ES2936707T3

ES2936707T3 - Procedimiento y línea de procesamiento para fabricación de un estator para motores eléctricos

Info

Publication number: ES2936707T3
Application number: ES21778221T
Authority: ES
Inventors: Gian Battista Parati
Original assignee: Marsilli and Co SpA
Current assignee: Marsilli and Co SpA
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-09-01
Also published as: EP4010960B1; CA3195172A1; EP4010960A1; HUE062261T2; WO2022084760A1; PL4010960T3; MX2023004468A; JP2023545379A; US20230261556A1; RS63857B1; JP7467767B2; US12046962B2; SI4010960T1

Abstract

Se describen un método, una línea de procesamiento y los componentes de la línea de procesamiento para fabricar un estator para motores eléctricos y un estator logrado con el método descrito. El hilo conductor se enrolla en bobinas que tienen al menos una parte recta que se inserta en un sector de estator correspondiente; el sector se deforma así para acercar sus dientes entre sí y cerrar la parte recta de la bobina. Múltiples sectores de estator así fabricados se ensamblan entre sí para formar un estator completo con devanados. Durante la producción de los sectores del estator, las bobinas y/o los sectores del estator son rototraducidos para llevarlos a la posición final que deben tomar dentro del estator terminado. Se proporcionan medidas para maximizar el factor de llenado, para minimizar los fenómenos de ondulación del par, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y línea de procesamiento para fabricación de un estator para motores eléctricos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y a una línea de procesamiento para la fabricación de un estator para motores eléctricos, así como a un estator fabricado con dicho procedimiento.

Estado de la técnica

Como es sabido, los estatores de los motores eléctricos generalmente tienen forma cilíndrica y comprenden una pluralidad de polos de estator formados por dientes de estator dispuestos a lo largo de la circunferencia interior del cilindro y que sobresalen hacia un eje central común.

Uno o varios devanados de alambres conductores, también denominados bobinas, se colocan entre los dientes del estator, y más precisamente en los sectores constituidos por el espacio entre los propios dientes del estator.

Entre los estatores, existen los de devanado concentrado, en los que los alambres conductores se devanan en un diente individual del estator, y los de devanado distribuido, en los que los alambres conductores se devanan en dos o más dientes. La presente invención se refiere en particular a la fabricación de un estator de devanado distribuido. En la técnica conocida, el cuerpo cilíndrico del estator se fabrica ensamblando primero los dientes y - a un lado en el exterior del cuerpo del estator - una o más bobinas de alambre conductor que son insertadas a continuación en los sectores entre los dientes del cuerpo cilíndrico ya formado, para formar un estator de devanado distribuido.

Esto hace necesario disponer, entre los extremos de los dientes (denominados "zapatas de los polos" en el ámbito técnico) de dos dientes adyacentes, de una abertura definida abertura de ranura, suficiente para realizar la inserción de las bobinas.

Los fenómenos de ruido aumentan a medida que aumenta la distancia entre las zapatas de los polos, o a medida que aumenta la abertura de ranura, en particular los fenómenos de ondulación del par (también conocidos como par de ondulación y detención), con la consiguiente disminución del rendimiento y el aumento de las vibraciones y el ruido, por lo que se trata de un aspecto de la técnica conocida que puede mejorarse.

También es deseable en este tipo de estatores una mejora del factor de llenado de los sectores, es decir, poder insertar un mayor número de alambres conductores, o el mismo número de alambres de mayor diámetro, en un mismo sector, ya que esto mejoraría el rendimiento del motor eléctrico. El factor de llenado se define como la relación entre la superficie de la sección transversal ocupada por alambres conductores en el interior de una ranura del estator con respecto a la superficie total disponible (siempre considerada en sección transversal) en la ranura del estator.

Además, un límite de estos estatores de tipo conocido consiste en el hecho de que, después de haber insertado las bobinas en el estator, los bucles individuales que componen la bobina están dispuestos de tal manera que algunos bucles están siempre posicionados hacia el centro del estator y otros siempre hacia el exterior del estator y esto implica un aumento de las corrientes de fuga del motor y por lo tanto una consecuente caída de la eficiencia del propio motor. Es deseable además poder minimizar los volúmenes axiales de los estatores, con igual rendimiento, para conseguir motores eléctricos más compactos y ligeros respecto a los actualmente disponibles.

El documento JP 2014 121195 describe un procedimiento para fabricar un estator para motores eléctricos que comprende:

- una etapa de fabricación de bobina, en el que cada bobina comprende al menos una porción lineal (referencias 22a y 22b) que a su vez comprende una pluralidad de porciones lineales individuales de alambre;

- una etapa de alojamiento de bobina, en el que la porción lineal de la bobina es insertada en un componente del estator, entre dos dientes contiguos;

- una etapa de conformación, en el que el componente del estator que ha alojado la porción lineal de la bobina se deforma de manera que los dos dientes contiguos se acercan entre sí, a fin de obtener una porción acabada del estator en la que está comprendida la porción lineal de la bobina;

- una etapa de ensamblaje desde el exterior, contemporáneamente con la etapa de conformación, en la que las bobinas están dispuestas una al lado de la otra y separadas, de tal manera que definen un toroide, y las porciones de dientes del estator son insertadas entre las bobinas, en dirección radial, desde el exterior del toroide, de tal manera que a medida que la porción de dientes del estator se deforma gradualmente y se mueve cerca una de la otra, cada diente está dispuesto radialmente y no interfiere con las bobinas adyacentes; de esta manera, es posible ensamblar un estator completo.

El documento US 2007/096587 describe un procedimiento en el que cada sector del estator tiene un diente central (505) y dos dientes exteriores (510 y 511), y en el que (figuras 14-17) las bobinas se colocan una a una en el sector del estator correspondiente, de manera que se sitúen a horcajadas sobre el diente central; después de haber recibido la bobina correspondiente, los sectores del estator se deforman para bloquear las bobinas entre los dientes exteriores y, posteriormente, estos sectores del estator se ensamblan para formar un estator completo.

Los documentos US 5.787.567 y JP S58201564 describen sistemas para fabricar bobinas de alambre conductor en los que las bobinas se compactan por prensado y por aplicación de calor.

El documento CN 109120121 desvela una herramienta de devanado que comprende un bastidor de soporte que soporta una serie de elementos angulares. Cada serie de elementos angulares está dispuesta sustancialmente a lo largo de un borde de un paralelepípedo ideal. Los elementos angulares de cada serie definen una serie de cámaras de devanado para alojar el alambre conductor que forma la bobina. También se describen herramientas de devanado similares en los documentos CN 110971092 y JPS4890141U.

El documento JP2006340576 desvela una máquina de devanado equipada con un dispositivo de dirección de alambre que comprende tubos de guía de alambre ajustables. Cada tubo guía de alambre está atravesado por, y dirige, una capa de uno o más alambres.

El documento US 2005/258704 desvela un dispositivo de prensado para prensar las porciones lineales de una bobina. El dispositivo comprende una placa adaptada para entrar en contacto con las porciones lineales a prensar.

El documento JP S6039347 desvela un dispositivo calefactor para realizar el tratamiento térmico de carburación de porciones lineales de una bobina. El dispositivo comprende uno o más elementos calefactores que están dispuestos de tal manera que son insertadas entre las porciones lineales de una bobina.

Sumario de la invención

El objetivo de la presente invención es realizar un procedimiento y una línea de procesamiento para la fabricación de un estator para motores eléctricos que supere los inconvenientes y límites de la técnica conocida, en uno o más de los aspectos expuestos anteriormente.

Para lograr esta tarea, un objeto de la presente invención es implementar un procedimiento y una línea de procesamiento para la fabricación de un estator que permita lograr un estator para motores eléctricos que mejore el rendimiento del motor, en particular en términos de eficiencia y/o rendimiento y/o vibraciones y/o ruido.

Otro objeto de la presente invención es implementar un procedimiento y una línea de procesamiento para la fabricación de un estator que permita mejorar el factor de llenado de los sectores en el interior del estator.

Otro objeto de la presente invención es implementar un procedimiento y una línea de procesamiento para la fabricación de un estator que permita reducir los fenómenos de par de ondulación (par de ondulación y detención).

Otro objeto de la presente invención es implementar un procedimiento y una línea de procesamiento para fabricar un estator que es fácil de fabricar y económicamente conveniente con respecto a la técnica conocida.

Otro objeto de la presente invención es implementar un procedimiento y una línea de procesamiento para la fabricación de un estator que permita lograr estatores más compactos en altura (altura de apilado), siendo todos los factores iguales, con respecto a los estatores fabricados con las técnicas y líneas de procesamiento conocidas.

Estas tareas y otras que se aclararán más adelante se logran mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la fabricación de un estator para motores eléctricos que comprende un cuerpo del estator, que a su vez comprende una pluralidad de dientes de estator dispuestos radialmente alrededor de un eje central común y que definen, entre ellos, una pluralidad de sectores, o ranuras, en los que son insertadas, al menos parcialmente, una o más bobinas de alambre conductor.

El procedimiento comprende las siguientes etapas A, C, D, E:

- una etapa de fabricación de bobina A, durante la cual uno o más alambres conductores se devanan en una herramienta de devanado para formar al menos una bobina que comprende al menos una porción lineal, en la que cada porción lineal comprende a su vez una pluralidad de porciones lineales individuales de alambre y está destinada a ser insertada en uno de los sectores, o ranuras, del estator;

- una etapa de alojamiento C de bobina, durante la cual la porción lineal de la bobina es insertada en un componente del estator que comprende un subconjunto de la mencionada pluralidad de dientes contiguos, y en particular la porción lineal de la bobina es insertada en la ranura entre dichos dos dientes contiguos;

- una etapa de conformación D, durante la cual se deforma dicho componente del estator para acercar los al menos dos dientes contiguos entre sí, con el fin de obtener una porción acabada del estator que comprende los dos dientes que definen, entre ellos, el sector en el que está comprendida la porción lineal de la bobina;

- una etapa de ensamblaje E, en la que una pluralidad de porciones del estator acabadas, obtenidas mediante las respectivas etapas de alojamiento C y de conformación D, se ensamblan entre sí para formar el cuerpo del estator.

El procedimiento proporciona la etapa R1, o como alternativa la etapa R2, descritas a continuación.

La etapa R1, implementada tras la etapa de conformación D, consiste en rototrasladar una primera porción del estator acabada con respecto a una segunda porción del estator acabada, asegurándose de que la primera porción del estator acabada y la segunda porción del estator acabada enganchen la misma bobina, hasta alcanzar la posición relativa que tendrá la primera porción del estator acabada con respecto a la segunda porción del estator acabada en el cuerpo del estator; esta rototraslación R1, en consecuencia, también implica deformar la bobina.

La etapa R2, ejecutada antes de la etapa de conformación D, consiste en girar un primer componente del estator con respecto a un segundo componente del estator hasta alcanzar la posición relativa que tendrá el primer componente del estator con respecto al segundo componente del estator en el cuerpo del estator, y consiste en deformar la bobina de forma correspondiente a la disposición del primer componente del estator girado y del segundo componente del estator girado; de este modo se procede a la etapa C de alojar la bobina en los respectivos componentes del estator y a la etapa de conformación D.

El procedimiento que se acaba de describir permite obtener diferentes ventajas.

Una de las ventajas que pueden obtenerse es un factor de llenado mejorado de los sectores del estator. El Solicitante ha calculado que el procedimiento permite alcanzar, en otras condiciones iguales, un factor de llenado superior de al menos el 15% y el 20% en promedio con respecto a un estator fabricado de acuerdo con las técnicas conocidas, es decir, fabricado mediante una inserción estándar de los bobinados en las ranuras entre dos dientes contiguos.

Otra ventaja está constituida por la reducción de las ondulaciones de par: en igualdad de condiciones, por ejemplo, igual tamaño (potencia), mismo rotor y dimensiones del motor eléctrico, mismo diámetro de los alambres conductores, etc., las ondulaciones de par son hasta un 15-30% menores en un motor ensamblado con un estator realizado con el procedimiento que se acaba de describir con respecto a un motor equivalente ensamblado con las técnicas conocidas.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención permite además fabricar estatores caracterizados por fugas reducidas en los bobinados, hasta un 30% menos con respecto a un estator ensamblado con inserción estándar de las bobinas en las ranuras entre los dientes y hasta un 15% menos con respecto a un estator ensamblado con la técnica conocida bajo el nombre de "horquilla".

En cuanto a la eficiencia, al comparar la solución de acuerdo con la presente invención con los estatores logrados con la técnica estándar de relleno de las ranuras entre los dientes y los estatores logrados con la técnica de horquilla, en otras condiciones iguales (mismo tamaño/potencia, mismo número de polos, misma dimensión de las ranuras entre los dientes, el mismo diámetro de los alambres conductores, el mismo rotor y la misma altura de la pila), un estator realizado con el procedimiento que se acaba de describir permite alcanzar un rendimiento superior de aproximadamente el 1% a bajas velocidades de rotación con respecto a un motor ensamblado con un estator estándar, y permite alcanzar un rendimiento superior de aproximadamente el 2% a altas velocidades de rotación con respecto a un motor ensamblado con un estator de horquilla.

De manera similar, a bajas velocidades de rotación, un motor ensamblado con un estator fabricado de acuerdo con el presente procedimiento tiene una potencia suministrada superior en aproximadamente un 20% con respecto a un motor con estator estándar, e incluso superior a altas velocidades de rotación, en igualdad de condiciones (mismo tamaño/potencia, mismo número de polos, misma dimensión de las ranuras entre los dientes, mismo diámetro de los alambres conductores, mismo rotor y misma altura de la pila). A altas velocidades de rotación, un motor proporcionado con un estator fabricado de acuerdo con el presente procedimiento tiene una mayor potencia suministrada de aproximadamente 10% con respecto a un motor con estator de horquilla.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención implica ventajas adicionales con respecto a las dimensiones axiales del motor acabado. Una vez establecido el tamaño del motor, por ejemplo 55kW, dado que el procedimiento permite fabricar estatores con un mayor factor de llenado de las ranuras entre los dientes, se consigue una disminución significativa de la altura de la pila que comprende el estator y los respectivos bobinados. Por la comparación de un estator estándar con un estator obtenido con el presente procedimiento, se consigue una disminución de la altura de la pila, que puede alcanzar el 35%.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención permite además fabricar estatores de motores eléctricos, acabados con el respectivo bobinado, de forma económica y sencilla, como se describirá más detalladamente en la siguiente descripción.

Preferentemente, la bobina fabricada en la etapa A (fabricación de bobina) comprende una primera porción lineal y una segunda porción lineal. En la etapa de alojamiento C de bobina, la primera porción lineal de la bobina es insertada en un primer componente del estator y la segunda porción lineal de la bobina es insertada en un segundo componente del estator. Ambos componentes del estator se deforman en la etapa de conformación D, obteniéndose así una primera porción acabada del estator y una segunda porción acabada del estator, es decir, porciones del estator proporcionadas con un bobinado.

En la realización preferente, el procedimiento comprende además una etapa de prensado y/o carburación B, por lo demás opcional. Se trata de una etapa durante la cual al menos una de las porciones lineales de la bobina se somete a una etapa de prensado, o se somete a un tratamiento térmico de carburación, o a ambas, la etapa de prensado y el tratamiento térmico de carburación, en el orden deseado o simultáneamente, con el fin de compactar dichas porciones lineales individuales de alambre de acuerdo con la disposición ordenada lograda durante la etapa A de conformación de la bobina. Ventajosamente, los alambres de las porciones lineales de las bobinas que fueron sometidas al prensado y carburación permanecen agregados, no se separan y no se desplazan uno respecto del otro. Este detalle permite realizar y mantener el devanado en la mejor configuración geométrica posible, de forma que se maximice el factor de llenado, para cada dimensión de ranura del estator que se deba llenar, y se evite el deshilachado durante el movimiento de las bobinas.

Preferentemente, la etapa B tiene una duración de entre 15 segundos y 2 minutos.

En un primer procedimiento de fabricación, en la etapa de alojamiento C, mientras las porciones lineales de la bobina son insertadas respectivamente en el primer y el segundo componente del estator, el primer y el segundo componente del estator se alinean a lo largo del mismo plano con los dientes del primer componente del estator sobresaliendo hacia el segundo componente del estator y los dientes del segundo componente del estator sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator, es decir, desde el lado opuesto, o viceversa. Con esta configuración, los alambres exteriores de la primera porción lineal de la bobina están dispuestos previamente en la parte interior de la ranura del componente del estator respectivo, y los alambres exteriores de la segunda porción lineal de la misma bobina están dispuestos previamente en la parte exterior de la ranura del componente del estator respectivo (disposición en cruz).

En un segundo procedimiento de fabricación, en la etapa de alojamiento C, mientras las porciones lineales de la bobina son insertadas respectivamente en el primer y el segundo componente del estator, el primer y el segundo componente del estator se alinean a lo largo del mismo plano con los dientes del primer componente del estator sobresaliendo hacia el segundo componente del estator y los dientes del segundo componente del estator sobresaliendo hacia el primer componente del estator. Con esta configuración, los alambres exteriores de la primera porción lineal y de la segunda porción lineal de la bobina están dispuestos previamente en la parte interior de la ranura de los respectivos componentes del estator.

Preferentemente, durante la etapa de prensado y/o carburación B, las porciones lineales de la bobina son prensadas por uno o más elementos de prensado y calentadas por medio de uno o más dispositivos calefactores incluidos en los elementos de prensado o acoplados a estos, mientras la bobina es devanada en una herramienta de devanado, es decir, antes de que la bobina sea recogida de la herramienta de devanado.

En un procedimiento posible, en la etapa de prensado y/o carburación B, el tratamiento térmico de carburación se realiza mediante la inserción de uno o más elementos calefactores entre las porciones lineales de las bobinas, con el fin de calentarlas hasta una temperatura de carburación predeterminada, generalmente en el intervalo de 170°C -210°C.

En un procedimiento posible, en la etapa B de carburación y prensado, las porciones lineales se prensan mediante un dispositivo de prensado que es insertado entre dichas porciones lineales de la bobina después de haber retirado los elementos calefactores, manteniendo la bobina acomodada en la herramienta de devanado.

En un procedimiento posible, durante la etapa de fabricación de la bobina A, se añaden a los alambres conductores, definibles como alambres principales , alambres conductores complementarios que tienen una sección más pequeña con respecto a la sección de los alambres conductores principales; los alambres conductores complementarios ocupan los espacios libres entre los alambres conductores principales contiguos.

Preferentemente, el procedimiento comprende además como etapa aislar los alambres conductores. Una capa eléctricamente aislante:

- se aplica al menos en las porciones lineales de la bobina, después de la etapa de prensado y/o carburación B, a condición de que sea proporcionada,

o

- se aplica entre los dientes de los componentes del estator, antes de la etapa del alojamiento de bobina C.

Preferentemente, la etapa de fabricación de bobina A se implementa fabricando una serie de bobinas múltiples en la misma herramienta de devanado, asegurándose de mantener una porción lineal de una bobina separada de la porción lineal de la bobina sucesiva de acuerdo con una distancia de paso predeterminada. En esta circunstancia, tras la etapa de prensado y/o carburación B y antes de la etapa de alojamiento C, el procedimiento proporciona:

- hacer que la serie de bobinas interactúe mecánicamente con un dispositivo de corrección de paso, por ejemplo proporcionado con pinzas movibles por actuadores, configurado para corregir la distancia de paso entre las porciones lineales de las distintas bobinas, siempre que sea necesario;

- desplazar las bobinas mediante las pinzas, para mantener constante la distancia de paso entre las porciones lineales de las bobinas;

- utilizar las pinzas durante la etapa de alojamiento C para insertar las bobinas entre los dientes de los respectivos componentes del estator.

Opcionalmente, el procedimiento comprende una etapa de disposición de bobinas C', previo a la etapa de alojamiento de bobina C. En la etapa C', algunas bobinas se alinean en un orden predeterminado, tal como la primera porción lineal y la segunda porción lineal de al menos una bobina se alinean respectivamente con la primera porción lineal de al menos una segunda bobina y con la segunda porción lineal de al menos una tercera bobina.

En esta circunstancia, antes de la etapa de alojamiento C y antes o durante la etapa de disposición de las bobinas C', se realiza una etapa de doblado de las bobinas, que consiste en doblar una o más bobinas de manera de alinear sus porciones lineales a lo largo de una o más circunferencias, alrededor de un eje central común.

Por ejemplo, en la etapa de disposición de bobina C', todas las porciones lineales de las bobinas se alinean a lo largo de la misma circunferencia y, en la etapa de alojamiento C, los componentes del estator son insertadas radialmente hacia las porciones lineales, de forma que los dientes son insertadas entre las porciones lineales, como un peine.

En este punto, preferentemente, en la etapa de alojamiento de bobina C, la primera porción lineal de la bobina es insertada en un primer componente del estator y la segunda porción lineal de la bobina es insertada en un segundo componente del estator. Ambos componentes del estator se deforman en la etapa de conformación D, obteniéndose así una primera porción acabada del estator y una segunda porción acabada del estator.

En un procedimiento, en la etapa de alojamiento C, al menos una porción lineal de una primera bobina y una porción lineal de una segunda bobina son insertadas entre dos dientes contiguos, tal como al menos dos porciones lineales de dos bobinas diferentes son insertadas en uno o más de dichos sectores.

También en el procedimiento que proporciona la alineación de las porciones lineales de tres bobinas, en la etapa de alojamiento C, mientras que las porciones lineales de una primera bobina son insertadas respectivamente en un primer y un segundo componente del estator, los dos componentes del estator se alinean a lo largo del mismo plano con los dientes del primer componente del estator sobresaliendo hacia el segundo componente del estator y los dientes del segundo componente del estator sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator, o viceversa. En la etapa de alojamiento C, la primera porción lineal de una o más segundas bobinas es insertada en el segundo componente del estator y la segunda porción lineal de dicha una o más segundas bobinas es insertada en un tercer componente del estator cuyos dientes sobresalen del segundo componente del estator.

Preferentemente, la etapa de ensamblaje E comprende a su vez: fijar en secuencia la pluralidad de porciones del estator acabadas sobre una superficie exterior de un tambor hasta formar un cuerpo del estator cilíndrico alrededor del tambor, retirando así el cuerpo del estator del tambor. En este punto, el estator acabado está listo para ensamblarse con un rotor para formar un motor eléctrico. Para esta solución, que proporciona el ensamblaje alrededor de un tambor, el Solicitante se reserva el derecho de presentar una solicitud de patente divisionaria.

También se describe una herramienta de devanado.

La herramienta de devanado, utilizada para hacer las bobinas de alambre conductor, comprende un bastidor de soporte 21 que soporta cuatro series de elementos angulares. Cada serie está dispuesta sustancialmente a lo largo de un borde de un paralelepípedo ideal, y en la que los elementos angulares de cada serie están espaciados entre sí de forma que definen una serie de cámaras de devanado para alojar el alambre conductor que forma la bobina.

Esta configuración de la herramienta de devanado permite realizar bobinas con el número deseado de porciones lineales y con la distancia de paso deseada entre las porciones lineales.

También se describe una máquina de devanado para realizar la etapa de fabricación de bobina A. La máquina de devanado comprende un dispositivo de guiado de alambre que a su vez comprende una guía axial a lo largo de la cual se deslizan de forma controlada e independiente entre sí una pluralidad de tubos de guiado de alambre. Cada tubo de guiado de alambre está atravesado por, y dirige, una capa de uno o más alambres destinados a formar una capa de un bucle de la bobina.

Esta configuración de la máquina de devanado permite realizar las bobinas con porciones lineales que comprenden alambres de diferente diámetro, pudiendo así maximizar el número de alambres por unidad de área disponible en las ranuras entre los dientes del estator.

También se describe un dispositivo de prensado configurado para realizar el prensado de las porciones lineales de una bobina, durante la etapa de prensado y/o carburación B descrita anteriormente. El dispositivo de prensado comprende una placa movida por accionadores especiales, a la que se acopla una serie de planos inclinados adaptados para entrar en contacto con las porciones lineales y ejercer sobre estas una presión regulable, por ejemplo entre 14 MPa y 30 MPa.

También se describe un dispositivo calefactor configurado para realizar la carburación de las porciones lineales de una bobina, durante la etapa de prensado y/o carburación B descrita anteriormente. El dispositivo calefactor comprende uno o varios elementos calefactores, preferentemente por inducción, conformados y dispuestos de manera que puedan ser insertados entre las porciones lineales de una bobina. Preferentemente, los elementos calefactores están combinados con los planos inclinados mencionados en el párrafo anterior o comprendidos en estos.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una línea de procesamiento de acuerdo con la reivindicación 20 para producir estatores con los respectivos devanados implementando el procedimiento de fabricación descrito en la presente memoria. La línea de procesamiento comprende:

- al menos una herramienta de devanado, por ejemplo del tipo descrito anteriormente, configurada para realizar la etapa de fabricación de bobina A,

- un aparato para movilizar las bobinas, configurado para realizar al menos la etapa de alojamiento de bobina C,

- un aparato de conformación, configurado para realizar la etapa de conformación D, y

- un aparato de ensamblaje configurado para realizar la etapa de ensamblaje E.

Ventajosamente, en una primera realización, la línea de procesamiento comprende además un sistema de movilización, el mismo utilizado para realizar la etapa C, o un sistema diferente configurado para rototrasladar R1 una primera porción del estator acabada con respecto a una segunda porción del estator acabada. La primera porción acabada del estator y la segunda porción acabada del estator comparten la misma bobina, en el sentido de que una primera parte lineal de la bobina es insertada en la primera porción acabada del estator y una segunda parte lineal de la misma bobina es insertada en la segunda porción acabada del estator. La rototraslación se acciona hasta alcanzar la posición relativa que tendrá la primera porción del estator acabada con respecto a la segunda porción del estator acabada en el cuerpo del estator. Durante la rototraslación R1, las porciones lineales de la bobina se bloquean en una ranura correspondiente entre los dientes de las respectivas porciones acabadas del estator y, de este modo, la bobina 4 se deforma en las porciones no lineales: las porciones lineales se llevan en planos diferentes, correspondientes a la posición adoptada por las porciones acabadas del estator.

Ventajosamente, en una segunda realización alternativa a la primera, la línea de procesamiento comprende además un sistema de movilización, el mismo utilizado para realizar la etapa C, o un sistema diferente configurado para rototrasladar R2 un primer componente del estator con respecto a un segundo componente del estator, hasta alcanzar la posición relativa que dicho primer componente del estator tendrá con respecto a dicho segundo componente del estator en el cuerpo del estator, y deformar la bobina hasta asegurar que las respectivas porciones lineales se disponen mutuamente de forma correspondiente a la disposición del primer componente del estator rototrasladado y del segundo componente del estator rototrasladado. A diferencia de la primera realización, la rototraslación R2 se produce antes de que las porciones lineales de la bobina se alojen en el primer componente del estator y en el segundo componente del estator, es decir, no se produce en las porciones acabadas del estator, sino antes de insertar las porciones lineales de la bobina en los respectivos componentes del estator.

Las ventajas proporcionadas por la línea de procesamiento son las mismas que las descritas anteriormente en relación con el procedimiento de acuerdo con la presente invención.

Preferentemente, la herramienta de devanado es del tipo descrito anteriormente.

Preferentemente, la herramienta de devanado comprende una pluralidad de paredes móviles comprendidas entre una pared de anclaje configurada para ser acoplada operativamente a un husillo de devanado, y una pared de desensamblaje desmontable, que puede ser desacoplada de la pared de anclaje para liberar las paredes móviles. Las paredes móviles forman una o varias cámaras de devanado en cuyo interior se devanan los alambres conductores para formar las bobinas.

Preferentemente, la línea de procesamiento comprende una máquina de devanado proporcionada con una estructura de soporte. En la estructura de soporte, están montados:

- una pluralidad de dispositivos tensores de alambre, cuya función es permitir el tensado adecuado de los alambres que se van a devanar,

- un dispositivo de guía de alambre proporcionado con un tubo de guía de alambre y móvil a lo largo de una guía de guía de alambre, y

- un husillo de devanado girado por un motor y configurado para hacer girar la herramienta de devanado.

La máquina de devanado puede configurarse en una configuración de devanado operativa en la que los alambres a ser devanados están tensos y salen de los dispositivos tensores de alambre hacia el dispositivo de guía de alambre, que a su vez guía los alambres hacia la herramienta de devanado giratoria.

Preferentemente, la línea de procesamiento comprende un aparato de prensado y/o carburación del tipo descrito anteriormente, configurado para realizar la etapa B.

En una realización, el aparato de prensado y/o carburación comprende un asiento de alojamiento configurado para alojar la herramienta de devanado y:

- uno o más elementos de prensado configurados para ejercer una presión sobre la al menos una porción lineal de la bobina devanada en la herramienta de devanado, y como alternativa o además,

- al menos un dispositivo calefactor configurado para calentar la porción lineal antes, después o durante el prensado.

Preferentemente, el sistema de movilización de las bobinas, que está montado en la línea de procesamiento, comprende una pluralidad de pinzas configuradas para mantener una distancia de paso predeterminada entre las porciones lineales de las bobinas mediante una pluralidad de dedos o pinzas adaptados para agarrar las porciones lineales.

Preferentemente, el aparato de conformación comprende un par de mordazas de deformación, cada una de las cuales está configurado para alojar un componente estator entre dos mandíbulas. Bajo la acción de un accionador, las mandíbulas comprimen el componente del estator de forma que sus dientes se aproximan entre sí y mantienen al menos una porción de bobina lineal correspondiente en la ranura del estator. Al menos una de las mordazas puede ser desplazada por el sistema de movilización para provocar la rototraslación de la misma con respecto a la otra mordaza de deformación, tal como para realizar el procedimiento de acuerdo con la presente invención.

De acuerdo con un aspecto preferente, para el que el Solicitante se reserva el derecho de presentar una solicitud de patente divisionaria, el aparato de ensamblaje comprende un tambor sustancialmente cilíndrico que tiene una superficie exterior proporcionada con una serie de asientos de fijación. Los asientos de fijación se utilizan para ser enganchados por los respectivos elementos de fijación de las porciones acabadas del estator, de forma que permitan el ensamblaje del estator completo en la superficie exterior del tambor, uniendo una pluralidad de porciones acabadas del estator.

Preferentemente, el tambor está dividido en sectores de tambor que pueden moverse uno cerca del otro para permitir la extracción del cuerpo del estator formado en la superficie exterior del propio tambor.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un estator de acuerdo con la reivindicación 29, directamente logrado con el procedimiento descrito en la presente memoria. El estator directamente logrado con el procedimiento descrito es reconocible de un estator fabricado con técnicas conocidas, en igualdad de condiciones, por las siguientes razones:

- considerando el caso de los alambres conductores de sección circular, el factor de llenado es al menos un 15% mayor;

- considerando el caso de los alambres conductores de sección circular, la abertura de la ranura es menor que el diámetro del alambre conductor utilizado para fabricar la bobina;

- los alambres conductores que definen la porción lineal de la bobina comprendida en las ranuras del estator están dispuestos de acuerdo con un esquema matricial ordenado y repetible y no de acuerdo con un esquema cercano pero aleatorio, como en la técnica conocida;

- la sección transversal de la ranura del estator es sustancialmente rectangular, a diferencia de las ranuras trapezoidales de las soluciones conocidas.

La presente invención se refiere además a un motor eléctrico que integra el estator recién descrito.

Breve lista de las figuras

Otras características y ventajas quedarán más claras a partir de la descripción de algunas realizaciones preferentes, pero no exclusivas, de un procedimiento para fabricar un estator, que se ilustran a modo de ejemplo y sin limitaciones con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un diagrama de flujo que muestra las etapas más destacadas del procedimiento de acuerdo con la invención;

la figura 2 es una vista frontal y en alzado de una realización posible de una máquina de devanado;

la figura 3 es un detalle en planta de la máquina de la figura 2;

las figuras 4, 5 y 6 son detalles en sección de la máquina de la figura 2;

las figuras 7 y 8 son vistas en despiece ordenado de una primera realización de una herramienta de devanado utilizada en la presente invención;

las figuras 9 y 10 son vistas en perspectiva de la herramienta de devanado de la figura 7, en etapas sucesivas; la figura 11 es una vista lateral y en alzado de la herramienta de devanado mostrada en la figura 7;

las figuras 12, 13 y 14 son vistas en sección, a lo largo de diferentes planos, de la herramienta de devanado de la figura 7;

la figura 15 es una vista en perspectiva de una bobina fabricada en la etapa de fabricación de bobina A del procedimiento;

la figura 16 es una vista en perspectiva de una pluralidad de bobinas fabricadas en la etapa de fabricación de bobina A;

la figura 17 es una vista en perspectiva de un aparato de prensado y carburación durante la etapa de prensado y carburación B del procedimiento;

las figuras 18 y 19 son vistas en sección del aparato de la figura 17 en momentos sucesivos de la etapa de prensado y carburación B;

las figuras 7A y 8A son vistas en perspectiva de una parte de una segunda realización posible de una herramienta de devanado utilizada en la presente invención;

las figuras 9a, 9b y 9c son vistas en sección de los bucles de diferentes tipos posibles de devanado; las figuras 10a, 10b y 10c son vistas en sección de los bucles de diferentes tipos de devanado de acuerdo con una solución opcional;

la figura 11A es una vista en perspectiva de un detalle de una segunda realización de la herramienta de devanado utilizada en la presente invención;

la figura 12A es una vista frontal de la herramienta de devanado de la figura 11A;

la figura 13A es una vista lateral de la herramienta de devanado de la figura 11A;

la figura 14A es una vista desde arriba de la herramienta de devanado de la figura 11A;

las figuras 15A y 16A son vistas en perspectiva que muestran las dos etapas sucesivas del procedimiento de tratamiento térmico realizado sobre una bobina alojada en la herramienta de devanado de la figura 11A; las figuras 17A y 18A son vistas en perspectiva que muestran dos etapas sucesivas del procedimiento de prensado realizado sobre una bobina alojada en la herramienta de devanado de la figura 11A;

la figura 19A es una vista en sección desde arriba y parcial de la figura 18A;

las figuras 20 a 25 muestran una secuencia de realización de una etapa de corrección de paso mediante un dispositivo de corrección de paso;

las figuras 26 a 30 son vistas en perspectiva de una secuencia de una primera realización posible del alojamiento de bobina y de las etapas de conformación;

las figuras 31 a 35 son vistas en sección de la secuencia de las figuras 26 a 30;

las figuras 36 a 40 son vistas en perspectiva de una secuencia de una segunda realización posible de las etapas de alojamiento de bobina C y conformación D;

las figuras 41 a 45 son vistas en sección de la secuencia de las figuras 26 a 30;

las figuras 46 a 52 son vistas en perspectiva de una secuencia de una realización posible de la etapa de ensamblaje E;

las figuras 53 y 54 muestran una primera realización posible de un cuerpo del estator de un estator fabricado mediante el procedimiento de acuerdo con la presente invención;

las figuras 55 y 56 muestran una segunda realización posible de un cuerpo del estator de un estator fabricado mediante el procedimiento de acuerdo con la presente invención;

la figura 57 es una vista en sección en perspectiva de una tercera realización de la herramienta de devanado utilizada en la presente invención;

las figuras 58 y 59 son vistas en perspectiva de una primera y una segunda variante, respectivamente, de la herramienta de devanado de la figura 57;

la figura 60 es una vista en sección de la variación de la herramienta de devanado de la figura 59;

las figuras 61 a 64 son vistas en perspectiva de otras variantes de la herramienta de devanado de la figura 57;

la figura 65 es una vista en sección en perspectiva de una variante de realización de la herramienta de devanado de la figura 57;

las figuras 66A-66H muestran una primera realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 67A-67F muestran una segunda realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 68A-68E muestran una tercera realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 69A-69F muestran una cuarta realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 70A-70O muestran una quinta realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 71A-71E muestran una sexta realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 72A-72E muestran una séptima realización posible de una secuencia para realizar las etapas de disposición, alojamiento, conformación y ensamblaje de bobina;

las figuras 73 y 74 muestran, en perspectiva, un sistema de movilización de bobinas en dos configuraciones de uso diferentes;

las figuras 75(I)-75(IV) muestran un procedimiento de implementación posible del procedimiento de acuerdo con la presente invención y un estator que se puede lograr con el procedimiento;

la figura 76 es un gráfico comparativo que muestra la reducción de las ondulaciones de par alcanzables en un motor eléctrico proporcionado con un estator fabricado con el procedimiento de la presente invención, con respecto al mismo motor proporcionado con un estator de acuerdo con la técnica conocida, en función del número de revoluciones del motor;

la figura 77 es un gráfico comparativo que muestra la reducción de las fugas en los devanados debido a la transposición de las bobinas en un motor eléctrico proporcionado con el estator de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, con respecto al mismo motor eléctrico proporcionado con un estator de acuerdo con la técnica conocida;

la figura 78 es un gráfico comparativo que muestra la mayor eficiencia de un motor eléctrico proporcionado con el estator de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, con respecto a la eficiencia del mismo motor eléctrico proporcionado con un estator de acuerdo con la técnica conocida;

la figura 79 es un gráfico comparativo que muestra la mayor potencia suministrada por un motor eléctrico proporcionado con el estator de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, con respecto a la potencia suministrada por el mismo motor eléctrico proporcionado con un estator de acuerdo con la técnica conocida;

la figura 80 es un gráfico que especifica la dimensión axial de un estator fabricado con el procedimiento de la presente invención, con respecto al factor de llenado;

la figura 81A muestra una ranura de un estator de acuerdo con la técnica conocida, en sección transversal, y tiene una tabla de los datos constructivos correspondientes;

la figura 81B es una sección transversal de una porción del estator en la que se muestran dos ranuras rectangulares, una rellena con un bobinado de acuerdo con la técnica conocida, la otra rellena con un bobinado fabricado de acuerdo con el procedimiento de la presente invención;

la figura 81C es una tabla comparativa relativa a nueve posibles soluciones realizadas de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, como alternativa a la solución de acuerdo con la técnica conocida expuesta en la figura 81A.

Descripción detallada de la invención

Con referencia a las figuras mencionadas, el procedimiento tiene por objeto fabricar un estator 1 para motores eléctricos, en particular un estator de devanado distribuido del tipo que comprende un cuerpo del estator 10, 10' que a su vez comprende una pluralidad de dientes de estator 2 (en lo sucesivo y en las reivindicaciones adjuntas, simplemente "dientes") dispuestos radialmente alrededor de un eje central común X y que sobresalen hacia dicho eje central X. Dichos dientes 2 definen entre ellos una pluralidad de sectores o ranuras, 3 (es decir, espacios delimitados por dos dientes adyacentes 2) en los cuales una o varias bobinas 4 de alambre conductor 4 están al menos parcialmente insertadas.

Más en detalle, las porciones sustancialmente rectas de extensión longitudinal de las bobinas 4, es decir, de los alambres 14, en adelante denominadas "porciones lineales" 4a, 4b, están alojadas en los sectores 3.

En sus aspectos esenciales, el procedimiento comprende las siguientes etapas (fig. 1) que se describirán en detalle a continuación: una etapa de fabricación de bobina A, una etapa opcional de prensado y/o carburación B, una etapa de alojamiento de bobina C, una etapa de conformación Dy una etapa E de ensamblaje.

Preferentemente, el procedimiento se realiza mediante una línea de procesamiento que comprende: al menos una herramienta de devanado 20 configurada para realizar la etapa de fabricación de bobina A, un aparato de movilización de la bobina configurado para realizar al menos la etapa de alojamiento de bobina C, un aparato de conformación 700 configurado para realizar la etapa de conformado D, y un aparato de ensamblado 600 configurado para realizar la etapa de ensamblado E. Opcionalmente, y preferentemente, el procedimiento comprende la etapa B y la línea de procesamiento comprende un aparato de prensado y/o carburación 300 configurado para realizar la etapa de prensado y/o carburación B, en la que la etapa B permite realizar el prensado solamente, o la carburación solamente, o tanto el prensado como la carburación, en el orden deseado o simultáneamente. Los detalles de realización de los elementos que componen la línea de procesamiento se describirán contextualmente al procedimiento, haciendo también evidente su funcionamiento.

Como se ha mencionado, el procedimiento comprende inicialmente una etapa de fabricación A de las bobinas 4, en la que uno o más alambres conductores 14 se devanan en una herramienta de devanado 20 de tal manera que se forma al menos una bobina 4 que comprende al menos una y preferentemente dos porciones lineales 4a, 4b, cada una de las cuales comprende a su vez una pluralidad de porciones lineales individuales de alambre 14 y está adaptada para ser insertada en uno de los sectores 3 del cuerpo 10 del estator. La bobina 4 así realizada está prácticamente formada por una pluralidad de bucles de alambre 14.

Preferentemente, en esta etapa, la bobina 4 se fabrica de manera que comprende una primera porción lineal 4a y una segunda porción lineal 4b, paralelas entre sí y conectadas por porciones no lineales, cuyas primeras porciones 4a y segundas porciones 4b son insertadas entonces cada una en un sector 3 diferente.

Sólo una bobina 4 (como en la figura 15) o una pluralidad de bobinas 4 en serie (como en la figura 16), dependiendo de las opciones de implementación, pueden ser devanadas en la herramienta de devanado 20.

El devanado se realiza con uno, dos o más alambres en paralelo, para obtener bobinas 4 compuestas, por ejemplo, de: cien bucles formados por un solo alambre 14, o cincuenta bucles formados por dos alambres en paralelo, o diez bucles formados por diez alambres 14 en paralelo, etc.

En las figuras 7-14 se muestra una primera realización de la herramienta de devanado; en las figuras 7A-8A y en las figuras 11A-19A se muestra una segunda realización; en las figuras 57-65 se muestra una tercera realización.

Con referencia a las figuras 7-14, la herramienta de devanado 20 comprende preferentemente una pluralidad de paredes móviles 22 comprendidas entre una pared de anclaje 23' y una pared de desensamblaje desmontable 24'.

La pared de anclaje 23' está configurada para ser acoplada operativamente a un husillo de devanado 244 de manera que impulse la rotación de las paredes móviles 22 y, opcionalmente, comprende, para este fin, un manguito para engancharse al husillo 25.

La pared desmontable 24' puede ser desacoplada de la pared de anclaje 23' para liberar las paredes móviles 22 y permitir el desplazamiento de las bobinas 4 devanadas.

Las paredes móviles 22 forman una o más cámaras de devanado 24 en cuyo interior se devanan los alambres conductores 14 para formar las bobinas 4.

Más en detalle, en la realización preferente ilustrada, la pared de anclaje 23' comprende además una abrazadera de alambre 26 configurada para sujetar los alambres de entrada 14 al devanado (que ya están dispuestos en la configuración adecuada).

Convenientemente, la pared de anclaje 23' está provista además de un pasador de centrado 27 para centrar las paredes móviles 22, cuyo pasador de centrado sobresale hacia la pared desmontable 24' y engrana en un túnel formado por orificios centrales 28 que se obtienen en el centro de cada pared móvil 22.

Un extremo de enganche 271, para el enganche de la pared de anclaje 23' a la pared desmontable 24', está presente en el extremo del pasador de centrado 27.

Ventajosamente, la pared de anclaje 23' está proporcionada además con una pluralidad (cuatro en el ejemplo ilustrado) de pasadores de posicionamiento axial 231 que también sobresalen hacia la pared desmontable 24' y que tienen la misión de mantener la posición axial adecuada de las paredes móviles 22 durante el devanado, ocupando los respectivos orificios de posicionamiento 29 obtenidos en las paredes móviles 22, de tal manera que se garantice la dimensión adecuada de las cámaras de devanado.

Como puede observarse en las figuras, los pasadores de posicionamiento axial 231 están formados por una pluralidad de porciones longitudinales de diámetros diferentes y decrecientes hacia la pared desmontable 24', y los orificios de posicionamiento 29 son de un diámetro diferente en cada pared móvil 22, decrecientes hacia la pared desmontable 24', de tal manera que cada pared móvil 22 está bloqueada en una porción longitudinal respectiva de los pasadores de posicionamiento axial 231.

Las paredes móviles 22 garantizan así la dimensión axial (determinada por el espesor de las paredes 22 y por la distancia entre las propias paredes 22) durante la etapa de devanado (de fabricación de las bobinas), pero pueden desplazarse unas cerca de otras bajo el empuje de una prensa durante la etapa de prensado, que se describirá a continuación. Dicha dimensión axial está convenientemente asegurada por elementos mecánicos de referencia 291 que aseguran la repetibilidad del procedimiento y la consistencia de las dimensiones finales del devanado prensado (es decir, de la bobina 4). En la práctica, la herramienta de devanado 20 está configurada de tal manera que las paredes móviles 22, bajo la acción de una presión, pueden moverse una cerca de la otra hasta una distancia definida por los elementos mecánicos de referencia 291 que actúan como un tope límite.

El número de paredes móviles 22 de la herramienta de devanado 20 está determinado por el número de bobinas 4 que deben realizarse en serie (igual al número de bobinas por polo eléctrico y, por tanto, por sector 3) 1; por tanto, por la fórmula Np=nm+1, en el que Np es el número de paredes móviles 22 y nm es el número de bobinas. En la práctica, las bobinas nm son las que formarán parte de un poste eléctrico individual.

Las paredes móviles 22 son sustancialmente rectangulares en planta, tanto en sección vertical como en sección horizontal. Preferentemente, las paredes móviles 22 están proporcionadas, en los lados que sobresalen fuera del útil de devanado 20, con asientos de manipulación 249.

En la realización preferente, cada pared móvil 22 está formada por un soporte central 221, dos carrillos de devanado 222 fijados a los dos lados del soporte central 221, en este caso los asientos de manipulación 249 se obtienen en los carrillos de devanado 222. En la práctica, en estas realizaciones, las cámaras de devanado se definen entre los carrillos de devanado 222.

Preferentemente, se interpone un aislante térmico, entre el soporte central 221 y las mejillas de devanado 222, para limitar la pérdida térmica durante el tratamiento de carburación térmica que se describirá a continuación.

La pared de desensamblaje extraíble 24' es extraíble en el sentido de que puede ser desacoplada de la pared fija para permitir extraer las paredes móviles 22.

En las realizaciones preferentes, la pared extraíble 24' también está proporcionada con una abrazadera de alambre respectiva 261 configurada para sujetar los alambres 14 que salen del devanado, manteniéndolos así dispuestos en la configuración adecuada.

La pared extraíble 24' comprende entonces un dispositivo de acoplamiento 241 para el acoplamiento directo o indirecto a la pared de anclaje 23' en el que, por ejemplo, se engancha el extremo de enganche 271 del pasador de centrado 27 de la pared de anclaje 23'.

Preferentemente, la pared extraíble 24' comprende además un elemento de agarre 242 adaptado para ser agarrado o enganchado para permitir su movimiento.

En las realizaciones preferentes, la herramienta de devanado 20 comprende una pluralidad de elementos de extremo 245 acoplados a la pared extraíble 24', que se deslizan sobre respectivas guías 246 adecuadamente inclinadas. Dichas guías 246 se extienden desde la pared extraíble hacia, y preferentemente hasta, la pared de anclaje 23'. Los elementos de extremo actúan como pilares para los alambres 14 durante el devanado.

Preferentemente, los elementos de extremo 245 son al menos cuatro, uno por cada extremo.

Gracias a este detalle a lo largo de las guías 246, los elementos de extremo 245 se deslizan hacia el centro de la herramienta de devanado 20 (como se muestra en las figuras 9 y 10) durante la extracción de la pared extraíble 24' de la pared de enganche de tal manera que se aflojan los alambres 14 que forman las bobinas 4 y se permite así la extracción de las bobinas 4 sin raspaduras de tal manera que se evita dañar el alambre 14.

En las realizaciones preferentes, la línea de procesamiento comprende un medio de devanado 200 mediante el cual se lleva a cabo el devanado de los alambres 14 en la herramienta de devanado 20, es decir, la etapa de conformación de la bobina 4.

En la figura 2 se ilustra una realización posible de la máquina de devanado 200.

Esta máquina de devanado 200 comprende una estructura de soporte 201 que soporta:

- una pluralidad de dispositivos tensores de alambre 203 (de tipo conocido) para tensar los alambres 14 que se van a devanar,

- un dispositivo de guía del alambre 206 proporcionado con un tubo de guía del alambre 204 y móvil a lo largo de una guía de guía del alambre 205 (preferentemente consistente en una barra),

- un husillo de devanado 244 girado por un motor 214 y adaptado para hacer girar la herramienta de devanado 20 anteriormente descrita, estando en la práctica acoplado al manguito para engancharse al husillo 25.

Dicha máquina de devanado 200 puede así configurarse en una configuración de devanado operativa, en la que los alambres 14 a ser devanados están tensos y salen de los dispositivos de tensión de alambre 203 hacia el dispositivo de guía de alambre 206, que guía los alambres 14 hacia la herramienta de devanado 20 durante su rotación.

Opcionalmente, la máquina de devanado 200 comprende además un contrapunto 215 posicionado coaxialmente al husillo 244 y adaptado para ser acoplado a la pared extraíble 24' de la herramienta de devanado 20.

La figura 3 muestra, en detalle, el dispositivo de guía de alambre 206 que comprende una base 217 sobre la que se fijan elementos de guía de alambre 216 (preferentemente pares de ruedas) que dirigen los alambres 14 hacia el tubo de guía de alambre 204 que está colocado en el extremo de la base 217 que está orientado hacia la herramienta de devanado 20.

En las figuras 4 y 5 se ilustran los detalles de un miembro de devanado 218, que preferentemente está presente en la máquina de devanado 200 y posicionado coaxialmente al husillo 244, en el que los alambres 14 que salen del tubo de guía de alambre 204 se alinean en bucles antes de ser devanados en la herramienta de devanado 20.

La figura 6 muestra una sección del tubo de guía de alambre 204 compuesto por una pluralidad de sectores que definen una pluralidad de conductos separados 251 para los alambres 14, de tal manera que los alambres 14 destinados a formar un nivel de bucle se mantienen en posición en cada conducto 251. Hay tres conductos 251 en el ejemplo ilustrado y los alambres están dispuestos en tres niveles con una secuencia 5-4-5 (cinco alambres en el primer nivel, cuatro en el segundo nivel y cinco en el tercer nivel) para un total de catorce alambres en paralelo para cada bucle, cada uno de cuyos alambres 14 proviene y es gestionado por uno de los catorce dispositivos tensores de alambre 203 visibles en la figura 2.

Por supuesto, el número de alambres 14 devanados en paralelo para cada bucle (y por tanto de dispositivos tensores de alambre 203), el número de niveles (y por tanto de conductos 251 en el tubo de guía de alambre 204) y el número de alambres 14 por nivel pueden variarse y seleccionarse en función de los requisitos del proyecto.

Tras la etapa de conformación de bobina A, el procedimiento proporciona una etapa opcional, aunque preferente, de prensado y/o carburación B, en la que la al menos una porción lineal 4a, 4b de la al menos una bobina 4 es prensada y sometida a un tratamiento térmico de carburación tal que las porciones individuales de alambre lineal 1 se compactan entre sí.

En la práctica, la bobina 4, o las bobinas 4, formadas se desplazan y posicionan, junto con la herramienta de devanado 20, en el aparato de prensado y/o carburación 300, como se muestra, por ejemplo, en la figura 17.

En las realizaciones preferentes, el aparato 300 lleva a cabo tanto el prensado como el carburación 300 y comprende un asiento de alojamiento 301 configurado para alojar la herramienta de devanado 20 y uno o más elementos de prensado 30 configurados para ejercer una presión sobre la al menos una porción lineal 4a, 4b de la bobina 4 bobinada en la herramienta de devanado 20.

Preferentemente, hay dos elementos de presión 20 posicionados coaxialmente en lados opuestos del asiento de alojamiento y que ejercen una presión uno en dirección del otro, preferentemente en dirección horizontal, tal como para presionar cada una de las dos porciones lineales opuestas 4a, 4b de cada bobina.

Los elementos de presión 30 están provistos de al menos un dispositivo calefactor 31 (que comprende preferentemente uno o más inductores) configurado para calentar la porción lineal 4a, 4b antes, después o durante dicha presión, tal como para realizar el tratamiento de carburación térmica mientras la bobina 4 está devanada en la herramienta de devanado 20.

Los elementos de presión se activan mediante un sistema cinemático de presión 304 que, en la realización ilustrada, comprende un pistón y un muelle coaxial al mismo.

En algunas realizaciones, los dispositivos calefactores 31 están comprendidos en, o acoplados a, los elementos de presión 30 y más precisamente en sus cabezales 32, que constituyen el extremo de los propios elementos de presión 30 y que entran en contacto con las porciones lineales 4a, 4b durante la presión.

Convenientemente, existe un número de dispositivos calefactores 31 igual al número de paredes móviles 2.

Opcionalmente, el aparato de prensado y/o carburación 300 comprende sondas térmicas 34 y/o pirómetros 35, preferentemente acoplados a los elementos de prensado 30, para permitir el control de retroalimentación del tratamiento de carburación por un sistema de control que controla los elementos de calentamiento 31.

Más en detalle, el aparato de prensado y/o de carburación 300 comprende, en el asiento de alojamiento 301, pilares fijos 311 sobre los que se apoya la herramienta de devanado 20. Dichos pilares fijos 311 tienen planos de apoyo de material aislante térmico, sobre los que se apoya la herramienta de devanado 20 para limitar las pérdidas de calor.

Preferentemente, el aparato de prensado y/o carburación 300 comprende además un cabezal de prensado 320 que se mueve ortogonalmente con respecto a los elementos de prensado 30, verticalmente 320 en el ejemplo ilustrado, de tal forma que comprime la herramienta de devanado (y por tanto la bobina 4) en dirección ortogonal con respecto a los elementos de prensado 30, provocando así que las paredes móviles 22 se acerquen, de tal forma que se compactan aún más las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 y se determina el grosor de la misma utilizando como referencia los elementos de referencia mecánicos 291, que actúan como topes límite. En la práctica, el cabezal de presión 320 comprime la herramienta de devanado 20 (y, por tanto, la bobina 4) contra los pilares fijos 311.

Así, en la realización preferente, las porciones lineales 4a, 4b de cada bobina 4 están sometidas a dos presiones en direcciones ortogonales entre sí, como se muestra en las figuras 17-19.

Convenientemente, sólo las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 son prensadas y sometidas a tratamiento térmico, mientras que las porciones no lineales (es decir, las partes de la bobina 4 que conectan las porciones lineales 4a, 4b, que son principalmente curvas y forman el cabezal de la bobina 4) se dejan sin tratar para poder darles forma fácilmente en las etapas sucesivos.

Una vez alcanzada la temperatura de carburación predeterminada, que depende de las características del alambre 14 utilizado, los elementos de presión 30, y posiblemente la prensa vertical 320, mantienen la presión durante el tiempo necesario para el enfriamiento, que es asistido por dispositivos de enfriamiento (no ilustrados), como para estabilizar las porciones lineales 4a, 4b a las dimensiones finales.

En el ejemplo mostrado en las figuras, la presión ejercida está en el intervalo de 14-30 MPa y la temperatura alcanzada por los elementos calefactores 31 está en el intervalo de 170°-210°C. La duración de la etapa B oscila entre 15 segundos y 2 minutos.

Opcionalmente, el aparato de prensado y/o carburación 300 comprende un carro de carga 330 configurado para introducir la herramienta de devanado 20 con la bobina 4 en el asiento de alojamiento 301 y depositarla sobre los pilares fijos 311. Como puede observarse en la figura 17, el carro de carga puede deslizarse a lo largo de vías horizontales 331 y está proporcionado con una plataforma móvil verticalmente y adaptada para elevar la herramienta de devanado 20.

Ventajosamente, la etapa de prensado y/o carburación B conforma y hace repetible la dimensión de las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas 4, y las compacta maximizando el factor de llenado. Además, las porciones lineales 4a, 4b así tratadas se solidifican entre ellas de tal manera que la disposición de los alambres 14 permanece inalterada durante todo el procedimiento; los alambres se disponen y mantienen en una configuración matricial ordenada y repetible y no se agrupan en orden casual ya que mantienen el orden dado durante el devanado inicial.

En el ejemplo descrito, las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 se someten primero a prensado y luego a carburación, pero en general el procedimiento puede realizarse realizando el prensado o el carburación, o ambos en el orden descrito y también al revés, o incluso realizando el prensado y el carburación simultáneamente.

Después de la etapa de prensado y/o carburación B, cuando la bobina 4 se ha enfriado y solidificado en las porciones lineales 4a, 4b, la propia bobina se desmonta de la herramienta de devanado 20. Al soportar la herramienta de devanado 20 mediante el manguito de enganche al husillo 25 y/o el elemento de agarre 242, se desbloquea (neumáticamente) el dispositivo de acoplamiento 241.

Las abrazaderas de alambre 26, 261 se abren así, por ejemplo mediante dos mandos externos, para liberar los alambres 14 que entran y salen del devanado. En este punto, un manipulador (no ilustrado), que guía la pared extraíble 24' de la herramienta de devanado, comienza a alejarse axialmente de la pared de anclaje 23'. Durante la primera etapa de este movimiento, los elementos de extremo 245, deslizándose sobre las respectivas guías 246, comienzan a moverse hacia el centro de la herramienta de devanado 20, de tal forma que se suelta el alambre y se permite el desensamblaje de las bobinas.

El manipulador que guía la pared extraíble 24' continúa así alejándose axialmente de la pared de anclaje 23' y un segundo manipulador toma las paredes extraíbles 22 por medio del asiento de manipulación 249 y las desplaza hasta sacarlas de la pared de anclaje 23' (sacándolas de los pasadores 27, 231).

En este punto, la bobina 4, o bobinas 4, es/son retirada/s de la herramienta de devanado 20.

Las figuras 9a, 9b, 9c muestran tres ejemplos diferentes de bucles realizables con una herramienta de devanado 20 20"" utilizada en la presente invención, en los que:

- en la figura 9a, cada bucle S1, S2 está formado por dos capas: una primera capa de cinco alambres y una segunda capa de cuatro alambres;

- en la figura 9b, cada bucle S1', S2' está formado por dos capas, ambas de cinco alambres;

- en la figura 9c, cada bucle S1", S2" está formado por tres capas: una primera capa de cinco alambres, una segunda capa de cuatro alambres y una tercera capa de cinco alambres.

Estos ejemplos ayudan a comprender cómo es posible reconocer un estator fabricado de acuerdo con la presente invención de un estator fabricado de acuerdo con la técnica conocida, analizando visualmente la disposición y densidad de los alambres en los sectores, o ranuras.

Como también puede observarse en las figuras mencionadas, los alambres redondos tienden a dejar espacios libres; para superar este problema, es posible recurrir a una solución opcional ilustrada en las figuras 10a, 10b, 10c.

De acuerdo con esta solución opcional y ventajosa para el factor de llenado, durante la etapa de fabricación de bobina y, más precisamente, durante el bobinado, se añaden a cada bucle S1, S2 alambres conductores complementarios de una sección más pequeña 141, que van a ocupar el espacio que queda libre de la tangencia de los alambres 14 de sección mayor (es decir, los espacios libres entre dichos alambres 14 de sección mayor). De esta forma, en la etapa de devanado, cada bucle S1, S2 estará formado por capas de alambres de diferente sección, alternados entre sí, que, una vez bobinados, permiten conseguir un factor de llenado aún mayor.

Las Figuras 7A y 8A muestran otra realización de la máquina de devanado 200 y una segunda realización de la herramienta de devanado 20, utilizable como alternativa a la primera. En lugar del dispositivo de guía de alambres 206 con un único tubo de guía de alambres 204 de la figura 2, se utiliza un dispositivo de guía de alambres 150 que permite gestionar automáticamente la distancia entre los distintos niveles de los alambres 14 que entran mediante un eje controlado.

Este dispositivo de dirección de alambre 150 comprende una guía axial 151 a lo largo de la cual una pluralidad de tubos de guía de alambre 152 se deslizan de manera controlada e independientemente unos de otros.

A su vez, la guía axial 151 se desliza a lo largo de una guía perpendicular 153, de manera que los tubos de guía de alambre 152 son móviles a lo largo de al menos dos ejes.

Cada tubo de guía de alambre 152 es atravesado por, y en la práctica dirige, una capa de alambres 14.

Durante las distintas etapas de devanado, los tubos de guía de alambre 152 pueden moverse cerca unos de otros hasta poner en contacto los distintos niveles de alambre, o pueden alejarse unos de otros de forma que cada capa entre en el devanado independientemente y en un momento distinto que las demás.

Esto permite depositar cada capa en la herramienta de devanado 20 independientemente de las demás para evitar que se estorben entre sí.

Cuando sea requerido, los tubos de guía de alambre 152 se acercan nuevamente unos a otros para facilitar las operaciones que requieren que todos los alambres 14 estén cerca entre sí.

Opcionalmente, en esta realización, la herramienta de devanado 20 es rotada por un husillo de devanado 244' que es parte integral de un ensamblaje de motor 157 fijado a un carro 158 móvil a lo largo de una pista 159 (guía o riel o similar).

Considerando la máquina de devanado 200 mostrada en las figuras 7A-8A y la respectiva herramienta de devanado 20, tras la etapa de conformación de la bobina A, el procedimiento proporciona una etapa de prensado y/o carburación B, como se ha descrito anteriormente y como se ilustrará ahora con referencia a las figuras 15A a 19A.

El dispositivo calefactor 30' mostrado en las figuras 15A y 16A comprende uno o más elementos calefactores 31, preferentemente por inducción. Estos elementos calefactores 31 están conformados y dispuestos de manera que son insertados entre las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas, en contacto con estas o adyacentes a estas. Es posible realizar esta operación mientras la bobina 4 sigue alojada en la herramienta de devanado 20 gracias a que las porciones lineales 4a, 4b quedan libres.

Así, estos elementos calefactores 31 tienen una extensión longitudinal sustancialmente equivalente a la de las porciones lineales 4a, 4b a calentar.

Cabe señalar que en la realización ilustrada, los elementos calefactores 31 forman sustancialmente un peine de elementos paralelos entre sí.

En la práctica, los elementos calefactores 31 son insertados entre las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas para calentarlas hasta la temperatura de carburación, como se ilustra en la figura 16A.

Es entonces el momento de retirar los elementos calefactores 31 e insertar, en su lugar, el dispositivo de presión 300 que presiona el devanado explotando la inercia térmica del material.

En la realización ilustrada en las figuras 17A-19A, con relación a la herramienta de devanado 20 montada en la máquina de devanado 200 mostrada en las figuras 7A-8A, el dispositivo de prensado 300 comprende una placa 301 a la que se combina una serie de planos inclinados 303 adaptados para entrar en contacto con las porciones lineales 4a, 4b a prensar.

Ventajosamente, la placa 301 es insertada en, o acopla mecánicamente de cualquier manera a, una contraplaca complementaria 302 colocada en el lado opuesto de las porciones lineales 4a, 4b, cuya contraplaca complementaria 302 actúa en la práctica como un elemento de apoyo.

La placa 301 es empujada por medio de un dispositivo de empuje (no ilustrado) contra la contraplaca 302. Los planos inclinados 303 están configurados de tal manera que el desplazamiento de la placa 301 hacia la contraplaca 302 provoca, por interacción mecánica directa, la compactación de las porciones lineales de la bobina 4a, 4b.

De este modo, las porciones lineales 4a, 4b del devanado se compactan a las dimensiones deseadas aprovechando la fuerza del dispositivo de empuje y los planos inclinados 303 realizados adecuadamente.

Estas operaciones de carburación y prensado pueden realizarse alternativamente o simultáneamente en los dos lados de la herramienta de devanado 20, dependiendo del tiempo de ciclo requerido por la planta durante la producción.

Convenientemente, sólo las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 son prensadas y/o sometidas a tratamiento térmico, mientras que las porciones no lineales (es decir, las partes de la bobina 4 que conectan las porciones lineales 4a, 4b, que son principalmente curvas y forman el cabezal de la bobina 4) se dejan sin tratar para poder darles forma fácilmente en las etapas sucesivas.

Después de la etapa de prensado y/o carburación B, cuando la bobina 4 se ha enfriado y solidificado en las porciones lineales 4a, 4b, la bobina o bobinas 4 pueden retirarse de la herramienta de devanado 20 (cualquiera de las descritas).

Opcionalmente, como se muestra en las figuras 20-26, cuando, en la etapa de fabricación de bobina A, se realiza una serie de múltiples bobinas 4 en la misma herramienta de devanado 20 de tal manera que una porción lineal 4a, 4b de una bobina 4 está separada de la porción lineal de la bobina 4 sucesiva por una distancia de paso predeterminada, se realiza una etapa de corrección de paso entre las bobinas antes de la etapa de alojamiento C y comprende las etapas de:

- hacer que la serie de bobinas 4 interactúe mecánicamente con un dispositivo corrector de paso 50 configurado para corregir la distancia de paso entre las porciones lineales 4a, 4b de las diferentes bobinas 4, las bobinas se toman y se introducen en el dispositivo corrector de paso 50 con este fin,

- desplazar las bobinas 4 mediante unas pinzas 51 configuradas para mantener la distancia de paso entre las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas 4.

Estas pinzas 51 insertan las bobinas 4 entre los dientes 2 en la etapa de alojamiento sucesivo C.

Más en detalle, el dispositivo de corrección de paso 50 comprende una serie de asientos longitudinales 55 paralelos entre sí dentro de los cuales son insertadas las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas, definidas dentro de bloques longitudinales 56 paralelos entre sí.

Una vez insertadas las porciones lineales 4a, 4b en los asientos longitudinales 55, la distancia entre ellas, y por tanto la distancia de paso entre las porciones lineales 4a, 4b, puede ajustarse modificando la distancia entre los bloques longitudinales 56 mediante un elemento de ajuste 58 (como por ejemplo tornillos o similares).

También hay elementos de ajuste adicionales 57 (por ejemplo tornillos) para apretar las rendijas y sujetar las porciones lineales 4a, 4b durante el ajuste.

Opcionalmente, durante el procedimiento de corrección de paso, es posible introducir papeles aislantes 59, que protegen las mismas bobinas 4 de daños dentro del estator 1, dentro de las bobinas 4 (preferentemente alrededor de las porciones lineales 4a, 4b).

Las bobinas 4 son así desplazadas por un aparato de movilización, que comprende las pinzas 51 antes mencionadas y otros dispositivos del tipo conocido (por ejemplo, brazos, cadenas cinemáticas, etc.) seleccionados en función de los requisitos, para realizar la etapa sucesiva de alojamiento de bobina C. Un ejemplo de un aparato de movilización se muestra en las figuras 73-74.

Más en detalle, las mencionadas pinzas 51 mantienen la distancia de paso entre las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 mediante una pluralidad de dedos 52 adaptados para agarrar dichas porciones lineales 4a, 4b.

Con referencia a las figuras 26 a 45, en la etapa de alojamiento de bobina C, la porción lineal 4a, 4b, o las porciones lineales 4a, 4b, de la bobina 4, ya carburizadas y prensadas, son insertadas en un componente 1A, 1B del estator que comprende un subconjunto de la pluralidad de dientes 2 del estator que compondrán el cuerpo del estator 10.

Dicho subconjunto comprende al menos dos dientes 2 contiguos; en el ejemplo ilustrado (fig. 26), el componente del estator 1A, 1B comprende cuatro dientes 2 que definirán, entre ellos, tres sectores 3.

En la práctica, cada porción lineal 4a, 4b de cada bobina 4 es insertada entre dos dientes 2 contiguos.

En las realizaciones preferentes, entre ellas las ilustradas, cada bobina 4 tiene dos porciones lineales paralelas 4a, 4b que son insertadas cada una en un componente diferente del estator 1A, 1B.

Así, en la realización preferente ilustrada, la bobina 4 comprende una primera porción lineal 4a y una segunda porción lineal 4b, la primera porción lineal 4a es insertada en un primer componente del estator 1A y la segunda porción lineal 4b de la misma bobina 4 es insertada en un segundo componente del estator 1B; cada uno de tales primer componente del estator 1A y segundo componente del estator 1B se deformará en la etapa de conformado sucesiva D.

Preferentemente, durante la etapa de alojamiento de bobina A, los componentes del estator 1A, 1B ya están alojados en el aparato de conformación 700 a través del cual también se realiza la etapa de conformación sucesiva D y, más precisamente, cada componente del estator 1A, 1B en una mordaza de deformación 70A, 70B respectiva.

En las realizaciones preferentes, este aparato de conformación 700 comprende un par de mordazas de deformación 70A, 70B, cada una de las cuales está configurada para alojar uno de los componentes del estator 1A, 1B entre dos mandíbulas 71 adaptadas para comprimir dicho componente del estator 1A, 1B de forma que sus dientes 2 se acerquen entre sí.

Al menos una de las mordazas de deformación 70A, 70B puede ser desplazada (mediante un sistema de movilización, no ilustrado, que puede ser realizado de forma obvia para el técnico del ramo) y configurada para provocar su rototraslación (R1, R2) con respecto a la otra mordaza de deformación 70A, 70B.

Después de haber insertado las porciones lineales 4a, 4b entre los dientes 2 de los componentes del estator 1A, 1B, se lleva a cabo la etapa de conformación D, en la que cada componente del estator 1A, 1^bse deforma (por la acción de la mordaza de deformación 70A, 70B en la que es insertada) para mover los dientes contiguos 2 uno cerca del otro de tal manera comprendiendo (y posiblemente bloquee) cada porción lineal 4a, 4b en un sector 3 definido por dos dientes 2 contiguos.

Una porción acabada del estator 1A', 1B', que comprende los al menos dos dientes 2 que definen, entre ellos, el sector 3 en el que está comprendida la porción lineal 4a, 4b de la bobina 4 (figuras 34, 39, 42), se realiza así a partir de cada componente del estator 1A, 1B. En los ejemplos mostrados, cada porción acabada del estator 1A', 1B' comprende cuatro dientes 2 que definen tres sectores 3, cada sector engranado por una porción lineal 4a, 4b de una bobina 4.

En la realización preferente ilustrada, después de la etapa de conformación D, la primera porción acabada del estator 1A' se rototraslada R1 con respecto a la segunda porción acabada del estator 1B' hasta alcanzar la posición relativa que tendrá el primer componente del estator 1A' con respecto al segundo componente del estator 1B' en el cuerpo del estator 10.

En consecuencia, durante la rototraslación R1, la bobina 4 se deforma en sus porciones no lineales que son curvas.

Más en detalle, en una primera realización ilustrada en las figuras 26 a 35, mientras que las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 son insertadas respectivamente en el primer componente 1A y en el segundo componente 1B del estator, estos están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes 2 del primer componente del estator 1A sobresaliendo (verticalmente en el ejemplo ilustrado) hacia el segundo componente del estator 1B y los dientes 2 del segundo componente del estator 1B sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator 1A o viceversa, estando en la práctica los dientes 2 del primer componente del estator 1A orientados en la misma dirección con respecto a los dientes del segundo componente del estator 1B. De esta forma, los alambres 14 de la bobina 4, que están más hacia dentro en el sector 3 en el primer componente del estator 1A, se posicionan más hacia fuera en el sector 3 del segundo componente del estator 1B, consiguiendo así una transposición de los bucles que contribuye a aumentar la eficiencia del motor eléctrico. De este modo, en la práctica se consiguen bobinas 4 de igual longitud de alambre.

En una segunda realización ilustrada en las figuras 36 a 45, mientras que las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 son insertadas respectivamente en el primer componente del estator 1A y en el segundo componente del estator 1B, estos están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes 2 del primer componente del estator 1A sobresaliendo (verticalmente en el ejemplo ilustrado) hacia el segundo componente del estator 1B y los dientes 2 del segundo componente del estator 1B sobresaliendo hacia el primer componente del estator 1A, estando los dientes 2 del primer componente del estator 1A orientados en la práctica en una dirección opuesta y convergente con respecto a los dientes 2 del segundo componente del estator 1B. De este modo, no se consigue la mencionada transposición de las bucles, mientras que se consiguen bobinas 4 que tienen una distribución concéntrica en el interior del estator.

En otras realizaciones posibles del procedimiento, las etapas de alojamiento C y conformación D se llevan a cabo después de haber deformado las bobinas 4 de tal manera que se posicionen sus porciones lineales 4a, 4b en una posición mutua predeterminada, en la práctica girando o rototrasladando (por ejemplo mediante pinzas apropiadas) una porción lineal 4a con respecto a la otra 4b, de manera similar a lo descrito anteriormente pero sin insertarlas en los componentes del estator 1A, 1B; las porciones lineales 4a, 4b son insertadas sólo en este punto en los componentes del estator 1B, 1A, que tienen la forma descrita anteriormente.

Esta alternativa se define como la etapa R2 de rototraslación, como alternativa a la R1 descrita anteriormente.

En la práctica, el procedimiento puede implementarse con las siguientes etapas, en orden cronológico: A, opcionalmente B, R2, C, D, E o con las etapas A, opcionalmente B, C, D, R1, E.

Opcionalmente, después de la etapa de prensado y/o carburación B, se proporciona una etapa de aislamiento de los alambres conductores 4, que puede realizarse aplicando una capa eléctricamente aislante (preferentemente una película aislante, por ejemplo de un papel aislante específico) sobre los alambres 14 de las bobinas 4 (al menos sobre las porciones lineales 4a, 4b), antes de insertarlas entre los dientes 2 de los componentes del estator 1A, 1B; como alternativa, es posible colocar la capa eléctricamente aislante entre los dientes 2 de los componentes del estator 1A, 1B antes de insertar las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas 4 en ellos. Otra alternativa para realizar el aislamiento consiste en sobremoldear los alambres 14 de las bobinas 4 (al menos sus porciones lineales 4a, 4b) con un material eléctricamente aislante.

En efecto, se realiza una etapa de ensamblaje E, mostrada en las figuras 46-52, en la que una pluralidad de porciones del estator acabadas 1A', 1B', 1C', 1D', obtenidas mediante las respectivas etapas de alojamiento C y conformación D (y rototraslación R1, R2), se ensamblan entre sí para formar el cuerpo del estator 10.

Más en detalle, en las realizaciones preferentes de la etapa de ensamblaje, es posible proceder fijando en secuencia la pluralidad de porciones acabadas del estator 1A', 1B', 1C', 1D' sobre una superficie exterior 61 de un tambor 60 (preferentemente giratorio) hasta formar un cuerpo del estator 10 sustancialmente cilíndrico alrededor del tambor 60 para luego retirar dicho cuerpo del estator 10 del propio tambor 60.

En las realizaciones preferentes, la etapa de ensamblaje E se realiza mediante el aparato de ensamblaje 600 que comprende un tambor sustancialmente cilíndrico 60 (preferentemente giratorio).

El tambor 60 tiene una superficie exterior 61 proporcionada con una serie de asientos de fijación 62 adaptados para ser enganchados por elementos de fijación respectivos 63 (como por ejemplo soportes que, en el ejemplo mostrado, tienen un extremo de enganche bifurcado) para fijar las porciones del estator acabadas 1A', 1B' a la superficie exterior 61 del tambor.

Preferentemente, el tambor 60 está dividido en sectores de tambor 60A, 60B, 60C que pueden moverse en proximidad uno del otro para reducir el diámetro del tambor 60 y permitir la extracción del cuerpo del estator 10 formado en la superficie exterior 61 del tambor 60.

Como se ilustra en las figuras 46 a 52, en la realización preferente, un sistema de pinzas de retención 65, que están configuradas para ser acopladas a las porciones acabadas del estator 1A', 1B', posiciona las dos porciones acabadas del estator 1A', 1B' (que comparten la misma bobina 4 y forman un polo de estator 1) formadas juntas en la etapa de conformación, cada una en una posición predeterminada (figura 46). De este modo, el tambor se desplaza más cerca de las pinzas 63 hasta entrar en contacto con las dos porciones acabadas del estator 1A', 1B' (figura 47). En este punto, los elementos de fijación 63 son insertados para fijar las dos partes acabadas del estator 1A', 1B' a la superficie exterior 61 del tambor 60 (figura 48). Sucesivamente, las pinzas de retención 65 liberan las dos porciones acabadas del estator 1A', 1B' y el tambor 60 se aleja nuevamente, arrastrando las dos porciones acabadas del estator 1A', 1B' (figura 49).

Este procedimiento de fijación al tambor 60 recién descrito se repite así en secuencia para otras porciones del estator acabadas 1C', 1D' (figuras 50 y 51) hasta revestir completamente la superficie exterior 61 del tambor 60, consiguiendo así un cuerpo del estator 10 como el ilustrado en la figura 52.

Opcionalmente, durante esta etapa de ensamblaje E, entre la fijación de un par de porciones acabadas del estator 1A', 1B' y las sucesivas 1C', 1D', es insertado material aislante entre las porciones acabadas del estator adyacentes 1A'-1C' para aislar eléctricamente las fases.

Al final de la etapa de ensamblaje E, un manipulador preestablecido entrega el cuerpo del estator 10 sujetándolo en el diámetro exterior y así, después de que los sectores del tambor 60A, 60B, 60C se hayan acercado entre sí, disminuyendo así el diámetro del tambor 60, éste se extrae del cuerpo del estator 10.

En este punto, el cuerpo del estator 10 puede someterse a sucesivas etapas de tratamiento de tipo conocido que pueden comprender: prensado y soldadura del cuerpo del estator 10 o inserción directa del cuerpo del estator 10 en una caja de estator, atado de las cabezales de devanado (las partes de los alambres 14 que salen de los sectores 3), conformación y/o prensado de las mismas, impregnación del cuerpo del estator, etc.

En las figuras 53-56 se ilustran dos realizaciones posibles de cuerpos del estator 10, 10', fabricados de acuerdo con la presente invención (los devanados no se muestran para mayor claridad).

Se realizan formas específicas en el diámetro exterior del cuerpo del estator de acuerdo con los requisitos: en la primera realización, hay cavidades 8 que tienen socavaduras, mientras que hay nichos 8' sustancialmente semicirculares en la segunda realización.

Cabe señalar que dichos cuerpos 10, 10' del estator se separan en los dientes 2 del estator.

Ventajosamente, gracias a la particularidad del procedimiento, cada sector 3 puede alojar una o una pluralidad de bobinas 4 que forman un polo eléctrico.

Cabe señalar además que los extremos de los dientes 2 ("zapatas de los polos"), en la etapa de conformación, pueden acercarse entre sí hasta la distancia mínima deseable para minimizar los fenómenos de ruido, en particular, las ondulaciones de par y las pérdidas de eficiencia.

De este modo, es ventajosamente posible disminuir el número total de sectores 3 a ensamblar.

Por ejemplo, como en las realizaciones ilustradas, un sector individual 3 puede alojar tres bobinas 4 que pueden formar la misma fase o tres fases individuales diferentes.

La figura 57 muestra otra realización avanzada de la herramienta de devanado 20', en la que los dispositivos calefactores interno 91 (preferentemente resistencias eléctricas que se alimentan por medio de contactos 92 que sobresalen hacia fuera) y que tienen la tarea de calentar las porciones lineales 4a, 4d de las bobinas durante la etapa de prensado y/o carburación B, están alojados en las carrillos de devanado 222. De este modo, estos dispositivos calefactores internos 91 pueden sustituir a los dispositivos calefactores 31 de los elementos de prensado 30, o pueden utilizarse en combinación con estos.

Otras realizaciones de variación de la herramienta de devanado 20", 20m, 20"", como por ejemplo las ilustradas en las figuras 58 a 65, también son posibles.

Una primera variación de la herramienta de devanado 20", que está configurada para mejorar tanto como sea posible la calidad de la estratificación, se ilustra en las figuras 58, 59, 60, en las que los alambres 14 también se mantienen con una estratificación óptima en las porciones no lineales de las bobinas 4, de tal manera que se evita que una distribución casual en estas porciones afecte a la calidad del devanado en las porciones lineales 4a, 4b. Cabe destacar la forma de cuña de los carrillos de devanado 222 en la parte superior de las paredes móviles 22.

Las figuras 61 a 64 muestran una segunda realización de variación de la herramienta de devanado 20m, que está configurada de tal manera que las paredes móviles 22 son desplazables longitudinalmente una con respecto a la otra con movimientos diferentes y predeterminados (alejándose y acercándose mutuamente) para facilitar y asegurar la estratificación perfecta de los alambres durante el devanado, facilitando así la entrada de los alambres 14 en las cámaras de devanado (que están definidas entre una carrillo de devanado 222 y la carrillo de devanado 222 de la pared móvil adyacente 22).

La figura 65 muestra una tercera variación de realización de la herramienta de devanado 20"" que comprende una serie de carcasas de calentamiento 96 dispuestas para permitir, en la etapa de prensado y/o carburación B, la entrada de los dispositivos calefactores 31 (preferentemente inductores) para llevar a cabo un calentamiento localizado, por inducción, de las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas 4. Estas carcasas calefactoras 96 se obtienen en los carrillos de devanado 222, ya que son accesibles desde el exterior.

En otra variación de realización de la herramienta de devanado (no ilustrada), las paredes de los carrillos de devanado 222 que definen, entre ellas, las cámaras de devanado están inclinadas de manera que convergen hacia el exterior (a diferencia de las realizaciones mostradas en las que son paralelas); ventajosamente, la inclinación de estas paredes se define en función del número de sectores 3 presentes en el cuerpo del estator 10 acabado de acuerdo con la fórmula siguiente: [ángulo de inclinación de las paredes] = 360°/[número de sectores], de forma que se obtenga un cuerpo del estator 1o acabado en el que los dientes contiguos 2 que definen, entre ellos, los sectores 3 sean contiguos y estén perfectamente rellenos por bobinas concéntricas 4.

En otra realización (no ilustrada), las paredes de los carrillos de devanado 222 que definen, entre ellas, las cámaras de devanado forman una serie de muescas que convergen hacia el exterior.

Aún en otra realización de la herramienta de devanado 20, la misma comprende una serie de paredes móviles 22 de ancho diferente entre sí, decreciente hacia la pared de anclaje 23' o hacia la pared extraíble 24', de tal manera que el ancho de devanado de la herramienta de devanado sobre la que se devana la bobina 4 es diferente para cada bobina 4 y decreciente en serie, de tal manera que se consigue una serie de bobinas 4 que tienen porciones no lineales de longitud decreciente. Estas bobinas 4 se colocarán concéntricamente en el estator.

En algunas realizaciones, después de la etapa de conformación D, la primera porción del estator acabada 1A' es rototraslada con respecto a la segunda porción del estator acabada 1B' hasta alcanzar la posición relativa que el primer componente del estator 1A' tendrá con respecto al segundo componente del estator 1B' en el cuerpo del estator 10. En consecuencia, durante la rototraslación, la bobina 4 se deforma en las porciones no lineales que son curvas. Más en detalle, en la realización ilustrada en las figuras 53-54 y 66A a 71C, mientras que las porciones lineales 4a, 4b de la bobina 4 son insertadas respectivamente en el primer componente 1A y en el segundo componente 1B del estator, éstas están alineadas a lo largo del mismo plano con los dientes 2 del primer elemento del estator 1A sobresaliendo (verticalmente en el ejemplo ilustrado) hacia el segundo elemento del estator 1B y los dientes 2 del segundo elemento del estator 1B sobresaliendo en dirección contraria al primer elemento del estator 1a o viceversa, estando en la práctica los dientes 2 del primer elemento del estator 1A orientados en la misma dirección con respecto a los dientes del segundo elemento del estator 1B. De esta forma, los alambres 14 de la bobina 4, que están más hacia dentro en el sector 3 en el primer componente del estator 1A, se posicionan más hacia fuera en el sector 3 del segundo componente del estator 1B, consiguiendo así la transposición de los bucles que contribuye a aumentar la eficiencia final del motor eléctrico. De este modo, en la práctica se consiguen bobinas de la misma longitud.

En otras realizaciones posibles del procedimiento, las etapas de alojamiento y conformación se llevan a cabo después de haber deformado las bobinas 4 de tal manera que se posicionen sus porciones lineales 4a, 4b en una posición mutua predeterminada, en la práctica girando o rototrasladando (por ejemplo mediante pinzas apropiadas) una porción lineal 4a con respecto a la otra 4b, de manera similar a lo descrito anteriormente pero sin insertarlas en los componentes del estator 1A, 1B; las porciones lineales 4a, 4b son insertadas sólo en este punto en los componentes del estator 1B, 1A, que tienen la forma descrita anteriormente.

Más en detalle, en algunas realizaciones, antes o durante la etapa de disposición de bobina C, se lleva a cabo una etapa de doblado de bobina, en la que una o más bobinas 4 se doblan de tal manera que se alinean las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b" de las bobinas a lo largo de una o más circunferencias W1, W2 alrededor de un eje central común X, como se ilustra por ejemplo en las figuras 72A y 72B. El doblado se realiza de forma que las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b" permanezcan paralelas entre sí.

En el ejemplo ilustrado en las figuras 72A-72C, en la etapa de disposición de bobina C, todas las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b" de las bobinas se alinean a lo largo de la misma circunferencia W1 y, en la etapa de alojamiento sucesiva D, los componentes del estator 1A-1T son insertados radialmente hacia las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b" de tal manera que los dientes 2 son insertadas entre las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b".

En esta realización, la etapa de conformación E se realiza de este modo con los componentes del estator 1A-1I dispuestos alrededor del eje central común X, como se muestra en la etapa de la figura 72D a la figura 72E.

De otro modo, en algunas realizaciones tales como la de las figuras 69A-69F, en la etapa de alojamiento D, mientras las porciones lineales 4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b" de una primera bobina 4 son insertadas respectivamente en el primer componente del estator 1A, 1M y en el segundo componente del estator 1B, 1M, dichos primer componente del estator 1A, 1M y segundo componente del estator 1B, 1N están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes 2 del primer componente del estator 1A, M sobresaliendo hacia el segundo componente del estator 1B, 1N y los dientes 2 del segundo componente del estator 1B, 1N sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator 1A, 1N o viceversa.

Siempre en estas realizaciones, como la de las figuras 69A-69F, en la etapa de alojamiento D, la primera porción lineal 4a, 4a', 4a" de una o más segundas bobinas 4 es insertada en dicho segundo componente del estator 1N y la segunda porción lineal 4b, 4b', 4b" de dichas una o más segundas bobinas 4 es insertada en un tercer componente del estator 1O cuyos dientes 2 sobresalen del segundo componente del estator 1A, 1N, y así sucesivamente.

Opcionalmente, en cualquier realización, al menos una porción lineal 4a', 4a", 4b', 4b" de una primera bobina 4 y una porción lineal 4a', 4a", 4b', 4b" de una segunda bobina 4 son insertadas entre dos dientes contiguos, tal como al menos dos porciones lineales 4a', 4a", 4b', 4b" de dos bobinas 4 diferentes son insertadas en uno o más de dichos sectores 3.

Finalmente, se realiza la etapa de ensamblaje E, como se ha descrito anteriormente.

Con referencia a las figuras 73 y 74, se muestra un sistema 80 para movilizar las bobinas 4 en una vista isométrica. El sistema de movilización 80 comprende una pinza 81 proporcionada con dos garras 82, 83 móviles para abrirse y cerrarse, es decir, alejarse y cerrarse mutuamente, mediante accionadores neumáticos o eléctricos 84 respectivos. Las mandíbulas 82, 83 comprenden elementos en forma de peine, o con dedos, conformados para ser insertados entre los bucles de la bobina 4 y recogerla de la herramienta de devanado 20 manteniendo la distancia de paso entre los propios bucles.

Para retirar las bobinas 4 de la herramienta de devanado 20, preferentemente ya prensadas y carburizadas, el sistema 80 acerca la pinza 81 a un útil de devanado 20 correspondiente, es decir, adaptado para funcionar con el sistema 80 (figura 73), para encerrar la bobina 4 con las garras 82, 83. En este punto, las garras 82, 83 se cierran sobre la bobina 4 y la recogen. Un control específico (no representado) acciona los pasadores giratorios 20x de la herramienta de devanado para liberar la bobina 4.

En este punto, el sistema de movilización 80 extrae la bobina 4 de la herramienta de devanado 20 (figura 74); los pernos giratorios 20x se llevan nuevamente a la posición original antes de proceder al devanado sucesivo.

La figura 75 comprende las vistas I a IV y muestra una solución alternativa para la formación de un estator 90. Una pluralidad de dientes del estator 91, cada uno independiente de los demás, está montada en serie sobre un soporte deformable, por ejemplo una banda metálica (no visible). Un dispositivo bobinador 92, proporcionado con pinzas, gira o rototranslada los dientes 91 hasta formar el estator mostrado en la vista IV. El dispositivo de devanado 92 comprende una pluralidad de pinzas que se introducen entre los dientes 91 (vista I), se giran y rototrasladan (vistas II y III) hasta llevar los dientes 91 a la circunferencia de referencia (vista IV) y se extraen a continuación para desacoplar los dientes. Evidentemente, en las vistas de la figura 75, los devanados no se muestran para mayor claridad, pero debe entenderse que, durante el devanado, el soporte se deforma para acercar los dientes entre sí y bloquear los devanados previamente insertados en las ranuras.

La figura 76 es un gráfico que muestra las ondulaciones de par (ordenadas) con respecto al número de revoluciones (abscisas) de un motor eléctrico fabricado de acuerdo con la presente invención y que tiene una abertura de ranura igual a 0,3 mm, menor que el diámetro de los alambres conductores utilizados para crear los respectivos devanados (bobinas 4) en comparación con un motor de las mismas características, pero fabricado de acuerdo con la técnica conocida y que tiene una abertura de ranura de 1 mm, necesariamente mayor que el diámetro de los alambres conductores utilizados para crear los devanados respectivos, actualmente considerados entre los mejores.

La comparación se realizó en igualdad de condiciones: misma potencia/tamaño de motor, misma área de ranura, mismo alambre conductor para los devanados, con un diámetro igual a 0,8 mm, mismo rotor estándar.

A 3.250 revoluciones por minuto (RPM), consideradas en este caso como velocidad nominal, el motor de acuerdo con la técnica conocida tiene ondulaciones de par relativas de un valor igual a 9,652%, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención es igual a 7,824%. La diferencia es de aproximadamente 18% a favor del motor de acuerdo con la presente invención.

A 10.000 RPM, consideradas en este caso como velocidad máxima, el motor de acuerdo con la técnica conocida tiene ondulaciones de par relativas de un valor igual a 68,547%, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención es igual a 51,912%. La diferencia es de aproximadamente 24% a favor del motor de acuerdo con la presente invención.

La figura 77 es un gráfico que muestra las corrientes de fuga en los devanados del estator (ordenadas) con respecto al número de revoluciones (abscisas) de un motor eléctrico fabricado de acuerdo con la presente invención, comparado con dos motores con las mismas características pero fabricados de acuerdo con la técnica conocida, uno de horquilla y otro basado en la inserción estándar de los devanados.

La comparación se realizó en las mismas condiciones: misma potencia/tamaño del motor, mismo rotor estándar, misma altura de la pila de devanado, etc.

A 3.250 revoluciones por minuto (RPM), consideradas en este caso como velocidad nominal, el motor de horquilla se ve afectado por corrientes de fuga en los devanados del estator de un valor igual a 2.397,32 W, el motor con devanados insertados de forma estándar tiene fugas iguales a 3.170 W.48 W, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención se ve afectado por corrientes de fuga iguales a 2.293,99 W. Este es un valor mejor con respecto a los dos motores de la técnica conocida: el porcentaje de mejora es igual respectivamente a aproximadamente 4% y aproximadamente 27,5%.

A 10.000 revoluciones por minuto (RPM), consideradas en este caso como la velocidad máxima, el motor de horquilla se ve afectado por corrientes de fuga en los devanados del estator de un valor igual a 2.844,2 W, el motor con devanados insertados de manera estándar tiene fugas iguales a 3.409. 77 W, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención se ve afectado por corrientes de fuga iguales a 2.434,8 W.77 W, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención se ve afectado por corrientes de fuga iguales a 2.434,8 W. Este es un valor mejor con respecto a los dos motores de la técnica conocida: el porcentaje de mejora es igual respectivamente a aproximadamente 14,4% y aproximadamente 28,6%.

La figura 78 es un gráfico que muestra la eficiencia (ordenadas) con respecto al número de revoluciones (abscisas) de un motor eléctrico fabricado de acuerdo con la presente invención, comparado con dos motores de las mismas características pero fabricados de acuerdo con la técnica conocida, uno de horquilla y otro basado en la inserción estándar de los devanados.

La comparación se realizó en las mismas condiciones: misma potencia/tamaño del motor, misma área de ranura, mismo rotor estándar, misma altura de la pila de devanado, etc.

A 3.250 revoluciones por minuto (RPM), consideradas en este caso como velocidad nominal, el motor de horquilla tiene un rendimiento igual al 96,85%, el motor con devanados insertados de manera estándar tiene un rendimiento igual al 96,06%, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención tiene un rendimiento igual al 96,94%. Se trata de un valor mejor con respecto a los dos motores de la técnica conocida: el porcentaje de mejora es igual respectivamente a aproximadamente 1% y aproximadamente 0,1%.

A 10.000 revoluciones por minuto (RPM), consideradas en este caso como velocidad máxima, el motor de horquilla tiene un rendimiento igual a 91,26%, el motor con los devanados insertados de manera estándar tiene un rendimiento igual a 90,5%, mientras que el motor de acuerdo con la presente invención tiene un rendimiento igual a 92,45%. Se trata de un valor mejor con respecto a los dos motores de la técnica conocida: el porcentaje de mejora es igual respectivamente a aproximadamente 2% y aproximadamente 1,3%.

La figura 79 es un gráfico que muestra la potencia mecánica suministrada (ordenadas) con respecto al número de revoluciones (abscisas) de un motor eléctrico fabricado de acuerdo con la presente invención, comparado con dos motores de las mismas características pero fabricados de acuerdo con la técnica conocida, uno de horquilla y otro basado en la inserción estándar de los devanados.

Como puede observarse, el motor de la presente invención produce una potencia aún mayor, de aproximadamente 20%, con respecto al motor basado en la inserción estándar de los devanados. Con respecto al motor de horquilla, el motor de la presente invención produce la misma potencia, hasta aproximadamente 4.000 RPM, y suministra, más allá de este valor, una mayor potencia de aproximadamente 10%.

La figura 80 muestra la altura de apilamiento de los devanados del estator (ordenadas), y por tanto de los lados activos, en un estator fabricado de acuerdo con la presente invención a medida que varía el factor de llenado (abscisas), para un tamaño de motor de 55 kW considerado como ejemplo. Como puede observarse, se consigue una disminución significativa de la altura de la pila a medida que aumenta el factor de llenado. Las simulaciones realizadas por el Solicitante han determinado que se consigue una reducción de la altura de la pila de hasta el 35% con respecto a un motor con inserción estándar de los devanados.

La figura 81A muestra una sección transversal de un estator de un motor de alto rendimiento fabricado de acuerdo con la técnica conocida con la inserción tradicional de los alambres conductores F en las ranuras del estator 100, entre los dientes 101 y 102. 25 bucles de un bobinado formado por 4 alambres de cobre contiguos con un diámetro igual a 1 mm (el diámetro exterior del alambre recubierto de resina 1,062 mm) para un total de cien alambres por ranura se alojan en una ranura que tiene una superficie (en sección transversal) igual a 186,4 mm2. En esta configuración se alcanza un factor de llenado del 42,12%, como se indica en la tabla de la propia figura.

La figura 81B es una vista en sección transversal de un sector de estator; son visibles dos ranuras 103 y 104, la izquierda 103, en la que se simula un llenado con un devanado de acuerdo con la técnica conocida, y la derecha 104, en la que se simula un llenado logrado implementando el procedimiento de acuerdo con la presente invención. En la ranura izquierda 103, los alambres conductores F están agrupados pero con una disposición caótica, no ordenada; en la ranura derecha 104, los alambres conductores 14 están por el contrario agrupados con una disposición ordenada, la misma disposición se consigue y se mantiene en las porciones lineales 4a y 4b de la bobina 4 utilizada para hacer el objeto de devanado de acuerdo con la presente invención. La disposición ordenada de los alambres conductores 14 en la ranura derecha 104 es equivalente a la visible en las figuras 9a-10c. Siendo igual el diámetro de los alambres conductores F, 14 e igual la ranura del estator, en la ranura izquierda 103, el factor de llenado es 42,12% y en la ranura derecha 104, el factor de llenado es 64,93%, es decir, significativamente mayor (más de 20%).

La figura 81C muestra nueve disposiciones posibles de los alambres conductores 14 en las porciones lineales 4a, 4b de las bobinas 4, insertadas en la ranura 100 de la figura 81A (propuestas 1 a 8) y en la ranura 103 o 104 de la figura 89B (propuesta 9). El diámetro de los alambres conductores 14 y otros parámetros se indican en la tabla para cada propuesta. Los alambres conductores 14 se prensaron y carburizaron de acuerdo con lo descrito en la etapa B. Se consideró un espesor de 0,2 mm para el papel aislante dispuesto entre los alambres 14 y la ranura.

Como puede observarse por la lectura de la última línea de la parte inferior, el factor de llenado siempre resulta ser superior a 62,72% (propuesta 4) y alcanza 71,56% (propuesta 7).

Se consideró una ranura rectangular para la propuesta 9. Las dimensiones se indican para cada ranura. Las figuras 81A-81C proporcionan suficiente información para distinguir un estator directamente logrado con el procedimiento de la presente invención de los estatores conseguidos con la técnica conocida. De hecho, es evidente que el factor de llenado es definitivamente mayor y, especialmente en el estator de acuerdo con la presente invención, la disposición de los alambres conductores 14 en los sectores, o ranuras, entre los dientes es ordenada, de una manera que no se encuentra en la técnica conocida. En particular, observando las figuras 89B y 89C, puede observarse que los alambres conductores 14 están dispuestos en bucles múltiples (25 en las figuras), estando constituido cada bucle por un número determinado de alambres (5, 6, 8, etc.) con un sistema matricial ordenado que no puede modificarse. De este modo, el estator es reconocible con respecto a otros estatores conocidos, simplemente observando el número y la disposición de los alambres conductores en las ranuras entre los dientes del estator.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para fabricar un estator (1) para motores eléctricos, comprendiendo el estator un cuerpo del estator (10, 10', 90) que comprende una pluralidad de dientes (2) contiguos dispuestos radialmente alrededor de un eje central común (X) y definiendo, entre ellos, una pluralidad de sectores (3) en los que son insertadas al menos parcialmente una o más bobinas (4) de alambre conductor (14), comprendiendo el procedimiento:

- una etapa de fabricación de bobina (A), en el que uno o varios alambres conductores (14) se devanan en una herramienta de devanado (20) para formar al menos una bobina (4) que comprende al menos una porción lineal (4a, 4b) que a su vez comprende una pluralidad de porciones lineales individuales de alambre y que está adaptada para ser insertada en uno de dichos sectores (3);

- una etapa de alojamiento de bobina (C), en el que la porción lineal (4a, 4b) de la bobina (4) es insertada en un componente del estator (1A, 1B) que comprende un subconjunto de dicha pluralidad de dientes contiguos (2) , insertándose dicha porción lineal (4a, 4b) de la bobina (4) entre dichos dos dientes contiguos (2);

- una etapa de conformación (D), en el que dicho componente del estator (1A, 1B) se deforma de manera que los al menos dos dientes contiguos (2) se acerquen entre sí, de manera que se obtenga una porción acabada del estator (1A', 1B') comprendiendo los dos dientes contiguos (2) que definen, entre ellos, el sector (3) en el cual está comprendida la porción lineal (4a, 4b) de la bobina (4);

- una etapa de ensamblaje (E), en el que una pluralidad de porciones del estator acabadas (1A', 1B', 1C', 1D'), obtenidas mediante las respectivas etapas de alojamiento (C) y conformación (D), se ensamblan entre sí para formar dicho cuerpo del estator (10),

caracterizado por la etapa de:

después de la etapa de conformación (D), rototraslación (R1) de una primera porción del estator terminada (1A') con respecto a una segunda porción del estator terminada (1B'), en el que la primera porción del estator terminada (1A') y la segunda porción del estator terminada (1B') engranan la misma bobina (4), hasta alcanzar la posición relativa que tendrá dicha primera porción del estator terminada (1A') con respecto a dicha segunda porción del estator terminada (1B') en el cuerpo del estator (10), y consecuentemente deformando la bobina (4) ,

o como alternativa

antes de la etapa de conformación (D), rototraslación (R2) de un primer componente del estator (1A) con respecto a un segundo componente del estator (1B), hasta alcanzar la posición relativa que tendrá dicho primer componente del estator (1A) con respecto a dicho segundo componente del estator (1B) en el cuerpo del estator (10), deformación de la bobina (4) en correspondencia con la disposición del primer componente del estator rototrasladado (1A) y del segundo componente del estator rototrasladado (1B) y proceder a la etapa de alojamiento de bobina (C).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la bobina (4) fabricada en la etapa de fabricación de bobina (A) comprende una primera (4a) y una segunda (4b) porción lineal, en el que, en dicha etapa de alojamiento de bobina (C), dicha primera porción lineal (4a) de la bobina (4) es insertada en un primer componente del estator (1A) y dicha segunda porción lineal (4b) de la bobina (4) es insertada en un segundo componente del estator (1B); cada uno de dicho primer (1A) y segundo (1B) componente del estator siendo deformados en dicha etapa de conformación (D) de modo de lograr una primera porción acabada del estator (1A') y una segunda porción acabada del estator (1B').

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por una etapa de prensado y/o carburación (B), en el que dicha porción lineal (4a, 4b) de la al menos una bobina (4) se somete a una etapa de prensado o a un tratamiento térmico de carburación, o a ambas de la etapa de prensado y el tratamiento térmico de carburación, en el orden deseado o simultáneamente, de modo de compactar dichas porciones lineales individuales de alambre (14).

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que, en la etapa de alojamiento (C), mientras las porciones lineales (4a, 4b) de la bobina (4) son insertadas respectivamente en el primer (1A) y el segundo (1B) componente del estator, dichos primeros (1A) y segundos (1B) componentes del estator están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes (2) del primer componente del estator (1A) sobresaliendo hacia el segundo componente del estator (1B) y los dientes (2) del segundo componente del estator (1B) sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator (1A) o viceversa.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que, en la etapa de alojamiento (C), mientras las porciones lineales (4a, 4b) de la bobina (4) son insertadas respectivamente en el primer (1A) y el segundo (1B) componente del estator, dichos primeros (1A) y segundos (1B) componentes del estator están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes (2) del primer componente del estator (1A) sobresaliendo hacia el segundo componente del estator (1B) y los dientes (2) del segundo componente del estator (1B) sobresaliendo hacia el primer componente del estator (1A).

6. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 3-5, en el que dicha etapa de prensado y/o carburación (B) comprende la etapa de prensar las porciones lineales (4a, 4b) de la bobina (4) mediante uno o más elementos de prensado (30) y de calentar dichas porciones lineales (4a, 4b) mediante uno o más dispositivos calefactores (31) comprendidos en, o acoplados a, dichos elementos de prensado (30), mientras que la bobina (4) se devana en dicha herramienta de devanado (20).

7. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 3-6, en el que, en la etapa de prensado y/o carburación (B), dicho tratamiento térmico de carburación se realiza insertando uno o más elementos calefactores (31) entre las porciones lineales (4a, 4b) de las bobinas, de manera que se calienten hasta una temperatura de carburación predeterminada, mientras dicha bobina (4) se aloja en la herramienta de devanado (20).

8. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 3-7, en el que, en dicha etapa de prensado y/o carburación (B), las porciones lineales (4a, 4b) se prensan mediante un dispositivo de prensado (300) que es insertado entre dichas porciones lineales (4a, 4b), mientras que dicha bobina (4) se aloja en la herramienta de devanado (20).

9. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que, en dicha etapa de fabricación de bobina (A), se añaden a dicho uno o más alambres conductores (14) alambres complementarios (141) que tienen una sección más pequeña (141) con respecto a la sección de dichos alambres conductores (14), de tal manera que dichos alambres complementarios (141) ocupan los espacios libres entre los alambres conductores (14).

10. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una etapa de aislamiento de los alambres (14), en el que una capa eléctricamente aislante:

- se aplica al menos sobre dichas porciones lineales (4a, 4b) de la bobina (4), eventualmente después de una etapa de prensado y/o carburación (B), a condición de que sea proporcionada,

o

- se aplica entre los dientes (2) de los componentes del estator (1A, 1B) antes de dicha etapa de alojamiento de bobina (C).

11. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 3-10, en el que, en dicha etapa de fabricación de bobina (A), se fabrica una serie de bobinas múltiples (4) en la misma herramienta de devanado (20) de tal manera que una porción lineal (4a, 4b) de una bobina (4) está separada de la porción lineal de la bobina sucesiva (4) por una distancia de paso predeterminada; en el que están comprendidas, entre dicha etapa de prensado y/o carburación (B) y la etapa de alojamiento (C), las etapas de:

- hacer interactuar mecánicamente la serie de bobinas (4) con un dispositivo corrector de paso (50) configurado para corregir la distancia de paso entre las porciones lineales (4a, 4b) de las diferentes bobinas (4),

- desplazar las bobinas (4) mediante unas pinzas (51) configuradas para mantener dicha distancia de paso entre las porciones lineales (4a, 4b) de las bobinas;

en dicha etapa de alojamiento (C), siendo las bobinas (4) insertadas entre dichos dientes (2) mediante dichas pinzas (51).

12. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de disposición de bobina (C'), previa a la etapa de alojamiento de bobina (C), en el que una pluralidad de bobinas (4) se alinea en un orden predeterminado de tal manera que la primera porción lineal (4a, 4a', 4a") y la segunda porción lineal (4b, 4b', 4b") de al menos una bobina (4) están alineadas respectivamente con la primera porción lineal (4a, 4a', 4a") de al menos una segunda bobina (4) y con la segunda porción lineal (4b) de al menos una tercera bobina.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que, antes de dicha etapa de alojamiento (C), antes o durante dicha etapa de disposición de bobina (C'), se lleva a cabo una etapa de doblado de bobina, en el que una o más bobinas (4) se doblan de manera que se alineen dichas porciones lineales (4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b") de dicha una o más bobinas a lo largo de una o más circunferencias (W1, W2) alrededor de un eje central común (X).

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que, en dicha etapa de disposición de bobina (C'), todas las porciones lineales (4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b") de las bobinas están alineadas a lo largo de la misma circunferencia (W1) y, en dicha etapa de alojamiento (C), los componentes del estator (1A-1T) son insertados radialmente hacia dichas porciones lineales (4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b") de manera que los dientes (2) son insertados entre dichas porciones lineales (4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b").

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en el que, en dicha etapa de alojamiento de bobina (C), dicha primera porción lineal (4a, 4a', 4a") de la bobina (4) es insertada en un primer componente del estator (1A) y dicha segunda porción lineal (4b, 4b', 4b") de la bobina (4) es insertada en un segundo componente del estator (1B); cada uno de dicho primer (1A) y segundo (1B) componente del estator siendo deformados en dicha etapa de conformación (D) de modo de lograr una primera porción acabada del estator (1A') y una segunda porción acabada del estator (1B').

16. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12-15, en el que, en la etapa de alojamiento (C), al menos una porción lineal (4a', 4a", 4b', 4b") de una primera bobina (4) y una porción lineal (4a', 4a", 4b', 4b") de una segunda bobina (4) son insertadas entre dos dientes contiguos (2), de modo que al menos dos porciones lineales (4a', 4a", 4b', 4b") de dos bobinas diferentes (4) son insertadas en uno o más de dichos sectores (3).

17. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 12-16, en el que, en la etapa de alojamiento (C), mientras las porciones lineales (4a, 4a', 4a", 4b, 4b', 4b") de una primera bobina (4) son insertadas respectivamente en un primer (1A, 1M) y un segundo (1B, 1M) componente del estator, dichos primeros (1A, 1M) y segundos (1B, 1N) componentes del estator están alineados a lo largo del mismo plano con los dientes (2) del primer componente del estator (1A, 1M) sobresaliendo hacia el segundo componente del estator (1B, 1N) y los dientes (2) del segundo componente del estator (1B, 1N) sobresaliendo en dirección contraria al primer componente del estator (1A, 1N) o viceversa.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que, en dicha etapa de alojamiento (C), la primera porción lineal (4a, 4a', 4a") de una o más segundas bobinas (4) es insertada en dicho segundo componente del estator (1N) y la segunda porción lineal (4b, 4b', 4b") de dicha una o más segundas bobinas (4) es insertada en un tercer componente del estator (1O) cuyos dientes (2) sobresalen en dirección contraria al segundo componente del estator (1A, 1N).

19. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de ensamblaje (E) comprende las etapas de:

- fijar, en secuencia, dicha pluralidad de porciones del estator acabadas (1 A', 1B', 1C', 1D') sobre una superficie exterior (61) de un tambor (60) hasta formar un cuerpo del estator (10) sustancialmente cilíndrico alrededor de dicho tambor (60);

- retirar dicho cuerpo del estator (10) del tambor (60).

20. Línea de procesamiento para implementar un procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende:

- al menos una herramienta de devanado (20, 20', 20", 20"', 20"") configurada para realizar dicha etapa de fabricación de bobina (A),

- un aparato (80) para movilizar las bobinas, que está configurado para realizar al menos dicha etapa de alojamiento de bobina (C),

- un aparato de conformación (700) configurado para realizar dicha etapa de conformación (D),

- un aparato de ensamblaje (600) configurado para realizar dicha etapa de ensamblaje (E),

caracterizada por un sistema de movilización configurado para rototrasladar (R1) una primera porción del estator acabado (1A') con respecto a una segunda porción del estator acabado (1B'), en la que la primera porción del estator acabado (1A') y la segunda porción del estator acabado (1B') comparten una misma bobina (4), hasta alcanzar la posición relativa que dicha primera porción del estator terminada (1A') tendrá con respecto a dicha segunda porción del estator terminada (1B') en el cuerpo del estator (10), y consecuentemente deformando la bobina (4), o por un sistema de movilización configurado para rototrasladar (R2) un primer componente del estator (1A) con respecto a un segundo componente del estator (1B), hasta alcanzar la posición relativa que dicho primer componente del estator (1A) tendrá con respecto a dicho segundo componente del estator (1B) en el cuerpo del estator (10), y deformar la bobina (4) hasta conseguir que las respectivas porciones lineales (4a, 4b) estén dispuestas mutuamente de forma correspondiente a la disposición del primer componente del estator rototrasladado (1A) y del segundo componente del estator rototrasladado (1B), antes de ser alojadas en el primer componente del estator (1A) y en el segundo componente del estator (1B).

21. Línea de procesamiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizada por que dicha herramienta de devanado (20) comprende una pluralidad de paredes móviles (22) comprendidas entre:

una pared de anclaje (23') configurada para ser acoplada operativamente a un eje de devanado (244),

una pared de desmontaje extraíble (24') que puede ser desacoplada de dicha pared de anclaje (23') para liberar dichas paredes móviles (22);

dichas paredes móviles (22) forman una o varias cámaras de devanado (24) en cuyo interior se devanan dichos alambres conductores (14) para formar las bobinas (4).

22. Línea de procesamiento de acuerdo con la reivindicación 20 o la reivindicación 21, caracterizada porque comprende una máquina de devanado (200) que comprende una estructura de soporte (201) que soporta:

- una pluralidad de dispositivos tensores de alambre (203) para tensar los alambres (14) que se van a devanar,

- un dispositivo de guiado de alambre (206) proporcionado con un tubo de guiado de alambre (204) y móvil a lo largo de una guía de guiado de alambre (205),

- un husillo de devanado (244) girado por un motor (214) y adaptado para hacer girar dicha herramienta de devanado (20);

dicha máquina de devanado (200) pudiendo ser configurada en una configuración operativa de devanado, en la que dichos alambres (14) a ser bobinados son tensados y salen de dichos dispositivos tensores de alambre (203) hacia dicho dispositivo guía de alambre (206), que guía los alambres (14) hacia dicha herramienta de devanado (20) durante su rotación.

23. Línea de procesamiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 20 a 22, que comprende un aparato de prensado y/o carburación (300) configurado para realizar dicha etapa de prensado y/o carburación (B) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3-19.

24. Línea de procesamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20-23, caracterizada en que dicho aparato de prensado y/o carburación (300) comprende un asiento de alojamiento configurado para alojar dicha herramienta de devanado (20) y:

- uno o más elementos de presión (30, 303) configurados para ejercer una presión sobre la al menos una porción lineal (4a, 4b) de la bobina (4) devanada en dicha herramienta de devanado (20), y como alternativa, o además,

- al menos un dispositivo calefactor (31, 91) configurado para calentar dicha porción lineal (4a, 4b) antes, después o durante dicha presión.

25. Línea de procesamiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 20 a 24, caracterizada por que dicho aparato para movilizar las bobinas comprende una pluralidad de pinzas (51) configuradas para mantener una distancia de paso predeterminada entre las porciones lineales (4a, 4b) de las bobinas (4) mediante una pluralidad de dedos (52) adaptados para agarrar dichas porciones lineales (4a, 4b).

26. Línea de procesamiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 20 a 25, caracterizada por que dicho aparato de conformación (700) comprende un par de mordazas de deformación (70A, 70B), estando cada una de ellas configurada para alojar uno de dichos componentes del estator (1A, 1B) entre dos mandíbulas (71) adaptadas para comprimir dicho componente del estator (1A, 1B) de tal manera que sus dientes (2) se acerquen entre sí; al menos una de dichas mordazas de deformación (70A, 70B) pudiendo ser desplazada por dicho sistema de movilización para provocar su rotación o rototraslación con respecto a la otra mordaza de deformación (70A, 70B).

27. Línea de procesamiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 20 a 26, caracterizada por que dicho aparato de ensamblaje (600) comprende un tambor (60) sustancialmente cilíndrico que tiene una superficie exterior (61) proporcionada con una serie de asientos de fijación (62) adaptados para ser engranados por respectivos elementos de fijación (63) para fijar dichas porciones del estator terminadas (1A', 1B') a la superficie exterior (61) del tambor (60).

28. Línea de procesamiento de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizada por que dicho tambor (60) está dividido en sectores de tambor (60A, 60B, 60C) que pueden moverse uno cerca del otro para permitir la extracción del cuerpo del estator (10) formado en la superficie exterior (61) del tambor (60).

29. Un estator (10, 10') directamente logrado con el procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1-19.

30. Un motor eléctrico que comprende el estator (10, 10') de la reivindicación 29.