ES2971215T3

ES2971215T3 - Aparato y método para fabricar un estator

Info

Publication number: ES2971215T3
Application number: ES19780277T
Authority: ES
Inventors: Massimo Ponzio; Rubino Corbinelli; Daniele Nocciolini
Original assignee: ATOP SpA
Current assignee: ATOP SpA
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: WO2020078799A1; KR20210074298A; US20230208261A1; CN112805908B; EP3641111A1; CN112805908A; US11949300B2; PL3868006T3; SI3868006T1; RS65184B1; US11616426B2; EP3868006A1; EP3868006B1; US20210320573A1

Abstract

Se proporcionan un método y un aparato para fabricar un estator con una pluralidad de conductores en horquilla. Para insertar los conductores de horquilla (15, 15') en las ranuras (11) de un núcleo de estator (12), se proporciona una plantilla de núcleo de estator (22). Los conductores en horquilla (15) se insertan axialmente en las ranuras (21) de la plantilla (22) del núcleo del estator de manera que el conductor en horquilla (15) quede dispuesto en una primera posición (P1) dentro de dicha ranura (21). A continuación, el conductor de horquilla (15) se mueve dentro de dicha ranura (21) a una posición diferente (P2). Un nido completo (20) de conductores en horquilla (15) formado dentro de la plantilla del núcleo del estator (22) se transfiere luego al núcleo del estator (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y método para fabricar un estator

La invención está dirigida a un método y un aparato para fabricar un estátor.

Es conocido proporcionar estatores para motores eléctricos con varios conductores de horquilla que están dispuestos en ranuras de un núcleo de estátor.

Los conductores de horquilla suelen estar provistos de dos patas y una porción de puente que une las dos patas. Se inserta una pata en una ranura. La porción de puente se extiende axialmente hacia fuera del estátor por un lado axial del núcleo de estátor mientras que las patas se extienden fuera de las ranuras por el lado axial opuesto del núcleo de estátor. Conectando mutuamente dos de las patas extendidas, se puede crear un conductor continuo similar a un devanado.

Una pata de los conductores de horquilla está dispuesta a una distancia radial menor dentro de una primera ranura y una segunda pata está dispuesta a una distancia radial mayor en una ranura diferente. El puente de un conductor puentea varias ranuras, de modo que partes de horquillas vecinas pueden solaparse mutuamente. Las horquillas vecinas no pueden insertarse simplemente axialmente en las ranuras de los núcleos de estátor, porque las partes que se solapan mutuamente colisionarían al insertarlas.

En una alternativa, los conductores de horquilla se insertan en las ranuras en una forma en bruto, no definitiva y, una vez insertados en las ranuras, se deforman posteriormente hasta darles la forma definitiva, por ejemplo, mediante operaciones de torsión. Una disposición de este tipo es conocida, por ejemplo, por el documento EP 945.952 A1. Este método requiere pasos de torsión adicionales y por tanto es complicado.

Alternativamente, es conocido proporcionar conductores de horquilla completamente preformados, que son proporcionados en el núcleo de estátor en una forma que corresponde a la forma definitiva. Dichos conductores están preensamblados en un nido parcial o completo fuera del núcleo de estátor y se insertan en las ranuras del estátor como un nido preformado. En este caso no es necesaria ninguna deformación subsiguiente como, por ejemplo, torsión de los conductores dentro del estátor.

El documento US 2.476.745 A describe un dispositivo para agarrar, levantar y manipular un grupo anular de bobinas eléctricas.

El documento JP 4.004.432-B2 describe un dispositivo para preensamblar un nido de horquillas, cada una de las cuales tiene dos patas y un puente que conecta las patas. Las patas están dispuestas a lo largo de una circunferencia, estando dispuestas dos patas de conductores diferentes en la misma ranura, formando así una primera capa de conductores de horquilla. Para formar el nido, se inserta una primera pata en una ranura de un cuerpo receptor mientras que se inserta una segunda pata en un carril guía en espiral. Graduando el cuerpo receptor con las ranuras y añadiendo horquillas subsiguientes, se puede preformar un nido de una sola capa. Sin embargo, con una disposición de este tipo no es posible construir una disposición multicapa ni utilizar diversos conductores de horquilla de diferentes tipos.

En el documento JP2013-165.540 A se muestra una disposición similar. Según esta disposición, se muestra un tipo diferente de trayectoria de guía enrollada en espiral.

Los documentos WO2018/0.077.812 o JP2003-134751 A describen una disposición donde se montan conductores de horquilla en un soporte, de forma giratoria alrededor de una pata y bajo un ángulo relativamente próximo a un radio. A continuación, los conductores se hacen girar alrededor del soporte giratorio de manera que queden dispuestos en un ángulo más próximo a una tangente. Con una realización de este tipo, que se asemeja al pétalo de una flor, sólo es posible disponer una capa de conductores de horquilla. Además, con este método tampoco es posible usar fácilmente conductores de diferentes tipos dentro del mismo estátor.

Según los documentos US2018/0.233.995 A1 o WO2018/039.806 A2, unos subgrupos de nidos de conductores de horquilla se preensamblan por separado, luego se fusionan y se insertan en un estátor. Un procedimiento de este tipo requiere pasos de fusión adicionales y, por lo tanto, es complicado y requiere mucho tiempo.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es superar las desventajas de la técnica anterior y, en particular, proporcionar un aparato y un método para fabricar un estátor con una pluralidad de conductores de horquilla que permitan una fácil inserción de los conductores de horquilla en las ranuras del núcleo de estátor, que permitan flexibilidad con vistas al número de capas a formar y/o con vistas a los tipos de conductores utilizados y que sean rápidos y fiables.

Según la presente invención, estos y otros objetos se resuelven con un método y un aparato según las reivindicaciones de patente independientes 1 y 15. Otras realizaciones de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes 2 a 14 y 16 a 20.

El método para fabricar un núcleo de estátor según la presente invención se utiliza para fabricar un estátor con una pluralidad de conductores de horquilla dispuestos en las ranuras de un núcleo de estátor.

En una primera etapa se proporciona una plantilla de núcleo de estátor. La plantilla de núcleo de estátor está diseñada de manera similar al núcleo de estátor y, en particular, comprende una serie de ranuras que se extienden radial y axialmente en correspondencia con el número de ranuras del núcleo de estátor. Las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor tienen una anchura circunferencial que es mayor que la anchura circunferencial de las ranuras del núcleo de estátor y tienen una longitud radial que es mayor que la longitud radial de las ranuras del núcleo de estátor. Como se explicará más adelante, este tamaño mayor de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor permite un movimiento de los conductores de horquilla insertados entre diferentes posiciones dentro de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor. Si bien el número de ranuras de la plantilla de núcleo de estátor corresponde al número de ranuras del núcleo de estátor y las dimensiones circunferenciales y radiales de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor son mayores que las del núcleo de estátor, la longitud axial de la plantilla de núcleo de estátor puede ser sustancialmente más pequeña que la longitud axial del núcleo de estátor. En una segunda etapa se inserta al menos un conductor de horquilla en al menos una de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor.

El conductor tiene dos patas, cada pata se inserta en una ranura diferente. La inserción se realiza de manera que el conductor de horquilla quede dispuesto en una primera posición dentro de dichas ranuras. En esta primera posición, el conductor de horquilla está dispuesto en una posición diferente a una segunda posición cercana o correspondiente a la posición final prevista en el núcleo de estátor.

A continuación, se mueve el conductor de horquilla dentro de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor desde la primera posición hasta la segunda posición. La dirección del movimiento forma un ángulo con respecto a la dirección de inserción y normalmente es perpendicular a la dirección de inserción. Mediante tal movimiento en dos etapas (primero insertar en una primera posición y luego mover los conductores de horquilla hasta una segunda posición) se puede evitar el problema de colisión entre conductores insertados posteriormente debido a puentes solapados.

Las etapas de insertar y mover un conductor de horquilla se repiten para al menos un conductor de horquilla adicional para formar una primera capa de un nido parcial o de un nido completo de conductores de horquilla. Estas etapas se repiten hasta que se haya construido el nido o nido parcial final o semifinal deseado.

A continuación, se retira el nido parcial o el nido de conductores de horquilla de la plantilla de núcleo de estátor y se inserta en las ranuras del núcleo de estátor. Normalmente, la extracción y la inserción se realizan en dirección axial. Sin embargo, también se podría proporcionar una plantilla de núcleo de estátor dividida que pudiera abrirse para retirar lateralmente el nido parcial o completo de conductores. Debido al mayor tamaño de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor, no hay riesgo de atascos durante el movimiento de los conductores dentro de la plantilla de núcleo de estátor. En particular, mediante un tamaño de circunferencia mayor se pueden tener en cuenta diferentes distancias circunferenciales entre estatores con diferentes radios. Un tamaño radial mayor de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor permite un movimiento radial de los conductores insertados entre la primera y la segunda posiciones.

Por lo tanto, los conductores de horquilla insertados se mueven radialmente dentro de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor de manera que queden dispuestos en una segunda posición radialmente diferente a la primera posición. Preferiblemente, la segunda posición está radialmente hacia dentro con respecto a la primera posición. Un movimiento de este tipo se puede conseguir más fácilmente mediante dispositivos automáticos. Sin embargo, también sería posible un movimiento dirigido radialmente hacia fuera hasta una segunda posición.

Preferiblemente, las etapas de insertar y mover varios conductores de horquilla insertados posteriormente para formar una primera capa se pueden repetir de manera que se forme una capa adicional de un nido parcial o un nido completo. Dado que la longitud radial de la plantilla de núcleo de estátor se puede elegir libremente, es posible proporcionar tantas capas de conductores de horquilla como se desee.

Preferiblemente, la primera capa y la capa adicional o capas adicionales se retiran axialmente de manera conjunta de la plantilla de núcleo de estátor como un nido completo y se insertan axialmente de manera conjunta como un nido completo en el núcleo de estátor. Sin embargo, también es posible formar nidos parciales y fusionar los nidos parciales fuera de la plantilla de núcleo de estátor antes de su inserción en el núcleo de estátor.

Al menos una parte de los conductores de horquilla insertados están completamente preformados y en particular comprenden un par de porciones de pata que están unidas entre sí mediante una porción de puente. Estos conductores de horquilla preformados se conocen como tales. Una primera porción de pata está dispuesta en la plantilla de núcleo de estátor en una primera ranura a una primera distancia radial. Una segunda porción de pata está dispuesta en la plantilla de núcleo de estátor en una segunda ranura, diferente de la primera ranura, a una segunda distancia radial que es mayor que la primera distancia radial. La primera y la segunda ranuras normalmente pueden estar separadas entre sí en la dirección circunferencial por ranuras adicionales. Sin embargo, la primera y la segunda ranuras también podrían ser ranuras directamente vecinas.

Según el método de la invención, la segunda porción de pata de al menos algunos conductores de horquilla se puede disponer en una ranura de la plantilla de núcleo de estátor de manera que quede adyacente a una primera porción de pata de un conductor de horquilla que se haya insertado previamente en esa ranura. En el núcleo de estátor final, las porciones de pata vecinas estarán estrechamente apretadas. Cuando se insertan en la plantilla de núcleo de estátor, dichas porciones de pata vecinas también son adyacentes, pero pueden estar dispuestas de forma holgada.

Para construir una capa completa de un nido de conductores de horquilla, las segundas porciones de pata de un grupo inicial de conductores de horquilla se disponen preferiblemente en ranuras de la plantilla de núcleo de estátor vecinas a un elemento espaciador. Al insertar los conductores del grupo inicial en estas ranuras no están presentes conductores de horquilla dispuestos previamente. Por lo tanto, para las segundas patas de este grupo inicial (que se supone que están dispuestas a una distancia radial mayor) no hay primeras patas de conductores insertadas previamente en la misma ranura adyacente a la que se pueden insertar los conductores del grupo inicial. En lugar de dichas primeras patas, se puede proporcionar un elemento espaciador que permita mantener las segundas porciones de pata a una distancia radial predefinida o mover la segunda porción de pata a una distancia radial predefinida. Esta distancia radial predefinida normalmente es igual o mayor que la segunda distancia radial en la cual se supone que las segundas patas quedan finalmente dispuestas en la plantilla de núcleo de estátor. Manteniendo o moviendo la segunda porción de pata a una distancia radial predefinida, se mantiene o crea un espacio radial dentro de las ranuras respectivas de la plantilla de núcleo de estátor vecinas a las segundas patas.

Posteriormente, las primeras porciones de pata de otros conductores de horquilla se insertan en el espacio dentro de las respectivas ranuras adyacentes a la segunda porción de pata. Para despejar el espacio, normalmente se retira el espaciador. Dependiendo de la realización específica del espaciador usado, dicha eliminación puede no ser absolutamente necesaria en caso de que el espaciador no obstruya el espacio.

Para crear una capa continua y homogénea de conductores de horquilla del mismo tipo, normalmente se insertarán las horquillas de un grupo subsiguiente una vez que se hayan insertado las horquillas del primer grupo. De este modo, en una ranura, una segunda pata de los conductores de horquilla de este grupo subsiguiente está dispuesta adyacente a una primera pata de los conductores de horquilla del grupo inicial o, si el número de horquillas del grupo subsiguiente excede al número de horquillas del grupo inicial, estará dispuesta adyacente a una primera pata de un conductor de horquilla del grupo subsiguiente.

Finalmente, los conductores de horquilla del grupo final se insertan en las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor con sus primeras patas dispuestas en el espacio mantenido o creado por el espaciador como se describió anteriormente.

Típica y preferiblemente, los conductores de horquilla de los grupos inicial, subsiguiente y final se insertan en una secuencia circunferencial continua. Esto significa que la inserción de los conductores se realiza continuamente en la misma dirección circunferencial (por ejemplo, en el sentido contrario a las agujas del reloj o en el sentido de las agujas del reloj) y que todas las ranuras se llenan continuamente con conductores de horquilla sin omitir ninguna ranura.

Para formar un nido tan homogéneo y continuo, el grupo inicial presenta normalmente un número de conductores que corresponde al paso de un conductor de horquilla. En la presente memoria se hace referencia al paso como el número de ranuras que están puenteadas por un conductor de horquilla más una. El grupo subsiguiente normalmente puede tener n-2p conductores de horquilla, donde n representa el número de ranuras. El grupo final también puede tener normalmente p conductores de horquilla. También es posible construir una capa continua utilizando conductores de horquilla que tengan diferentes pasos.

En una realización alternativa, se puede formar un nido o un nido parcial que no sea continuo o que no esté formado por conductores de horquilla idénticos. En particular, se pueden insertar conductores de horquilla de diferentes tipos con una pata en una ranura. Normalmente, estos conductores de tipo diferente pueden ser conductores i-pin o conductores de empalme: los conductores i-pin son conductores que tienen solo una pata y que se usan, por ejemplo, para formar conectores. Los conductores de empalme se utilizan para realizar una conexión entre dos capas diferentes de conductores de horquilla.

Preferiblemente, cada conductor de horquilla se inserta axialmente mediante un manipulador.

Según el método de la reivindicación 1, el conductor de horquilla se mueve entonces radialmente por medio de un empujador. Si bien se prefiere una secuencia individual de inserción axial y movimiento radial de cada conductor, también podría ser concebible insertar axialmente grupos de conductores de horquilla y mover radialmente estos grupos conjuntamente hasta la posición radial final (segunda posición según se ha descrito anteriormente).

Para retirar axialmente y para insertar axialmente el nido parcial o el nido, preferiblemente se agarra una porción de cabezal del nido o del nido parcial con una mordaza. Tal mordaza permite sujetar y mover el nido completo.

En este caso, antes de insertar axialmente el nido parcial o el nido en el núcleo de estátor, se puede insertar una guía entre las patas de conductores de horquilla circunferencialmente vecinos. Normalmente, dicha guía se inserta en un sitio axialmente distante de la porción de cabezal. La guía puede definir principalmente una distancia promedio predeterminada entre patas de conductores circunferencialmente vecinos. También puede definir adicional o alternativamente la posición radial de las patas de los conductores de horquilla. Dado que las horquillas se insertan inicialmente en la plantilla de núcleo de estátor relativamente holgadas (dado que las dimensiones de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor son mayores que las dimensiones de las ranuras del núcleo de estátor), el nido tal como se retira de la plantilla de núcleo de estátor puede que no se ajuste perfectamente al tamaño y a la forma del núcleo de estátor. Utilizando una guía, el tamaño y la forma del nido se pueden adaptar al tamaño y la forma de las ranuras del núcleo de estátor.

Según una realización preferida, el nido parcial o el nido se introducen sólo parcialmente mediante la mordaza en una posición axial intermedia. El nido o el nido parcial se puede insertar entonces en una posición axial final en el núcleo de estátor por medio de un prensador separado. Normalmente, la mordaza para agarrar, mover e insertar el nido necesita un cierto grado de libertad. Por lo tanto, puede resultar más difícil proporcionar una mordaza que tenga suficiente fuerza de presión axial. Para ello se puede utilizar un prensador adicional que crea exclusivamente una fuerza axial (es decir, con pequeños grados de libertad) y que no necesita agarrar, mover o insertar el nido.

Según la reivindicación 15, se proporciona un aparato para fabricar un estátor con una pluralidad de conductores de horquilla dispuestos en ranuras del núcleo. El aparato incluye una plantilla de núcleo de estátor.

La plantilla de núcleo de estátor tiene varias ranuras que se extienden radial y axialmente. El número de ranuras corresponde al número de ranuras del núcleo de estátor. Las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor tienen una anchura circunferencial mayor que la anchura circunferencial de las ranuras del núcleo de estátor. Además, la longitud radial de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor es mayor que la longitud radial de las ranuras del núcleo de estátor.

El aparato comprende además una estación de inserción para insertar al menos un conductor de horquilla en al menos una de las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor. La inserción normalmente se realiza axialmente y de tal manera que el conductor de horquilla quede dispuesto en una primera posición dentro de la ranura. En la primera posición, el conductor de horquilla está dispuesto de forma diferente a la posición prevista en el núcleo de estátor. El aparato comprende además una estación móvil para mover radialmente el conductor de horquilla, dentro de dicha ranura de la plantilla de núcleo de estátor, desde la primera posición hasta una segunda posición. La dirección del movimiento forma un ángulo con respecto a la dirección de inserción y normalmente es perpendicular a la dirección de inserción. La estación móvil está adaptada para mover el conductor de horquilla de manera que quede dispuesto en una segunda posición radialmente interior desde la primera posición.

Según una realización preferida, las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor están formadas en espiral, vistas en un plano perpendicular al eje de la plantilla de núcleo de estátor. Mediante dicha formación en espiral, se puede tener en cuenta y compensar el aumento de las distancias circunferenciales entre las respectivas ranuras debido a un aumento del diámetro/radio. Se pueden evitar atascos en caso de movimiento radial, en particular movimiento radial hacia fuera, mediante un espaciador radial.

Según otra realización preferida más, la plantilla de núcleo de estátor puede estar provista de deflectores de inserción en un extremo axial superior entre ranuras vecinas. Los deflectores de inserción permiten recibir, guiar e insertar más fácilmente los extremos de las patas de los conductores a insertar en las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor.

El aparato puede estar provisto además de un espaciador radial para mantener y/o mover las segundas patas de conductores de horquilla insertadas en las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor a, o hasta, una distancia radial predeterminada.

El aparato puede estar provisto además de una mordaza para agarrar una porción de cabezal de un nido o un nido parcial que se forme en la plantilla de núcleo de estátor. La mordaza se utiliza para retirar axialmente el nido o el nido parcial de la plantilla de núcleo de estátor y para insertar al menos parcialmente dicho nido o nido parcial en el núcleo de estátor. Al utilizar la misma mordaza para retirar e insertar el nido o el nido parcial, se puede lograr una operación eficiente en una sola etapa.

El aparato puede estar provisto de un prensador adicional para insertar axialmente el nido o el nido parcial desde una posición intermedia hasta una posición final en el núcleo de estátor.

El aparato puede estar provisto además de un elemento de guía que puede insertarse entre las patas de conductores de horquilla circunferencialmente vecinos en un sitio que esté axialmente distante de la porción de cabezal.

La invención se explicará a continuación con referencia a la descripción de realizaciones específicas y a los respectivos dibujos, que muestran:

La Figura 1 una vista en perspectiva de un estátor con horquillas insertadas

Las Figuras 2a y 2b una vista en perspectiva de horquillas espaciadas axialmente (2a) y en su posición final (2b)

La Figura 3 una vista en perspectiva de una plantilla de núcleo de estátor

La Figura 4 una vista superior de ranuras de la plantilla de núcleo de estátor superpuestas con ranuras del núcleo de estátor

La Figura 5 una vista lateral en perspectiva ampliada de un extremo axial de la plantilla de núcleo de estátor La Figura 6 una vista en perspectiva que muestra la inserción axial de un conductor de horquilla en una plantilla de núcleo de estátor

La Figura 7 una vista en perspectiva que muestra un movimiento radial de horquillas insertadas en la plantilla de núcleo de estátor

La Figura 8 es una vista superior esquemática de horquillas desplazadas radialmente

Las Figuras 9a a 9d vistas superiores de una plantilla de núcleo de estátor que muestran el uso de un espaciador

Las Figuras 10 y 11 representaciones esquemáticas de dos realizaciones alternativas de disposiciones de conductores de horquilla

La Figura 12 una vista en perspectiva de un nido de horquillas sujeto en una plantilla de núcleo de estátor La Figura 13 una vista en perspectiva de un estátor con un nido parcialmente insertado

La Figura 14 una representación esquemática de la inserción de un nido en una posición final

La Figura 15 una vista lateral de una parte superior de una unidad de mordaza para agarrar un nido

La Figura 16 una vista en perspectiva de un elemento guía en una parte inferior de la unidad de mordaza y La Figura 17 una vista en perspectiva ampliada del elemento guía mostrado en la Figura 16

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un estátor 10. El estátor 10 comprende un núcleo 12 de estátor que está provisto de una pluralidad de ranuras axiales 11 de una manera conocida por los expertos en la materia. En las ranuras 11 se insertan varias horquillas 15. Las porciones 19 de puente se extienden fuera de las ranuras 11 por el lado axial superior, mientras que las porciones 24 de extremo se extienden fuera de las ranuras por un extremo inferior axial del núcleo 11 de estátor.

En las Figuras 2a y 2b se muestra una horquilla 15 estándar y normal. La horquilla 15 comprende dos patas 18a, 18b que están conectadas entre sí mediante una porción 19 de puente. Las patas 18a, 18b discurren sustancialmente paralelas. La porción 19 de puente está doblada en una parte intermedia. Las horquillas 15 tienen una forma no plana (véase la Figura 8). Las horquillas 15 se preforman hasta su forma final, como se muestra en las Figuras 2a, 2b y 8, mediante una disposición de preformado separada, fuera de la plantilla de núcleo de estátor. Esta disposición es conocida por los expertos y no se explica en detalle.

La Figura 2b muestra una primera y una segunda horquillas 15, 15'. En el lado derecho de la Figura 2b, el puente 19 de la horquilla 15 está dispuesto axialmente por encima del puente 19' de la horquilla 15'. En el lado izquierdo de la Figura 2b, el puente 19 está dispuesto axialmente por debajo del puente 19' de la horquilla 15'. Debido a este solapamiento, no es posible simplemente insertar axialmente las dos horquillas 15, 15' en secuencia directamente en su posición final dentro del núcleo 11 de estátor.

La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de una plantilla 22 de núcleo de estátor que se utiliza para superar este problema y en particular para preensamblar un nido 20 (véase la Figura 12) de conductores 15 de horquilla fuera del núcleo 12 de estátor. La plantilla 22 de núcleo de estátor comprende un cuerpo que está provisto de ranuras axiales 21. Las ranuras axiales 21 están distribuidas uniformemente a lo largo de la circunferencia de la plantilla 22 de núcleo de estátor. El número de ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor corresponde al número de ranuras 11 en el núcleo 12 de estátor. Entre las ranuras vecinas 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor están dispuestos deflectores 23 en el extremo superior axial de la plantilla 22 de núcleo de estátor. La plantilla 22 de núcleo de estátor puede estar fabricada con cualquier material adecuado, tal como metal, pero también con un material plástico adecuado.

La Figura 4 muestra una vista superior ampliada de una sección de la plantilla 22 de núcleo de estátor. A efectos de comparación, la forma de una ranura 11 del núcleo 12 de estátor se superpone al dibujo de la Figura 4. Las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor tienen una sección transversal que es mayor que la sección transversal de las ranuras 11. En particular, el ancho circunferencial w y la longitud radial l de las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor son mayores que el ancho w' y la longitud l' de las ranuras 11 del núcleo 12 de estátor. Debido al tamaño relativamente grande de la ranura 21 en comparación con el tamaño de la ranura 11 del núcleo 12 de estátor, los conductores 15 de horquilla pueden disponerse de manera holgada dentro de las ranuras 21.

La Figura 5 muestra partes de extremo de tres conductores 15 de horquilla que están insertados en una ranura 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor. Los deflectores 23 están dispuestos entre ranuras 21 vecinas. Los deflectores 23 tienen un borde superior redondeado que facilita la inserción de los extremos de las patas 18b de los conductores 15. La Figura 5 muestra esquemáticamente una pluralidad de conductores 15 de horquilla vecinos insertados en una ranura 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor.

Para formar un nido 20 (véase también la Figura 12), se insertan horquillas individuales 15, 15' en la plantilla 22 de núcleo de estátor en secuencia. La Figura 6 muestra la plantilla 22 de núcleo de estátor con cuatro conductores 15 de horquilla previamente insertados y la inserción de un conductor 15' de horquilla adicional. El conductor 15 de horquilla' se sujeta mediante un manipulador 30, que también está representado esquemáticamente. Por medio del manipulador 30, la horquilla 15' se inserta axialmente en la plantilla 22 de núcleo de estátor con una primera pata 18b insertada en una primera ranura y una segunda pata 18a insertada en una segunda ranura 21 que es diferente a la primera ranura. La longitud axial A de la plantilla 22 de núcleo de estátor es sustancialmente menor que la longitud axial de los conductores de horquilla, de modo que los extremos inferiores de las patas de los conductores 15 de horquilla se extienden sustancialmente desde el extremo axial inferior de la plantilla 22 de núcleo de estátor y por lo tanto son relativamente flexibles.

Cuando el conductor 15' de horquilla ha sido insertado axialmente por el manipulador 30, es movido radialmente en una etapa subsiguiente por medio de un empujador 40 (véase la Figura 7). El empujador 40 mueve la horquilla 15' desde una posición inicial P2 (véase la Figura 8) hasta una posición final P1 dispuesta radialmente hacia dentro. En la posición P1, una segunda pata 18b del conductor 15' de horquilla está adyacente a una primera pata 18a de un conductor 15 de horquilla previamente insertado en la misma ranura.

Esta colocación axial y radial de conductores de horquilla se repite hasta que se haya conseguido la disposición deseada de horquillas. En esta disposición final, normalmente una parte o la totalidad de las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor habrán recibido una primera y una segunda patas de dos conductores de horquilla diferentes. De esta manera se forma una primera capa de conductores de horquilla. Como se puede ver en las Figuras 6 y 7, hay un espacio radial suficiente en las ranuras de la plantilla de núcleo de estátor que permite la inserción de una capa adicional de conductores de horquilla de la misma manera que la primera capa.

Las Figuras 9a a 9d muestran la formación de una capa de conductores 15 de horquilla del mismo tipo que están dispuestos homogéneamente a lo largo de la circunferencia de la plantilla de núcleo de estátor. Los conductores 15 de horquilla se insertan secuencialmente en las ranuras 21 de una plantilla de núcleo de estátor 22 de la manera descrita anteriormente.

Al contrario de la plantilla 22 de núcleo de estátor mostrada en las figuras anteriores, las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor están formadas ligeramente en espiral. Esto permite el movimiento radial hacia fuera y/o hacia dentro de los conductores 15 de horquilla dentro de las ranuras 21 de la plantilla de núcleo de estátor 22 sin el riesgo de atascar o deformar los conductores 15 de horquilla, en particular en caso de un movimiento radial hacia fuera por medio de un espaciador 25 como se describirá a continuación con referencia a la Figura 9b.

En esta realización, la inserción de los conductores 15 de horquilla se inicia con un primer grupo G1 de conductores 15 de horquilla. En la realización mostrada en las Figuras 9a a 9d, las horquillas tienen un paso de 6, es decir, las patas de una horquilla se insertan en dos ranuras separadas entre sí por cinco ranuras vacías. Los conductores de horquilla se insertan en las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor con una primera pata 18a en un primer radio r1 y con una segunda pata 18b en un segundo radio r2 mayor (véase también la Figura 10). Se inserta un primer conductor con su segunda pata 18b en la ranura 21'. Durante la inserción de los conductores 15 del grupo inicial G1 en las ranuras no hay presentes conductores 15 de horquilla previamente insertados. Por lo tanto, la posición correspondiente al radio r1 en aquellas ranuras donde se insertan las segundas patas 18b en el radio r2 no está ocupada y, por lo tanto, las segundas patas 18b no pueden hacer tope contra las primeras patas 18a de los conductores 15 de horquilla previamente insertados en la misma ranura.

Una vez que los conductores 15 de horquilla del grupo inicial G1 se han llevado a su posición final utilizando el empujador 40 como se describió anteriormente, se insertan secuencialmente los conductores 15 de horquilla de un segundo grupo G2. Sus segundas patas 18b están dispuestas en el radio r2 de ranuras 21 donde está presente una primera pata 18a de un conductor 15 de horquilla del grupo G1 o del grupo G2 previamente dispuesto. La inserción de conductores 15 de horquilla del segundo grupo G2 se repite secuencialmente hasta que se coloque una primera pata 18a de una horquilla en la ranura 21" (véase la Figura 9a).

La inserción de conductores de horquilla se completa con la inserción de los conductores de un grupo final G3. La primera pata 18a de los conductores 15 de horquilla del tercer grupo G3 debe colocarse en un radio r1. Sin embargo, esto no es fácilmente posible debido a la segunda pata 18b del conductor 15 de horquilla del grupo G1 previamente insertado en la ranura 21'.

Para permitir la inserción de los conductores de horquilla del grupo G3, se proporciona un espaciador 25 (véase la Figura 9b). Por medio del espaciador 25, los conductores 15 de horquilla del primer grupo G1 se mueven radialmente hacia fuera (véase la Figura 9c) de manera que se crea un espacio 26 radialmente hacia dentro de la segunda pata 18b de los conductores 15 de horquilla del primer grupo G1. Una vez que los conductores 15 de horquilla del primer grupo G1 están en una posición radialmente hacia fuera, el espaciador 25 se puede quitar para dejar libre el espacio 26. Ahora es fácilmente posible insertar los conductores de horquilla del tercer grupo G3 con su primera pata 18a en el espacio 26 de las ranuras 21 de la misma manera que se ha descrito anteriormente con referencia a las Figuras 6, 7 y 8. Una vez que se han insertado los conductores del grupo final G3, los conductores de horquilla del primer grupo G1 (que previamente fueron movidos radialmente hacia fuera por el espaciador 25) se pueden llevar de nuevo a su posición final, por ejemplo. mediante el empujador radial 40.

51 bien en la realización mostrada en las Figuras 9a a 9d se ha mostrado un espaciador móvil 15 para llevar activamente las horquillas del primer grupo G1 radialmente hacia fuera, también es concebible proporcionar un espaciador estático que defina un tope radial para los conductores de horquilla del primer grupo G1, creando así directamente un espacio sin la necesidad de mover activamente los conductores 15 de horquilla del primer grupo g1 radialmente hacia fuera.

Las Figuras 10 y 11 muestran esquemáticamente dos tipos de nido final de conductores de horquilla.

La Figura 10 muestra dos capas 16, 17 de conductores de horquilla dispuestos de forma homogénea y continua. En la realización mostrada en la Figura 10, el paso es 1. También son imaginables disposiciones con pasos mayores o disposiciones con conductores de horquilla que tengan pasos diferentes. Los conductores de horquilla están dispuestos en una primera capa 16 radialmente interior y en una segunda capa 17 radialmente exterior. Las capas 16 y 17 forman juntas un nido 20 completo.

La parte superior de la Figura 10 muestra en mayor detalle que, dentro de una ranura específica, una primera pata 18a de la horquilla 15 está dispuesta a una primera distancia radial r1, mientras que una segunda pata 18b de la misma horquilla 15 está dispuesta a una distancia radial r2 en una ranura diferente. La segunda pata 18b' de un conductor 15' de horquilla vecino (mostrado a la izquierda del primer conductor 15 en la Figura 10) está dispuesta junto a la primera pata 18a del primer conductor 15 de horquilla en la misma ranura.

La Figura 11 muestra una realización alternativa. De manera similar a la realización de la Figura 10, las horquillas del mismo tipo están dispuestas homogéneamente sobre un sector S1 de aproximadamente 300°. En el sector restante 52 algunos conductores de horquilla son de diferentes tipos. Normalmente, se utilizan empalmes 70 para conectar la primera capa 16 con la segunda capa 17. Además, se pueden disponer conductores i-pin 71 para crear puntos de conexión. Debido al uso de diferentes tipos de conductores de horquilla en la Figura 11, dependiendo de la secuencia de inserción, puede que no sea necesario usar un espaciador 25 similar al que se muestra con referencia a las Figuras 9a a 9d. Los conectores i-pin 71 y/o los empalmes 70 pueden insertarse previamente y proporcionar topes para los conductores de horquilla insertados posteriormente.

La Figura 12 muestra una vista en perspectiva del nido 20 terminado. El nido 20 todavía está parcialmente contenido en la plantilla 22 de núcleo de estátor, pero se ha elevado axialmente desde abajo usando un empujador (no mostrado). El nido 20 está construido con tres capas de conductores de horquilla, es decir, es similar a las realizaciones de las Figuras 10 u 11 con una capa adicional (no mostrada en las Figuras 10 u 11).

Luego se baja hacia el nido 20 una unidad 50 de mordaza que está orientada circunferencialmente con respecto a las ranuras 21 de la plantilla 22 de núcleo de estátor. El nido completo 20 se agarra por una porción 14 de extremo superior por medio de la unidad 50 de mordaza (véanse en mayor detalle las Figuras 15, 16 y 17) y se retira axialmente de la plantilla 22 de núcleo de estátor. Luego se transfiere y se inserta axialmente en el núcleo 12 de estátor (véase la Figura 13).

En la Figura 13, el nido 20 se muestra en una posición intermedia I. En una etapa subsiguiente (véase la Figura 14) el nido 20 se mueve desde la posición intermedia I hasta una posición final F mediante un prensador axial 60. El prensador axial 60 está diseñado de una manera conocida por los expertos y normalmente es accionado por un motor eléctrico, o accionado neumática o hidráulicamente, y controlado mediante un control apropiado.

En la Figura 15 se muestra esquemáticamente una parte superior de la unidad 50 de mordaza. La parte superior de la unidad 50 de mordaza comprende un miembro 52 de tope radialmente interno y unas abrazaderas pivotantes 51.

La porción 14 de cabezal del nido 20 está sujeta entre una superficie radialmente interna de las abrazaderas 51 y una superficie radialmente externa de los miembros 52 de tope. Los miembros 52 de tope están provistos de ranuras 53 que proporcionan flexibilidad y una fuerza de sujeción adecuada.

Para agarrar el nido 20, la mordaza 50 se mueve axialmente sobre la porción 14 de cabezal del nido 20 parcialmente elevado en la plantilla 22 de núcleo de estátor (véase la Figura 12) con las abrazaderas 51 en una posición abierta que permite recibir la porción 14 de cabezal. Al hacer pivotar las abrazaderas 51, se agarra la porción 14 de cabezal. El nido 20 se puede retirar axialmente de la plantilla 22 de núcleo de estátor elevando la mordaza 50. El movimiento de elevación y el accionamiento de las abrazaderas se realiza de una manera conocida por los expertos, normalmente mediante un motor eléctrico, o un accionamiento neumático o hidráulico, y se controla mediante un control apropiado.

En una parte inferior, la unidad 50 de mordaza está provista de un elemento 55 de guía. El elemento 55 de guía se aplica al extremo inferior de los conductores 15 de horquilla del nido 20, en un sitio 56 que está axialmente espaciado de la porción 14 de cabezal (véase la Figura 16). El elemento 55 de guía comprende un soporte 54 con una abertura 61 en la cual están dispuestas varias lengüetas 59 que se pueden mover radialmente. Las lengüetas 59 se pueden mover radialmente entre una posición de inserción (radialmente hacia fuera, no mostrada) y una posición de guía (radialmente hacia dentro, como se muestra en las Figuras 16 y 17). Cuando la unidad 50 de mordaza desciende sobre el nido 20 como se describió anteriormente, las lengüetas 59 están en su posición radial hacia fuera, permitiendo que las patas de los conductores de horquilla sean recibidas dentro de la abertura 61 del soporte 54. Las lengüetas 59 se mueven entonces radialmente hacia dentro para quedar dispuestas con sus puntas entre las patas vecinas de los conductores de horquilla. Las lengüetas 59 comprenden unas superficies 57 de tope radiales y unas superficies 58 de tope circunferenciales para guiar los extremos inferiores de los conductores 15 de horquilla hasta una posición circunferencial y radial adecuada que permita la inserción en el núcleo 12 de estátor. Una vez que las lengüetas 59 han sido movidas radialmente y colocadas entre las patas vecinas, se accionan las abrazaderas como se describió anteriormente y se retira el nido 20 de la plantilla 22 de núcleo de estátor.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un método para fabricar un estátor (10) con una pluralidad de conductores (15, 15') de horquilla dispuestos en ranuras (11) de un núcleo (12) de estátor, que comprende las etapas de:

a. proporcionar una plantilla (22) de núcleo de estátor que tiene un número de ranuras (21), extendidas radial y axialmente, correspondiente al número de ranuras (11) del núcleo (12) de estátor, teniendo dichas ranuras (21) de la plantilla (22) de núcleo de estátor un ancho (w) circunferencial mayor que el ancho circunferencial de las ranuras (11) del núcleo (12) de estátor y una longitud (l) radial mayor que la longitud radial de las ranuras (11) del núcleo (12) de estátor b. insertar al menos un conductor (15) de horquilla, que tiene dos patas, en dichas ranuras (21) de la plantilla (22) de núcleo de estátor, en donde cada pata de un conductor (15) de horquilla se inserta en una ranura diferente, de manera que dicho conductor (15) de horquilla quede dispuesto en una primera posición (P1) dentro de dichas ranuras (21), en donde en dicha primera posición (P1) el conductor de horquilla está dispuesto de manera diferente que en la posición prevista en el núcleo (12) de estátor

c. mover dicho conductor (15) de horquilla, dentro de dichas ranuras (21) de dicha plantilla (22) de núcleo de estátor, desde dicha primera posición (P1) hasta una segunda posición (P2), en donde el conductor (15, 15') de horquilla se mueve radialmente dentro de dichas ranuras (21) de dicha plantilla (22) de núcleo de estátor por medio de un empujador (40), de manera que quede dispuesto en una segunda posición (P2) radialmente diferente de la primera posición (P1)

d. repetir la etapa a.) y la etapa b.) para al menos un conductor (15') de horquilla adicional tal como para formar una primera capa (16) de un nido parcial o un nido (20) de conductores (15) de horquilla e. retirar el nido parcial o el nido (20) de conductores (15, 15') de horquilla de la plantilla (22) de núcleo de estátor

f. insertar el nido o el nido parcial (20) en las ranuras (11) del núcleo (12) de estátor.
2. Un método según la reivindicación 1, en donde en la etapa c.) el conductor (15, 15') de horquilla se mueve radialmente de manera que la segunda posición (P2) esté hacia dentro con respecto a la primera posición (P1).
3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en donde las etapas b. a d. se repiten para formar al menos una capa adicional (17) de un nido parcial o un nido (20) de conductores de horquilla.
4. Un método según la reivindicación 3, en donde la primera capa (16) y la(s) capa(s) adicional(es) (17) se retiran axialmente de forma conjunta de la plantilla (22) de núcleo de estátor y se insertan axialmente de forma conjunta en el núcleo (12) de estátor.
5. Un método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde al menos algunos conductores (15, 15') de horquilla están preformados y en particular comprenden un par de porciones (18a, 18b, 18a', 18b') de pata unidas entre sí mediante un porción (19, 19') de puente y en donde una primera porción (18a) de pata está dispuesta en la plantilla (22) de núcleo de estátor, en una primera ranura (21), a una primera distancia radial (r1) y una segunda porción (18b) de pata está dispuesta en la plantilla (22) de núcleo de estátor, en una segunda ranura (21), a una segunda distancia radial (r2) mayor que la primera distancia radial (r1).
6. Un método según la reivindicación 5, en donde la segunda porción (18b') de pata de al menos algunos conductores (15') de horquilla está dispuesta en una ranura (21) de dicha plantilla (22) de núcleo de estátor de manera que quede adyacente a una primera porción (18a) de pata de un conductor (15) de horquilla previamente insertada en dicha ranura.
7. Un método según la reivindicación 5 o 6, que comprende las etapas de

-disponer la segunda porción (18b) de pata de un grupo inicial (G1) de conductores (15) de horquilla en una ranura (21', 21), de la plantilla de núcleo de estátor, vecina a un elemento espaciador (25) -por medio de dicho elemento espaciador (25), mantener la segunda porción (18b) de pata o mover la segunda porción (18b) de pata a una distancia radial predefinida igual o mayor que la segunda distancia radial (r2), manteniendo o creando así un espacio radial (26) dentro de la ranura respectiva (21) de la plantilla de núcleo de estátor

-retirar preferiblemente el elemento espaciador (25)

-insertar una primera porción (18a) de pata, de otro conductor (15) de horquilla, en el espacio (26) dentro de la respectiva ranura (21), adyacente a dicha segunda porción (18b) de pata.
8. Un método según la reivindicación 7,

-en donde los conductores (15) de horquilla de un grupo subsiguiente (G2) se insertan en ranuras (21) de la plantilla de núcleo de estátor y se disponen con su segunda pata (18b) adyacente a una primera pata (18a) de otro conductor (15) de horquilla del grupo inicial (G1) o del grupo subsiguiente (G2) y

-en donde los conductores (15) de horquilla de un grupo final (G3) se insertan en ranuras (21,21'') de la plantilla de núcleo de estátor con las primeras patas (18a) insertadas en el espacio (26) mantenido o creado por dicho espaciador (25).
9. Un método según la reivindicación 8, en donde los conductores (15) de horquilla del grupo inicial, subsiguiente y final (G1, G2, G3) se insertan en una secuencia circunferencial continua.
10. Un método según la reivindicación 7, en donde se inserta una pata (18c) de al menos un conductor (70, 71) de horquilla de un tipo diferente, en particular un conductor i-pin o un conductor de empalme.
11. Un método según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde cada conductor (15, 15') de horquilla se inserta axialmente mediante un manipulador (30).
12. Un método según una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde para retirar axialmente y para insertar axialmente el nido parcial o el nido, se agarra una porción (14) de cabezal del nido parcial o del nido (20) con una mordaza (50).
13. Un método según la reivindicación 12, en donde, antes de insertar axialmente el nido parcial o el nido (20), se inserta una guía (55) entre las patas (18a, 18b) de conductores (15) de horquilla circunferencialmente vecinos en un sitio (56) axialmente distante de la porción (14) de cabezal.
14. Un método según la reivindicación 12 o 13, en donde el nido parcial o el nido (20) se inserta sólo parcialmente por medio de dicha mordaza (50) hasta una posición axial intermedia (I) y en donde el nido o el nido parcial (20) se inserta en una posición axial final (F) en el núcleo (12) de estátor mediante un prensador (60) separado.
15. Un aparato (1) para fabricar un estátor (10) con una pluralidad de conductores (15, 15') de horquilla dispuestos en ranuras (11) de un núcleo (12) de estátor, que comprende

-una plantilla (22) de núcleo de estátor con un número de ranuras (21), extendidas radial y axialmente, correspondiente al número de ranuras (11) del núcleo de estátor, teniendo dichas ranuras (21) de la plantilla (22) de núcleo de estátor un ancho (w) circunferencial mayor que el ancho circunferencial de las ranuras (11) del núcleo (12) de estátor y una longitud (l) radial mayor que la longitud radial de las ranuras (11) del núcleo (12) de estátor

-una estación (30) de inserción para insertar al menos un conductor (15, 15') de horquilla, que tiene dos patas, en dichas ranuras (21) de la plantilla (22) de núcleo de estátor, y para insertar cada pata de un conductor (15, 15') de horquilla en una ranura diferente, de manera que dicho conductor de horquilla quede dispuesto en una primera posición (P1) dentro de dichas ranuras (21), en donde en dicha primera posición (P1) el conductor (15, 15') de horquilla está dispuesto de forma diferente que en la posición prevista en el núcleo (12) de estátor

-una estación móvil (40) para mover radialmente, por medio de un empujador (40), dicho conductor (15) de horquilla, dentro de dichas ranuras (21) de dicha plantilla (22) de núcleo de estátor, desde dicha primera posición (P1) hasta una segunda posición (P2), de manera que dicho conductor (15) de horquilla quede dispuesto en una segunda posición (P2) radialmente interior desde la primera posición (P1).
16. Un aparato según la reivindicación 15, en donde las ranuras (21) de la plantilla (22) de núcleo de estátor están formadas en espiral vistas en un plano perpendicular al eje de la plantilla (22) de núcleo de estátor.
17. Un aparato según la reivindicación 15 o 16, en donde la plantilla (22) de núcleo de estátor está provista de deflectores (23) de inserción en un extremo axial superior entre ranuras vecinas (21).
18. Un aparato según una de las reivindicaciones 15 a 17, en donde el aparato está provisto de un espaciador radial (25) para mantener y/o mover las segundas patas de conductores de horquilla en, o hasta, una distancia radial (r2) predeterminada.
19. Un aparato según una de las reivindicaciones 15 a 18, en donde el aparato está provisto de una mordaza (50) para agarrar una porción (14) de cabezal de un nido o nido parcial (20) formado en dicha plantilla (22) de núcleo de estátor y para retirar axialmente dicho nido o nido parcial (20) de la plantilla (22) de núcleo de estátor y para insertar al menos parcialmente dicho nido o nido parcial en dicho núcleo (12) de estátor.
20.Un aparato según una de las reivindicaciones 15 a 19, en donde el aparato está provisto de un prensador (60) para insertar axialmente dicho nido o nido parcial (20) desde una posición intermedia (I) hasta una posición final (F) en dicho núcleo de estátor.
21. Un aparato según una de las reivindicaciones 15 a 20, en donde el aparato está provisto de un elemento (55) de guía para su inserción entre las patas (18a, 18b) de conductores (15) de horquilla circunferencialmente vecinos en un sitio (56) axialmente distante de la porción (14) de cabezal.