna de dicha pared, de un área exterior externa a la pared. Una pluralidad de soportes de bobinado, referidos de ahora en adelante como salientes (1), se proyectan desde la cara interna de la pared en una dirección radial hacia el eje central. Para formar un estátor, unos hilos eléctricos de cobre son enrollados alrededor de los salientes (1) formando bobinas eléctricas.

La pared presenta un sector superior dentado, con una pluralidad de aberturas pasantes a través de las cuales pasan perpendicularmente los hilos de cobre desde el exterior hacia el espacio interior cilíndrico, y viceversa. Dichas aberturas pasantes se dividen en unas aberturas pasantes de entrada (2) y unas aberturas pasantes de salida (3). En la realización preferente que se muestra aquí, la brida presenta el mismo número de aberturas pasantes de entrada (2) que de aberturas pasantes de salida (3).

Las aberturas pasantes de entrada (2) están destinadas a permitir el paso del hilo eléctrico desde el exterior hacia el espacio interior, para ser enrollado sobre un saliente (1). Por su parte, las aberturas pasantes de salida (3) están destinadas a permitir el paso del hilo eléctrico hacia el exterior desde el espacio interior, más concretamente desde el enrollamiento formado sobre dicho saliente (1).

La cara externa de la pared presenta, en su sector superior, una pluralidad de ranuras transversales paralelas, referidas de ahora en adelante como rutas (4), destinadas a conducir, guiar y a alojar de manera ordenada la pluralidad de hilos eléctricos en su paso por el exterior de la pared de la brida, desde la abertura pasante de salida (3) de un saliente (1) hasta la abertura pasante de entrada (2) de otro saliente (1) como se observa en la figura 5.

La pared comprende adicionalmente unos surcos (5) localizados en el sector inferior de dicha pared y en correspondencia con las aberturas pasantes de entrada (2), como se ilustra en el detalle de la figura 2, de manera que bajo cada abertura pasante de entrada (2) se localiza un correspondiente surco (5). En dicho detalle puede observarse que los surcos (5) consisten, en esta realización preferente, en unos rebajes realizados en la pared.

Cada uno de los surcos (5) está destinado a guiar y alojar el extremo inicial del hilo en su primera introducción en el espacio interior a través de la correspondiente abertura pasante de entrada (2), para de esa manera evitar que pueda interferir en el procedimiento de enrollado de hilo sobre el saliente (1).

La ventaja que se consigue mediante la introducción del hilo en el correspondiente surco (5) consiste en primer lugar en evitar la ocupación adicional de un espacio necesario para un apilado ordenado y uniforme del hilo sobre el saliente (1) en la conformación de la bobina, consiguiendo de esa manera un adecuado factor de relleno. En segundo lugar, evita que se produzcan interferencias con la aguja de bobinado durante el proceso automatizado de generación de las bobinas, suprimiendo así posibles contactos y roturas del hilo.

En la figura 6 se muestra un estátor dotado de la brida para bobinado anteriormente descrita, en un estado previo a la realización del procedimiento de bobinado.

El procedimiento de bobinado automático para conformación del estátor del motor eléctrico se lleva a cabo en un dispositivo específico para tal fin, dotado de una aguja de bobinado y conocido genéricamente como needle winding. Dicho procedimiento se realiza sobre el estátor de la figura 6, y da lugar al estátor mostrado en las figuras 7a y 7b.

Este procedimiento comprende la siguiente secuencia de actuación:

- introducción de la aguja de bobinado, cargada con el hilo eléctrico, desde el exterior de la brida y a través de una abertura pasante de entrada (2), perpendicularmente a dicha abertura pasante de entrada (2);

- inserción de la aguja con el hilo eléctrico en el interior del surco (5), para alojamiento del extremo del hilo en el interior de ficho surco (5);

- enrollamiento del hilo sobre el saliente (1) correspondiente;

- extracción del hilo a través de una abertura pasante de salida (3);

- introducción del hilo en el interior de una ruta (4) y guiado de dicho hilo hasta la siguiente abertura pasante de entrada (2).

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Brida para bobinado automático por aguja en estátores de motores eléctricos, conformada por un cuerpo anular que presenta una pared cilíndrica perimetral que separa un espacio interior cilíndrico, limitado perimetralmente por una cara interna de dicha pared, de un área exterior externa a la pared, en la dicha brida comprende:

- una pluralidad de salientes (1) de bobinado, que se proyectan desde la cara interna de la pared en una dirección radial, destinados a actuar como soporte de enrollamiento de hilos eléctricos de cobre para conformación de bobinas eléctricas;

- unas aberturas pasantes de entrada (2), localizadas en un sector superior de la pared, destinadas a permitir el paso, en sentido perpendicular, del hilo eléctrico desde el exterior hacia el espacio interior para su enrollamiento sobre un saliente (1); y

- unas aberturas pasantes de salida (3), localizadas en un sector superior de la pared, destinadas a permitir el paso del hilo eléctrico hacia el exterior desde el enrollamiento formado sobre el saliente (1);

estando la brida caracterizada por que comprende adicionalmente unos surcos (5) localizados en el sector inferior de la cara interna de la pared y en correspondencia con las aberturas pasantes de entrada (2), para guiado y alojamiento del extremo inicial del hilo eléctrico en su introducción en el espacio interior a través de la correspondiente abertura pasante de entrada (2), para evitar interferencias en el procedimiento de enrollado de hilo sobre el saliente (1).

2. Brida para bobinado automático de acuerdo con la reivindicación 1 donde los surcos (5) consisten en unos rebajes realizados en la pared.

3. Brida para bobinado automático de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la brida presenta el mismo número de aberturas pasantes de entrada (2) que de aberturas pasantes de salida (3).

4. Brida para bobinado automático de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la brida comprende adicionalmente unas rutas (4) localizadas en un sector superior de una cara externa de la pared para conducción, guiado y alojamiento de los hilos eléctricos en su paso desde la abertura pasante de salida (3) de un saliente (1) hasta la abertura pasante de entrada (2) de otro saliente (1).

5. Estátor de motor eléctrico caracterizado por que comprende una brida de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

6. Procedimiento de bobinado automático para conformación del estátor del motor eléctrico de la reivindicación 5, implementado en un dispositivo dotado de una aguja de bobinado, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- introducción de la aguja de bobinado, cargada con hilo eléctrico, desde el exterior de la brida y a través de una abertura pasante de entrada (2), perpendicularmente a dicha abertura pasante de entrada (2);

- inserción de la aguja con el hilo eléctrico en el interior del surco (5), para alojamiento del extremo del hilo en el interior de ficho surco (5);

- enrollamiento del hilo sobre el saliente (1) correspondiente;

- extracción del hilo a través de una abertura pasante de salida (3); y

- introducción del hilo en el interior de una ruta (4) y guiado de dicho hilo hasta la siguiente abertura pasante de entrada (2).

7. Motor eléctrico que comprende un estátor de acuerdo con la reivindicación 5.

8. Aparato elevador que comprende un motor eléctrico de acuerdo con la reivindicación 7.