IT201800004780A1 - Apparato e metodo per il pre-assemblaggio di gruppi di avvolgimento di un avvolgimento a barre per statore o rotore di macchina elettrica - Google Patents

Description

Apparato e metodo per il pre-assemblaggio di gruppi di avvolgimento di un avvolgimento a barre per statore o rotore di macchina elettrica

[0001] La presente descrizione si pone nel campo dei processi e degli apparati per il pre-assemblaggio di gruppi di avvolgimento di conduttori elettrici a barra da utilizzare in statori o rotori di macchine elettriche, come ad esempio i motori elettrici.

[0002] Stato della tecnica

[0003] È noto e oramai diffuso realizzare statori o rotori di macchine elettriche, quali generatori o motori elettrici ad esempio per applicazioni in veicoli elettrici ibridi (HEVs), in cui l’avvolgimento statorico o rotorico è formato da una pluralità di conduttori a barra ripiegati e variamente interconnessi fra loro in modo da realizzare avvolgimenti elettrici anche detti “avvolgimenti a barra”. Tali conduttori a barra ripiegati sono anche detti “conduttori hairpin” o semplicemente “hairpin”. Gli avvolgimenti a barra possono essere costituiti da uno o più gruppi di avvolgimento concentrici, talvolta noti come “corone”, ciascun gruppo di avvolgimento essendo già un avvolgimento in sé (“winding set”).

[0004] In particolare, appartengono allo stato della tecnica nota avvolgimenti con hairpin aventi una sezione trasversale circolare (anche detti “conduttori a filo tondo”) o rettangolare. A tale proposito, per filo conduttore “rettangolare” o “quadrato” si intende nella presente descrizione un filo avente quattro lati sostanzialmente piatti, ciascuno unito ai lati adiacenti, tipicamente da un bordo arrotondato. Sono noti conduttori a barra aventi una sezione trasversale di forma trapezoidale.

[0005] I suddetti conduttori a barra vengono preformati usualmente mediante piegatura ad “U” o a “P” a partire da conduttori a barra rettilinei. Il brevetto statunitense US 7,480,987 descrive un esempio di metodo di preformatura di conduttori a barra rettilinei per formare gli hairpin. I conduttori preformati a “U” o “P”, spesso denominati nel settore anche “conduttori preformati basici”, presentano tipicamente due gambe affiancate di uguale o differente lunghezza aventi ciascuna una porzione di estremità libera ed una opposta porzione di estremità raccordata, tramite una porzione di raccordo, all’altra delle due gambe.

[0006] Facendo riferimento alla Fig. 2(a), un hairpin 255 è preformato a partire da un conduttore lineare (non mostrato), piegandolo a formare una prima gamba 255a con una relativa estremità libera 255aE ed una seconda gamba 255b con una relativa estremità libera 255bE. La piegatura forma allo stesso tempo una connessione a ponte 255c tra le due gambe 255a, 255b. Questo hairpin preformato in questo esempio ha una forma di una “U” schiacciata. Per realizzare, ad esempio, uno statore di macchina elettrica, è noto sottoporre i conduttori a barra preformati ad “U” o a “P” a due differenti tipi di torcitura.

[0007] In un primo tipo di torcitura, anche detta “torcitura dal lato inserimento”, i conduttori preformati basici vengono opportunamente inseriti in apposite tasche o “cave” radialmente allineate realizzate in un dispositivo di torcitura che è adatto a deformare, dopo l’inserimento, tali conduttori. Il dispositivo di torcitura serve essenzialmente a “divaricare” le gambe della forma a “U” o a “P” per far sì che le due gambe di ciascun conduttore, dopo aver estratto quest’ultimo dal dispositivo di torcitura, possano essere successivamente inserite in una corrispondente coppia di cave di un nucleo statorico che sono fra loro angolarmente sfalsate di una distanza lineare predefinita sostanzialmente pari alla distanza tra le gambe divaricate.

[0008] A partire da un hairpin preformato ad esempio ma non esclusivamente come nella Fig. 2(a), si va a formare un hairpin nella forma idonea al suo inserimento nello statore (o rotore) allargando le gambe 255a, 255b e sagomando la connessione a ponte 255c, per ottenere ad esempio la forma nella Fig. 2(b). Con 255p si indica il passo (pitch) dell’hairpin, ovvero la distanza lineare, o la distanza angolare, o la distanza in termini di passi di cava, tra le gambe. È da notare che la sommità centrale 255c2 dell’hairpin formato è la zona dove la sezione del conduttore subisce una rotazione di 180° rispetto alla superficie mediana dell’hairpin (superficie che passa all’interno dell’hairpin e include le due gambe) o rispetto all’asse X.

[0009] La domanda di brevetto pubblicata al numero US 2009/0178270 descrive un esempio di metodo di torcitura dal lato inserimento per la torcitura a passo uniforme dei conduttori a barra preformati dopo l’inserimento di questi nelle tasche di un dispositivo di torcitura, in cui gli hairpin hanno sezione rettangolare.

[0010] Secondo la tecnica nota ed in riferimento alla Fig. 3b, gli hairpin possono essere anche ottenuti per stampaggio, ovvero un conduttore rettilineo viene pressato contro un contrasto con un sistema di tipo “punch and die”. La Fig. 3b (a) mostra un tale conduttore stampato; esso non presenta una sezione trasversale che ruota rispetto alla superficie mediana dell’hairpin. Questo hairpin stampato o anche un hairpin preformato può essere sottoposto a torcitura lato saldatura, nel qual caso si può introdurre la rotazione di cui sopra e una forma “a scalino” delle gambe 255a e 255b, dove ad esempio la gamba 255a presenta una prima porzione rettilinea 255a1, una porzione a gradino 255a2 e una seconda porzione rettilinea 255a3, come in Fig. 3b(b).

[0011] Facendo riferimento alla Fig. 3c, la forma della connessione a ponte 255c può comprendere tre porzioni 255c1, 255c3 e 255c2 iniziando dalla connessione alla seconda gamba 255b e finendo alla connessione alla prima gamba 255a (nascoste nella vista di Fig. 3c). La porzione 255c1 ha una direzione di estensione principale B ed un raggio di curvatura RB, la porzione 255c3 una direzione di estensione principale A ed un raggio di curvatura RA, la porzione 255c2 una direzione di estensione principale C (ed eventualmente una sua curvatura). Con α1 è indicato l’angolo tra le direzioni A e C, con α2 l’angolo tra le direzioni A e B e con α3 l’angolo tra le direzioni B e C, uguale alla somma degli angoli α1 e α2. Questa è solo una delle forme finali possibili di un hairpin, ogni altra forma con differenti porzioni e sagomature, sia della porzione a ponte sia delle gambe è utilizzabile con l’apparato ed il metodo secondo la presente descrizione.

[0012] Ancora, esistono conduttori denominati “I-pin”, che hanno una sola porzione rettilinea a tratti ospitata in cava; nel brevetto US 7,622,843 B2 essi vengono impiegati come terminali di fase. Sono noti anche i “conduttori a forma di W” (“W-shaped conductors”), si veda ad esempio il brevetto US 7,622,843 B2. Un conduttore a W può essere formato per saldatura di un hairpin stampato con un I-pin, oppure con saldatura di un quarto conduttore con i tre I-pin.

[0013] Ulteriormente, e facendo riferimento alla Fig. 3d, esiste un hairpin stratificato (“stranded”) con ribaltamento della sezione trasversale nel punto di piega (Fig. 3d (a)) oppure con trasposizione continua lungo le porzioni dell’hairpin ospitate in cava (Fig. 3d (b); US 3837072). Una variante non rappresentata può essere un hairpin analogo privo di ribaltamento.

[0014] La Fig. 3e mostra la possibile disposizione delle gambe degli hairpin di un avvolgimento a doppia corona nelle diverse posizioni in cava. Le lettere A e B indicano la corona di appartenenza delle gambe rappresentate in cava (appartenenti a hairpin diversi). Gli strati della cava di uno statore che ospita un avvolgimento ad hairpin sono le porzioni della cava stessa occupate da una gamba singola, in senso radiale, ottenute dalla suddivisione della cava nello stesso senso. Alcune delle disposizioni possibili degli hairpin in cava sono AABB, ABBA e ABAB. Si veda a tale proposito il brevetto US 6,894,417 B2.

[0015] L’estensione radiale di un hairpin rispetto all’asse dello statore è la distanza in senso radiale tra le sue gambe, misurata in termini di strati di cava. Ad esempio, l’estensione radiale di un hairpin di un avvolgimento AABB, o della corona B di un avvolgimento ABBA è pari ad un singolo strato, appartenendo le sue gambe a strati adiacenti. L’estensione radiale degli hairpin di un avvolgimento di tipo ABAB è pari a 2 strati. L’estensione radiale di un hairpin della corona A di un avvolgimento di tipo ABBA è pari a 3 strati. Sono possibili anche hairpin con estensione radiale nulla, ossia aventi le gambe sullo stesso strato.

[0016] Nel seguito, tutti i sopra descritti tipi di hairpin verranno ricompresi nella dizione “conduttori basici”.

[0017] Dopo essere stati sottoposti al primo tipo di torcitura o dopo essere stati stampati, i conduttori basici vengono tipicamente pre-assemblati in un gruppo di avvolgimento come sopra menzionato. L’apparato di preassemblaggio avrà una serie di cave in cui inserire le gambe di ciascun hairpin, e sarà in generale differente dal dispositivo di torcitura.

[0018] Il gruppo di avvolgimento viene poi inserito in blocco nelle cave del nucleo statorico attraverso un primo lato dello stesso (cosiddetto “lato inserimento” o “faccia di inserimento”) con le rispettive porzioni di estremità libera sporgenti da un secondo lato del nucleo (cosiddetto “lato saldatura” o “lato di connessione” o “faccia di saldatura” o “faccia di fuoriuscita”) opposto al primo lato.

[0019] In base allo specifico schema di avvolgimento da realizzare, le porzioni di estremità libera dei conduttori basici sporgenti dal lato saldatura possono essere quindi sottoposte ad un secondo tipo di torcitura, anche detta “torcitura dal lato saldatura”, per esempio dopo essere state inserite in tasche realizzate in un’apposita attrezzatura di torcitura. L’attrezzatura di torcitura ha qui lo scopo di piegare o torcere le porzioni di estremità libera dei conduttori per sagomare opportunamente tali porzioni di estremità e permettere conseguentemente di effettuare le appropriate connessioni elettriche fra i conduttori al fine di completare l’avvolgimento. La domanda di brevetto pubblicata al numero US 2009/0302705 descrive un esempio di metodo di torcitura dal lato saldatura del tipo sopra discusso.

[0020] In maniera esemplificativa, si illustra in Fig. 1 un apparato di pre-assemblaggio secondo la tecnica nota, che si applica per produrre un gruppo di avvolgimento prima del suo inserimento in uno statore o in un rotore (in particolare per motorino di avviamento). Tale apparato o dispositivo o assieme 100 utilizza degli anelli concentrici 140, 190 di hairpin 110 a sezione circolare, già divaricati, in particolare in modo che ciascun conduttore presenti le rispettive gambe divaricate di un angolo corrispondente alla distanza angolare tra le due cave del nucleo statorico nel quale dovranno essere inserite. Con 120 e 180 sono indicate le “cave” o “tasche” per il supporto in verticale delle gambe degli hairpin. In particolare le tasche 120 servono al supporto in verticale durante il caricamento degli hairpin, prima della rotazione. Il riferimento numerico 150 è il riferimento per l’asse del dispositivo di preassemblaggio, e 160 è la direzione di rotazione per il pre-assemblaggio del gruppo di avvolgimento 170. Le cave sono fornite su anelli concentrici 140 e 190, sovrapposti in senso assiale ad un terzo elemento concentrico 195 in cui sono presenti delle guide a sviluppo radiale che guidano il movimento delle gambe alloggiate inizialmente nelle tasche 120. Durante detta rotazione l’anello 140 e l’elemento 195 ruotano solidalmente rispetto all’ anello 190, ovvero l’anello 190 ruota rispetto all’anello 140 e all’elemento 195, entrambi. All’inizio di detta rotazione la porzione alta della gamba di ciascun hairpin che è ospitata nella cava 120 fuoriesce da detta cava, che è sovrapposta assialmente ad una estremità di una guida dell’elemento 195, rimanendo la porzione bassa della stessa gamba in detta guida che ne vincola il movimento fino all’accostamento della gamba con l’anello 190. Il senso di rotazione è correlato al verso (orario/antiorario) della piega nella porzione di collegamento tra le gambe dell’hairpin, vista da un osservatore posto sulla gamba fissa.

[0021] Con il dispositivo di Fig. 1, si effettua una rotazione contemporanea di tutti gli hairpin 110 inseriti per formare l’avvolgimento. Tale rotazione ha come fulcro la gamba interna di ciascun hairpin (ossia la gamba nel rullo (terzo elemento concentrico) 195), in modo da avvicinare fra loro i conduttori e formare il gruppo di avvolgimento o corona di conduttori. Tale dispositivo è utilizzabile convenientemente per conduttori a filo tondo, mentre non è adatto ad essere impiegato ad esempio con conduttori a barra aventi una sezione traversale diversa dalla forma circolare, quali ad esempio conduttori “rettangolari” e “trapezoidali”. Infatti, la rotazione di tali conduttori a sezione non circolare in una cava circolare risulterebbe poco fluida e comporterebbe un rischio di danneggiamento dell’hairpin. Anche l’utilizzo di boccole per riportare la sezione delle tasche da rettangolare a circolare oppure di tasche a sezione rettangolare risulterebbe complessa ed inoltre, a causa dello spessore non nullo delle pareti che circonderebbero le gambe dell’hairpin, non consentirebbe di portare completamente gli hairpin nella posizione finale di pre-assemblaggio nella corona di hairpin. Infatti, facendo riferimento alla Fig. 3a, quando i rulli sopra descritti ruotano, per guidare le gambe dei conduttori basici 255 sono forniti degli spessori di guida 261 (parete della boccola 260), che come tali impediscono il completo accostamento degli hairpin in una corona 290 (gli adattatori da sezione non circolare a sezione circolare non sono mostrati per semplicità illustrativa). Questo impedimento non risulta dalla letteratura nota agli Inventori, ma è emerso da alcune ricerche sperimentali degli stessi Inventori.

[0022] Secondo un altro aspetto della tecnica nota, poiché le tasche di cui sono muniti i suddetti anelli di guida 140, 190 concentrici presentano tutte la stessa profondità ed un fondo chiuso, tale attrezzatura nota presenta l’inconveniente di non poter essere impiegata per pre-assemblare gruppi di avvolgimento comprendenti conduttori a barra basici aventi gambe di lunghezza differente, caratteristica questa che può essere necessaria per realizzare alcuni tipi di gruppi di avvolgimento. Ugualmente, il dispositivo della prior art non è in grado di assemblare hairpin di span/pitch (apertura angolare) differente. Un ulteriore inconveniente dell’attrezzatura nota con i anelli concentrici sopra descritta è rappresentato dal fatto che, per estrarre il gruppo di avvolgimento 170 realizzato mediante tale attrezzatura ed inserirlo nel relativo nucleo statorico o rotorico, è tipicamente necessario prevedere un gruppo pinza aggiuntivo adatto ad estrarre in blocco dall’attrezzatura il gruppo di avvolgimento e ad inserirlo per l’appunto nel nucleo statorico.

[0023] Si deve notare che la parola “tasche” o “cave” è usata qui e nelle rivendicazioni in senso generale, e include fessure con pareti che da sole o in congiunzione con altre pareti contengono una delle due gambe dell’hairpin, in rotazione e traslazione quando l'apparecchiatura è azionata. Una cava può quindi essere definita sia da un recesso o da una depressione in un organo che è circondato completamente da tale organo, sia da una cavità in un organo in cui uno o più lati aperti della cavità sono adatti ad essere effettivamente chiusi da una superficie o da una parete di un organo adiacente. In particolare, una cava può anche essere un foro cieco o un foro passante in un organo.

[0024] È sentita l’esigenza di proporre un assieme ed un metodo alternativi rispetto a quelli sopra discussi con riferimento alla tecnica nota per pre-assemblare un gruppo di avvolgimento di un avvolgimento a barre per una macchina elettrica che sia in grado di ovviare almeno in parte agli inconvenienti sopra descritti con riferimento alla tecnica nota.

[0025] In particolare, secondo un aspetto dell’invenzione, è sentita l’esigenza di mettere a disposizione un apparato o dispositivo o assieme e/o un metodo che consentano di pre-assemblare un gruppo di avvolgimento di un avvolgimento a barre per una macchina elettrica anche con conduttori a barra di tipo diverso rispetto a conduttori a filo tondo, i quali sono conduttori a barra con sezione trasversale circolare.

[0026] In aggiunta o in alternativa al suddetto aspetto, secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, è sentita l’esigenza di mettere a disposizione un apparato o dispositivo o assieme ed un metodo che consentano di pre-assemblare un gruppo di avvolgimento di un avvolgimento a barre per una macchina elettrica anche con conduttori a barra, ovvero conduttori basici come sopra definiti, ad esempio aventi gambe di lunghezze differenti o con span/pitch/throw differente.

Scopo e oggetto dell’invenzione

[0027] Scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo o apparato ed un metodo per il preassemblaggio di uno o più gruppi di avvolgimento di un avvolgimento a barre per uno statore o rotore, che risolva i problemi e superi gli inconvenienti, in tutto o in parte, della tecnica anteriore.

[0028] È oggetto della presente invenzione un dispositivo o apparato ed un metodo secondo le allegate rivendicazioni di metodo.

[0029] È ulteriore oggetto della presente invenzione uno statore o un rotore di macchina elettrica, in cui sono inseriti uno o più gruppi di avvolgimento di un avvolgimento a barre ottenuti tramite il metodo dell’invenzione, secondo le allegate rivendicazioni di statore o rotore.

[0030] È ancora ulteriore oggetto della presente invenzione una macchina elettrica che utilizza uno statore e/o un rotore ottenuto dall’invenzione, secondo l’allegata rivendicazione di macchina elettrica.

Descrizione dettagliata di esempi di realizzazione dell’invenzione

Lista delle figure

[0031] L’invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: - la figura 1 mostra un dispositivo di preassemblaggio di avvolgimenti di hairpin, secondo la tecnica nota;

- la figura 2 mostra in (a) un hairpin preformato ad U schiacciata, ed in (b) un hairpin finito, secondo la tecnica nota;

- la figura 3a mostra un dettaglio di utilizzo di una boccola di un apparato di pre-assemblaggio della tecnica nota, secondo un esperimento degli Inventori;

- la figura 3b mostra in (a) un conduttore stampato, ed in (b) lo stesso conduttore dopo essere stato sottoposto a torcitura lato saldatura;

- la figura 3c mostra l’hairpin della figura 3b dall’alto, secondo la tecnica nota;

- la figura 3d mostra in (a) un hairpin stratificato (“stranded”) con ribaltamento della sezione trasversale nel punto di piega ed in (b) con trasposizione continua lungo le porzioni dell’hairpin ospitate in cava;

- La figura 3e mostra in (a)-(c) tre possibili disposizioni delle gambe degli hairpin di un avvolgimento a doppia corona nelle diverse posizioni in cava; A e B indicano la corona di appartenenza delle gambe rappresentate in cava (appartenenti a hairpin diversi);

- la figura 4 mostra una vista prospettica dall’alto di una forma di realizzazione del dispositivo di pre-assemblaggio di avvolgimenti statorici da hairpin;

- la figura 5 mostra una vista prospettica dal basso

della forma di realizzazione della figura 4;

- la figura 6 mostra una vista parziale dall’alto

della matrice interna ed esterna del dispositivo

delle figure 4 e 5;

- la figura 7 mostra una vista parziale prospettica

del dispositivo delle figure 4-6, con un hairpin

inserito;

- la figura 8 mostra una vista parziale dall’alto

della porzione della figura 7;

- la figura 9 mostra la vista della figura 8, in cui

sono inseriti due hairpin successivi;

- la figura 10 mostra la vista della figura 8 o 9, in

cui sono inseriti quattro hairpin successivi;

- la figura 11 mostra la vista delle figure 8-10, in

cui sono inseriti anche gli ultimi hairpin

dell’avvolgimento statorico;

- la figura 12 mostra la vista delle figure 8-11, in

cui l’avvolgimento statorico è completo e vengono

mostrati i punti di entrata 271b e 281b delle due

camme interna ed esterna e i punti di sbocco 271a

e 281a, che possono essere chiusi alla fine del

pre-assemblaggio;

- la figura 13 mostra la rimozione degli inserti

retrattili per liberare l’avvolgimento; e

- la figura 14 mostra l’inserimento dei piedi degli

hairpin nello statore prima della rimozione degli

inserti;

- la figura 15 illustra in (a) una linea di inviluppo formata da un’asse mediano, ed in (b) una linea di inviluppo formata da un asse posto lungo una gamba dell’hairpin, con le rispettive rotazioni dell’hairpin attorno all’asse rispettivo;

- la figura 16 mostra l’assemblaggio di hairpin secondo la presente descrizione, con rotazione attorno ad una gamba dell’hairpin;

- la figura 17a mostra un hairpin sinistrorso (piega in senso orario) con in (1) il fulcro su una delle due gambe ed in (2) il fulcro sull’altra delle due gambe; la rotazione dell’hairpin è nel senso opposto a quello della piega (rotazione in senso antiorario);

- la figura 17b mostra l’utilizzo di hairpin differenti (ad es. span differente) annidati nell’assemblaggio di una singola corona, secondo un aspetto della presente descrizione;

- la figura 18 mostra due tipologie di movimento per l’assemblaggio della doppia corona: in (a) sono mostrate le posizioni successive dello stesso hairpin (campito per la corona interna, non campito per la corona esterna) in diversi istanti di tempo: l'hairpin è soggetto genericamente ad una rototraslazione, con rotazione rispetto ad una delle sue gambe; per l’hairpin della corona interna la rotazione è antioraria, per l’hairpin della corona esterna è oraria; con linea tratteggiata è rappresentata la curva che inviluppa le diverse posizioni della gamba in rotazione “relativa” dell’hairpin (forma della camma); in (b) è rappresentata una situazione simile alla (a), con la differenza che l’hairpin della corona esterna è speculare rispetto a quello della stessa corona nella figura di sinistra, e quindi ruota in senso antiorario;

- la figura 19 mostra il dispositivo secondo la presente descrizione durante la fase di completamento dell’assemblaggio della doppia corona con rotazione degli ultimi hairpin su una gamba e matrici controrotanti, come in figura 18 (b): in (a) è mostrata la vista dall’alto dove si vede la matrice o anello di cave, in (b) la vista dal basso dove si vedono le camme; è illustrato anche un setto di separazione tra le corone, che può essere di spessore tale da ospitare una corona precedentemente assemblata;

- la figura 20 mostra il caso di due hairpin di corone diverse accavallati, che realizza un avvolgimento di tipo ABBA, secondo la tecnica anteriore;

- la figura 21 mostra un esempio di movimento per l’assemblaggio della doppia corona, secondo la presente descrizione, in cui sono illustrate le posizioni dello stesso doppio hairpin accavallato in diversi istanti di tempo; il doppio hairpin è soggetto genericamente ad una rototraslazione, con la parte di rotazione che avviene rispetto al centro dell’hairpin;

- la figura 22 mostra un esempio di configurazione delle camme del dispositivo secondo la presente descrizione, per la rototraslazione del doppio hairpin della figura 21;

- la figura 23 mostra un esempio di corona di avvolgimento assemblata e pronta per essere infilata nello statore corrispondente, costituita da tre varianti di hairpin: la prima a passo standard pari 6 cave; la seconda tipo a passo lungo pari a 7 cave; la terza a passo corto pari a 5 cave; e

- la figura 24 mostra un esempio schematico di alcune fasi di assemblaggio in parallelo di due corone, secondo un aspetto della presente descrizione, con due punti di inserimento: (a) quando i primi hairpin della corona interna sono entrati nello spazio circolare vi possono essere accostate le gambe non in rotazione degli hairpin della seconda corona, essendo i punti di inserimento e l’inviluppo di camma relativi sfalsati angolarmente rispetto a quelli della corona interna di un angolo opportuno; (b) l’assemblaggio delle due corone continua in parallelo (contemporaneamente); (c) il completamento dell’assemblaggio della corona esterna, è temporalmente sfalsato corrispondentemente alla distanza angolare dei punti di inserimento delle due corone.

[0032] Si specifica qui che elementi di forme di realizzazione differenti nel seguito descritti possono essere combinati insieme per fornire ulteriori forme di realizzazione senza limiti rispettando il concetto tecnico dell’invenzione, come il tecnico medio del ramo intende senza sforzo da quanto nel seguito descritto e rivendicato.

[0033] La presente descrizione inoltre fa riferimento alla tecnica nota per la sua implementazione, riguardo alle caratteristiche di dettaglio non descritte, come ad esempio elementi di minore importanza usualmente utilizzati nella tecnica nota in soluzioni dello stesso tipo.

[0034] Quando si introduce un elemento si intende sempre che può essere “almeno uno” o “uno o più” salvo diversamente indicato in modo esplicito.

[0035] Quando si elenca una lista di elementi o di caratteristiche in questa descrizione si intende che il trovato secondo la presente descrizione “comprende” oppure alternativamente “è composto di” tali elementi.

[0036] Nelle annesse figure, elementi uguali o simili verranno indicati mediante gli stessi riferimenti numerici.

[0037] Ai fini della presente descrizione, per conduttore a barra “piatto” o “quadrato” si intende un conduttore a barra avente quatto lati sostanzialmente piatti, ciascuno unito a lati adiacenti, e formanti tipicamente spigoli arrotondati. Pertanto, le parole “piatto” o “quadrato” o parole equivalenti usate per descrivere la sezione trasversale di un conduttore a barra sono usate in senso generale e non devono essere interpretate per escludere il fatto che tali conduttori a barra abbiano spigoli significativamente arrotondati che uniscono i lati sostanzialmente piatti. L’espressione “conduttore piatto” va intesa nel senso che il conduttore presenta due lati opposti la cui distanza è maggiore rispetto alla distanza fra i restanti due lati opposti. Ai fini della presente descrizione l’espressione “conduttore rettangolare” va intesa come generalizzazione di conduttore piatto e di conduttore quadrato, essendo il conduttore quadrato un caso speciale di conduttore rettangolare, in cui i quattro lati hanno uguali dimensioni.

[0038] Ai fini della presente descrizione, l’espressione “conduttore non circolare” o “conduttore hairpin non circolare” o “hairpin non circolare” va intesa come designante un conduttore a sezione di forma poligonale qualsiasi, e quindi come generalizzazione di “conduttore rettangolare”. Ad esempio, sono ricompresi in questa espressione conduttori a sezione rettangolare, triangolare, pentagonale, esagonale, sia regolare sia irregolare. Sono anche ricompresi conduttori con sezioni a curva continua chiusa, come ad esempio un’ellisse. I conduttori a barra secondo la presente descrizione possono essere anche quelli aventi forme meno usuali come ad esempio descritti nelle figure della domanda di brevetto US7622843B2. Inoltre, l’apparato ed il metodo della presente descrizione comprendono l’uso di conduttori a barra in modo variamente alternato, ad esempio principalmente di un tipo con qualche esemplare di uno o più tipi differenti.

[0039] Ai fini della presente descrizione, una cava può essere definita sia da un recesso o da una depressione in un organo che è circondato completamente da tale organo, sia da una cavità in un organo in cui uno o più lati aperti della cavità sono adatti ad essere effettivamente chiusi da una superficie o da una parete di un organo adiacente. In particolare, una cava può anche essere un foro cieco o un foro passante in un organo.

[0040] Ai fini della presente descrizione, le espressioni “radiale” o “circonferenziale” o altre simili espressioni definite rispetto ad una direzione od un asse, vanno riferite ad una circonferenza giacente su un piano ortogonale a tale direzione o asse e che ha il centro su detta direzione o asse. Inoltre, ai fini della presente descrizione, l’espressione “angolarmente spaziato” (o altre simili espressioni) definita rispetto ad una direzione od asse, va riferita all’angolo fra due raggi di una circonferenza giacente su un piano ortogonale a tale direzione o asse e che ha il centro su detta direzione o asse.

[0041] Ai fini di questa descrizione, un cilindro ha una sezione circolare o approssimativamente circolare, dove l’approssimazione può essere dovuta ad esempio a tolleranze di produzione o a particolari configurazioni dell’avvolgimento statorico o rotorico che si discostino limitatamente da una forma circolare, ad esempio entro una percentuale del 15%, preferibilmente entro una percentuale del 10% o del 5%.

[0042] Sempre ai fini della presente descrizione, un cilindro può essere anche inteso come prisma con sezione poligonale, regolare o irregolare, con approssimazione come quella appena descritta. Inoltre, un cilindro secondo la presente descrizione può anche essere a direttrice ellittica o iperbolica o parabolica, e può in ogni caso essere obliquo e/o variamente troncato, a seconda delle specifiche realizzazioni industriali desiderate.

Forme di realizzazione dell’invenzione

[0043] La presente descrizione riguarda un dispositivo (o apparato o assieme) ed un metodo per il pre-assemblaggio di un gruppo di avvolgimento a barre per statore o rotore, il gruppo di avvolgimento essendo costituito da, o comprendendo, hairpin (vantaggiosamente in rame) a sezione non circolare, ad esempio a sezione rettangolare o quadrata. Nel seguito si farà indifferentemente riferimento ad “hairpin” per intendere “conduttore hairpin” o “conduttore basico”. Con “conduttore basico” si intende un hairpin preformato o un hairpin nella sua forma finale (hairpin con gambe non piegate sul lato di saldatura), come nel seguito descritto. Inoltre, la presente descrizione si riferisce anche al pre-assemblaggio contemporaneo di due o più gruppi di avvolgimento, concentrici e, in alcune forme di realizzazione, adiacenti.

[0044] Facendo riferimento alle Fig. 4-13, in una forma realizzativa della presente descrizione, è fornito un dispositivo 200 per il pre-assemblaggio di un avvolgimento statorico o rotorico a partire da hairpin 255 a sezione non circolare o “conduttori basici” come sopra definito.

[0045] Il dispositivo 200 può opzionalmente comprendere un anello esterno di contenimento 210 con asse di simmetria rotazionale X, vantaggiosamente con uno strato inferiore 211 dell’anello esterno di contenimento ed uno strato superiore 212 dell’anello esterno di contenimento, dove con “superiore” ed “inferiore” si intendono posizioni successive lungo l’asse X, in particolare verso il suolo quando l’asse X è sostanzialmente orientato con la forza di gravità.

[0046] All’interno di e sostanzialmente adiacente all’anello esterno di contenimento 210, è disposta una matrice esterna 220 comprendente o connessa a meccanismi di movimentazione (non mostrati) degli inserti retrattili 221, i quali costituiscono parti della matrice stessa. L’anello o matrice esterna 220 può avere una forma di anello, con una sezione circolare, e può avere una superficie perimetrale vantaggiosamente sostanzialmente perpendicolare a detta sezione circolare. La superficie perimetrale è vantaggiosamente sul perimetro esterno della sezione circolare, e pure vantaggiosamente unisce due superfici opposte dell’anello, preferibilmente sostanzialmente piatte. Lungo il perimetro interno della sezione circolare (più vicino al centro della circonferenza) possono essere previste sedi per l’alloggiamento degli inserti retrattili.

[0047] L’inserto retrattile 221 può essere realizzato in un sol blocco. L’inserto retrattile 221 può comprendere vantaggiosamente una cava 222 (cfr. Fig. 6), che preferibilmente ha una forma corrispondente ad una porzione di S in cui l’estremità chiusa 222a è convenientemente squadrata e la larghezza della S è sostanzialmente costante. Questo permette di avere una battuta fissa per l’hairpin. Si può anche prevedere una estremità chiusa con un margine dovuto ad arrotondamento, nel caso in cui si voglia fornire uno smusso in altezza (non mostrato) che guida la gamba dell’hairpin. Le cave 222 possono anche essere diverse una dall’altra, per inserire anche hairpin di passo/pitch/span/throw diverso da quello della restante maggior parte degli hairpin.

[0048] Con specifico riferimento alla Fig. 13, l’inserto retrattile 221 è vantaggiosamente fornito di un nottolino 223, per la movimentazione radiale dello stesso inserto retrattile 221, che verrà meglio descritta nel seguito in riferimento al metodo di preassemblaggio di un gruppo di avvolgimento secondo la presente descrizione.

[0049] Al posto dell’anello di contenimento 210 possono essere utilizzati altri mezzi di contenimento, ad esempio solidali alle cave, o addirittura formati in un sol pezzo con le cave, come nel caso in cui le cave sono delle aperture chiuse da ogni lato rispetto alla direzione X.

[0050] Preferibilmente, una matrice interna 230 è disposta, in una posizione operativa, in modo concentrico e radialmente adiacente alla matrice esterna 220. Essa può avere una forma di anello con una superficie perimetrale che unisce due superfici opposte, vantaggiosamente sostanzialmente piatte, come nel caso della matrice esterna 220. La matrice interna 230 è preferibilmente costituita in un sol pezzo, e presenta una pluralità radiale di cave aperte 232 di matrice interna, che hanno una forma corrispondente ad una porzione di S in cui l’estremità chiusa è convenientemente squadrata e la larghezza della S è sostanzialmente costante. Altre forme sono tuttavia possibili, in connessione con lo smusso in altezza di cui sopra. Come nel caso della matrice esterna 220, ogni cava aperta può essere diversa dall’altra, per le stesse ragioni.

[0051] Secondo un aspetto della presente descrizione, anche o solo la matrice interna può comprendere inserti retrattili (non mostrati), funzionanti come sopra descritto, con la differenza che il movimento radiale di apertura è verso l’asse X e non in allontanamento come per la matrice esterna.

[0052] Secondo un aspetto della presente descrizione, l’anello o matrice interna 230 e l’anello o matrice esterna 220 sono configurati per ruotare solidalmente oppure in contro-rotazione.

[0053] Con riferimento alla vista della Fig. 6, le cave 222 di matrice esterna e 232 di matrice interna formano quindi, quando adiacenti rispetto alle rispettive estremità aperte 222b e 232b, una cava chiusa o fessura chiusa sul piano delle matrici e a forma di “S”. Questa forma ad S non è essenziale, tuttavia risulta conveniente in quanto permette di ridurre la larghezza della fessura chiusa quando l’hairpin ruota rispetto ad un asse centrale (parallelo alle gambe e mediano tra le stesse). Quando invece l’hairpin ruota rispetto ad un asse coincidente con una delle sue gambe, la forma ottimale (senza giochi dell’hairpin all’interno) della cava si riduce ad un arco di circonferenza. Ogni altra forma sub-ottimale è pure prevista secondo un differente aspetto della presente descrizione.

[0054] Vantaggiosamente, la matrice esterna 220 e la matrice interna 230 sono meccanicamente supportate su un sistema fisso o su supporti adeguati per un dispositivo auto-supportante (non mostrati), per tramite anche di blocchi di contenimento del tipo di detto blocco di contenimento 210.

[0055] Secondo la presente descrizione, le cave possono essere realizzate senza suddividerle nelle due cave affacciate 222 e 232. Le cave possono avere forma diversa dalla forma ad “S” ed essere ottenute attraverso un solo pezzo o in più di due pezzi.

[0056] L’insieme dell’anello di contenimento 210, della matrice esterna 220, e della matrice interna 230 può essere connesso ad un mozzo di sostegno 240, nel seguito meglio descritto (cfr. Fig. 5).

[0057] Inoltre, preferibilmente, i suddetti meccanismi di movimentazione degli inserti retrattili sono posti su un supporto comune (non mostrato). Secondo un aspetto dell’invenzione, la matrice di cave può essere adiacente in senso assiale al blocco a camme. Secondo un aspetto della presente descrizione, si possono impiegare una o più coppie di matrici di cave, tra le quali sono interposte le camme (sandwich in senso assiale). Le cave allineate, in senso assiale (quella al di sopra e quella al di sotto della camma nel senso assiale), di una delle due matrici (esterna o interna) possono essere ricavate nello stesso inserto retrattile.

[0058] Nella Fig. 4, è ulteriormente illustrato uno strumento di inserimento 250 di hairpin 255 (a sezione circolare, quadrata o qualsiasi altra). Tale strumento di inserimento 250 possiede vantaggiosamente una prima asta verticale 253 ed una seconda asta verticale 254, rispettivamente e preferibilmente aventi una prima guida di scorrimento 253a ed una seconda guida di scorrimento 254a, vantaggiosamente come incavi nella prima 253 e nella seconda 254 asta verticale. Con un tale strumento di inserimento, una gamba dell’hairpin 255 viene posizionata nella prima guida di scorrimento 253a e l’altra gamba dell’hairpin viene posizionata nella seconda guida di scorrimento 254a. Tra le due aste verticali 253, 254 viene fatto scorrere un tassello o lama di spinta opportunamente sagomata 251 che va a spingere l’hairpin 255 fino ad inserire le sue due gambe 255a, 255b all’interno di due incavi 222 e 232 sopra descritti (in particolare alle estremità della “S”). La spinta può essere convenientemente fornita grazie ad un manico 252 connesso al tassello di spinta 251. La forma illustrata e descritta dello strumento di inserimento non è l’unica possibile, essendo solo un esempio di mezzi configurati per l’inserimento dell’hairpin 255 in vista del pre-assemblaggio del gruppo di avvolgimento. Ad esempio, è possibile fornire uno sfogliatore automatico che utilizzi lo strumento 250 o altro strumento per inserire ogni hairpin 255.

[0059] In Fig. 7 è mostrato un esempio di hairpin 255 inserito nell’apparato 200 secondo l’invenzione, in una vista prospettica dall’alto.

[0060] In Fig. 5 è invece mostrato un esempio di hairpin inserito nell’apparato 200 secondo l’invenzione, in una vista prospettica dal basso. Si vedono le estremità di inserimento (estremità delle gambe) 255aE e 255bE dell’hairpin. Secondo un esempio della presente descrizione, queste gambe non incontrano una battuta. Per questo motivo, le gambe 255a e 255b possono avere lunghezza diversa, contrariamente a quello che avviene nella tecnica nota. Dal punto di vista funzionale elettrico, questo significa che conduttori a barra con lunghezza differente sullo stesso layer possono essere gestiti grazie al sistema della presente descrizione. Ai fini della presente descrizione, per conduttori speciali, in contrapposizione a conduttori basici, si intendono dei conduttori a barra che servono a completare un avvolgimento. Tali conduttori speciali, in modo di per sé noto, includono ad esempio, jumpers, terminali di fase, conduttori di centro stella necessari per collegare due o più estremità che si affacciano sullo stesso lato di statore.

[0061] Nelle Fig. 5 e 6 è illustrato aggiuntivamente un meccanismo di impegno delle gambe 255a, 255b dell’hairpin 255. Al di sotto delle matrici interna 220 ed esterna 230 (dal lato di una delle due superfici piatte opposte delle matrici interna ed esterna 220,230, vantaggiosamente il lato in cui si estende il mozzo 240 avente asse di simmetria rotazionale X) sono rispettivamente posizionati un blocco a camma interno 270 che presenta una camma interna ed un blocco a camma esterno 280 avente una camma esterna.

[0062] Per realizzare la camma interna, sul blocco a camma interno 270 è vantaggiosamente praticata una guida di inviluppo interno 271 (preferibilmente con un taglio passante), configurata in maniera tale da effettuare un inviluppo delle diverse posizioni di una gamba 255a o 255b dell’hairpin 255 durante il pre-assemblaggio della presente descrizione. Infatti, facendo riferimento alla Fig. 12, la guida di inviluppo interno 271 parte da un punto di sbocco 271a di camma interna sulla superficie affacciata al blocco a camma esterno 280, e vantaggiosamente si estende nel blocco a camma interno 270 a spirale per un tratto verso il mozzo 240 (in direzione radiale verso l’asse X; il mozzo è visibile nelle Fig. 4 e 5).

[0063] Per realizzare la camma esterna, sul blocco a camma esterno 280 è vantaggiosamente praticata una guida di inviluppo esterno 281 (preferibilmente con un taglio passante), configurata in maniera tale da effettuare un inviluppo della gamba 255b o 255a dell’hairpin 255 nello stesso senso di rotazione della guida di inviluppo interno 271. Infatti, la guida di inviluppo esterno 281 parte da un punto di sbocco di camma esterna 281a sulla superficie affacciata al blocco a camma interno 270, e si estende a spirale nel blocco a camma esterno 280 per un tratto verso l’anello esterno di contenimento 210.

[0064] Secondo un aspetto della presente descrizione, il blocco a camma può essere anche in un sol pezzo, o in più di due pezzi, disposti o no in modo concentrico.

[0065] Le guide di inviluppo 271, 281 costituiscono in tutto o in parte le camme dei blocchi a camma. La forma della/e camma/e dipende almeno dalla posizione del centro di rotazione del conduttore, dalla posizione della camma stessa e dalla geometria dell’hairpin.

[0066] Secondo un aspetto della presente descrizione, la guida di inviluppo esterno 281 è configurata per portare, su rotazione relativa dell’anello 220,230, la gamba 255b, 255a di uno o più hairpin 255 in essa inserita dall’esterno verso detto spazio circolare libero 295. Alternativamente o aggiuntivamente, la guida di inviluppo interno 271 è configurata per portare, su rotazione relativa dell’almeno un anello 220,230, la gamba 255a, 255b di uno o più hairpin 255 in essa inseriti dall’interno verso detto spazio circolare libero 295.

[0067] Secondo un aspetto della presente descrizione, una delle due gambe dell’hairpin è più vicina dell’altra rispetto all’asse centrale X, ed in cui detta almeno una guida di inviluppo 271,281 è configurata e sagomata in modo tale che, per almeno un gruppo di conduttori basici 255, dette gambe dei conduttori basici vengono portate in detto spazio libero circolare 295 secondo un movimento di detti conduttori basici 255 di avvicinamento a detto spazio libero 290 almeno delle gambe più lontane rispetto all’asse centrale X, in cui i conduttori basici hanno uguale ampiezza angolare tra le gambe rispetto all’asse centrale X, con traiettoria di movimento uguale per ciascuna delle gambe omologhe che lo compongono, vista da un osservatore solidale con detto almeno un gruppo di avvolgimento 290 in formazione all’interno di detto spazio circolare 295.

[0068] L’apparato può essere configurato in modo tale che i punti di inserimento 271b e 281b risultino posizionati, di volta in volta ad ogni passo di rotazione di cui nel seguito della descrizione, in corrispondenza delle estremità chiuse 222a, 232a della “S” (ovvero delle cave nel senso radiale, sul piano della matrice, i.e. slot bottom).

[0069] Ci possono essere anche più guide di inviluppo differenti per ciascun blocco a camme, poiché si possono assemblare anche hairpin con span diversi. L’asse di rotazione dell’hairpin può essere un qualunque asse parallelo alle gambe dell’hairpin. Una sola camma (blocco unico con uno spazio centrale vuoto 295 ed una sola guida di inviluppo), invece che due, può essere sufficiente ad assemblare la singola corona. In questo caso, l’hairpin ruota intorno ad una delle due gambe e uno dei due punti di inserimento dell’hairpin, corrispondenti alle due gambe, si trova già nella posizione in cui la stessa gamba si troverà al termine della procedura di assemblaggio. In Figura 15(b), è data una rappresentazione intuitiva del movimento dell’hairpin visto dall’asse della corona dell’avvolgimento. Per chiarezza, in Figura 15(a), è data la rappresentazione del movimento dell’hairpin indotto dalle due camme concentriche sopra descritte. I punti di sbocco 271a e 281a (cfr. Fig. 12) possono essere chiusi (nel senso che la corrispondente gamba dell’hairpin 255 non può più entrare), e la loro chiusura può essere realizzata in molti modi, ad esempio con tasselli di chiusura, dischi controrotanti (non mostrati, inseriti da sotto le matrici (lato di fuoriuscita delle gambe dell’hairpin o “lato di saldatura”), nella direzione dell’asse X), per evitare che la gamba dell’ultimo hairpin inserito nel procedimento (descritto nel seguito) si blocchi nel punto di sbocco.

[0070] Tra il blocco a camma interno 270 e il blocco a camma esterno 280, è mantenuta una distanza libera (spazio circolare libero 295 centrale), determinata in modo tale che due o più hairpin 255 consecutivamente inseriti non interferiscano. La distanza lineare tra gli estremi delle guide (punti di sbocco 271a e 281a) è corrispondente alla distanza 255p tra le due gambe dell’hairpin, cfr. Fig. 2.

[0071] Secondo un aspetto della presente invenzione, quando è presente una sola guida di inserimento è ovviamente presente un solo punto di sbocco come sopra descritto.

[0072] Nel dispositivo 200 secondo la presente descrizione, preferibilmente, le cave chiuse ad S 222,232 sopra menzionati sono mosse tutte insieme come da procedimento descritto nel seguito. Al contrario, i blocchi a camma interno 270 ed esterno 280 restano preferibilmente fissi. Anche l’inverso è possibile, seppure esso risulti assai più complicato, in quanto il posizionamento dello strumento di inserimento 250 dell’hairpin deve cambiare posizione, e quindi si avrebbero due movimenti circolari invece di uno solo (i blocchi a camma 270,280 e lo strumento 250 devono essere mossi). Secondo un aspetto della presente descrizione, le matrici di cave possono ruotare solidalmente o in versi opposti rispetto alle camme.

[0073] I blocchi a camma 270, 280 e le matrici 220, 230 forniranno il percorso che l’hairpin 255 dovrà seguire per la sua movimentazione. Il movimento relativo tra blocchi a camma e matrici, infatti, vincola lo/gli hairpin a seguire un movimento predeterminato.

[0074] Secondo un aspetto della presente descrizione non mostrato nelle figure, nell’apparato descritto sono presenti un primo blocco a camma che si estende radialmente rispetto all’asse centrale X ad una prima altezza su detto asse centrale X e che comprende una prima serie di guide di inviluppo e un primo spazio circolare libero 295 avente una prima dimensione radiale, ed un secondo blocco a camma che si estende radialmente rispetto all’asse centrale X ad una seconda altezza su detto asse centrale X e che comprende una seconda serie di guide di inviluppo ed un secondo spazio circolare libero 295 avente una seconda dimensione radiale, in cui la prima altezza è differente dalla seconda altezza, e la prima dimensione radiale è differente dalla seconda dimensione radiale, ed in cui detto primo blocco a camma e detto secondo blocco a camma sono configurati per ruotare, in uso, in modo contemporaneo e sincronizzato, ovvero restare fissi.

Inoltre, detta prima e detta seconda serie di guide di inviluppo tra loro e la prima e la seconda dimensione radiale tra loro possono essere in rapporto di circa 1 a 2.

[0075] Facendo riferimento alla figura 19, secondo un aspetto della presente descrizione l’apparato di preassemblaggio può comprendere un setto rimovibile 265 da inserire nella linea mediana all’interno dello spazio circolare libero 295 in modo da essere preso tra le due corone del formando gruppo di avvolgimento 290. Il setto di separazione 265 tra le corone può essere di spessore tale da ospitare una corona precedentemente assemblata.

[0076] Facendo ora specifico riferimento alle Figg. da 8 a 13, viene descritto il procedimento di avvolgimento secondo la presente descrizione. Il processo comprende le seguenti fasi:

1. Posizionamento delle matrici rispetto alle rispettive camme in modo opportuno da aprire il punto di inserimento degli inviluppi di camma all’attraversamento dalla rispettiva gamba dell’hairpin 255, rimuovendone eventualmente l’ostruzione da parte di un dente della matrice di cave;

2. Inserimento di un hairpin 255 sulla matrice: le sue gambe 255a e 255b inserite rispettivamente nelle guide di scorrimento 253a, 254a vengono spinte, mediante la lama d’inserimento 251, nella matrice 220,230 (Fig. 4); 3. Rotazione (tramite mezzi non illustrati esterni al dispositivo che si è descritto), vantaggiosamente di un passo cava o di un suo multiplo, della matrice: dopo l’inserimento della prima fase, avviene la rotazione della matrice di un passo cava, le gambe 255a e 255b guidate dai blocchi a camma 270, 280 ruotano e si dispongono in una posizione progressivamente più vicina alla posizione finale, la posizione finale essendo la posizione che essi avranno nel gruppo di avvolgimento pre-assemblato 290 (cfr. Fig. 12);

4. Inserimento dell’ultimo hairpin 255 (preferibilmente dello stesso tipo) e successiva extrarotazione (non mostrata): l’ultimo hairpin 255 inserito può necessitare di una rotazione aggiuntiva per completare il movimento e per uscire dal percorso dei blocchi a camma interno e esterno 270,280, determinabile in funzione delle dimensioni di hairpin e dispositivo nei casi particolari di applicazione.

5. Inserimento dei successivi hairpin 255 di uno stesso tipo: in maniera iterativa vengono ripetute le fasi 1 e 3, ovvero vengono inseriti quasi tutti gli hairpin 255 completando il gruppo di avvolgimento o “corona di hairpin” (winding set) 290;

6. Ripetizione delle fasi da 1 a 5 (preferibilmente per le diverse tipologie di hairpin differenti per pitch/span/throw eventualmente impiegati), da inserire nei punti di inserimento degli inviluppi di camma rispettivi; e

7. Ripetizione delle fasi da 1 a 6, per le diverse corone (winding set) di cui l’avvolgimento di statore/rotore è composto. L’assemblaggio può avvenire contemporaneamente su più corone, oppure l’inserimento degli hairpin di una corona può essere iniziato dopo il parziale assemblaggio di altre corone dello stesso avvolgimento.

[0077] La rotazione della fase 3, grazie alla conformazione dei blocchi a camma 270,280, fa sì che:

- per ogni passo di rotazione o suo multiplo, ogni hairpin 255 ruoti sostanzialmente su sé stesso rispetto al suo asse di rotazione, posizionabile su una delle gambe, in una posizione mediana o intermedia tra esse o sull’apice (punto centrale 255c2 nell’elemento in Fig. 3c) dell’hairpin; e - per ogni passo di rotazione o suo multiplo, ogni hairpin 255 trasli in modo da liberare lo spazio di inserimento dell’hairpin 255 successivo.

[0078] Non è peraltro necessario che l’hairpin da inserire successivamente debba andare nella cava adiacente o precedente nel senso di rotazione della matrice, si possono inserire hairpin anche a distanza di più cave, se nella posizione di partenza una gamba dell’hairpin non si trova già nello spazio circolare libero.

[0079] Per quanto riguarda la posizione dell’asse di rotazione, si fa riferimento alla Fig. 15, dove viene illustrata in (a) una linea di inviluppo formata da un’asse mediano, ed in (b) una linea di inviluppo formata da un asse posto lungo una gamba dell’hairpin, con le rispettive rotazioni dell’hairpin attorno all’asse rispettivo.

[0080] Nelle fasi da 2 a 4, l’hairpin 255 è sostenuto dalle matrici 220,230 (ad esempio tramite la parte a ponte 255c attraverso le cave). In alternativa, l’hairpin 255 potrà essere sostenuto da un elemento di contrasto inferiore (non mostrato). L’anello 220,230 può essere configurato per muovere e/o distanziare i conduttori basici oltre a supportarli.

[0081] Secondo un aspetto della presente descrizione, le fasi 1 e 2 è svolta rispetto al blocco interno 270 e al blocco esterno 280 già sopra descritti, e dove nella fase 3 l’anello interno 220 e l’anello esterno 230 sono fatti ruotare entrambi in contro-rotazione o è fatto ruotare uno solo dei due, oppure ancora i due anelli ruotano nello stesso verso.

[0082] Le fasi sopra illustrate possono essere ancora ripetute cambiando tipo di hairpin, ad esempio utilizzando un hairpin in cui l’apertura angolare delle gambe rispetto ad un asse predeterminato parallelo alle stesse gambe è differente dall’apertura angolare degli hairpin utilizzati in precedenza. Allo stesso modo, si possono introdurre tanti gruppi di hairpin omogenei quanto si desidera. È preferibile e non sempre obbligatorio utilizzare gli hairpin con distanza angolare minore prima degli hairpin con distanza angolare maggiore. Risulta obbligatorio solo se quelli corti e quelli lunghi sono annidati, ossia se l’inserimento assiale di uno è impedito dalla presenza dell’altro. Nella successione di azioni da eseguire per l’assemblaggio di un avvolgimento, l’inserimento di un hairpin ampio deve obbligatoriamente avvenire dopo l’inserimento dell’hairpin stretto sul quale risulta accavallato nella configurazione dell’avvolgimento assemblato. L’inserimento dei due hairpin in questione non può essere simultaneo. Rispettando detti vincoli, uno qualunque degli hairpin, sia a passo standard che a passo diverso, può essere inserito indifferentemente prima o dopo di un altro hairpin.

[0083] Alla fine della fase 6, la corona di hairpin 290 è realizzata, ma è ancora inserita nel dispositivo 200. Si può ora procedere in vario modo per l’applicazione al nucleo statorico o rotorico. Facendo riferimento alla Fig. 14, preferibilmente si effettuano le seguenti fasi tra loro successive (non mostrate): 8. Chiusura condotti di sbocco sui blocchi a camma 270,280, per evitare lo spostamento degli hairpin che si trovano in corrispondenza delle aperture 271a,271b sui blocchi a camma; e

9. Inserimento della corona di hairpin 290 nel nucleo statorico 300.

[0084] Durante la fase 8 qui sopra, può essere usato un contrasto a forma di anello fisso oppure solidale con la matrice di cave, che impedisca il movimento radiale delle gambe della corona circolare formata.

[0085] Una volta inserite le estremità degli hairpin 255 della corona o gruppo di avvolgimento 290 nel nucleo statorico o rotorico 300, oppure prima di questa fase, la matrice dotata di elementi retrattili esterna 230 o interna può essere allontanata per liberare la corona di hairpin 290. Questo può vantaggiosamente avvenire, secondo un aspetto della presente descrizione, con dei settori 221 retrattili radialmente verso l’esterno (in allontanamento dall’asse X) grazie a nottolini 223 (punteria del blocco a camma esterno 280, che serve per l’estrazione radiale), come illustrato in Fig. 13.

[0086] Altrimenti, si può usare una pinza per estrarre la corona di hairpin 290 e posizionarla poi nel nucleo statorico o rotorico 300.

[0087] Secondo un aspetto della presente descrizione, il dispositivo di pre-assemblaggio può essere configurato per pre-assemblare due o più corone concentriche contemporaneamente. A tal fine si può definire il tipo di rotazione degli hairpin delle due corone, anche in relazione alle rotazioni di matrice di cave e blocco a camme.

[0088] Facendo riferimento alla Fig. 17a, si illustra una modalità di rotazione degli hairpin, dipendente dal senso della piega centrale dell’hairpin. In dettaglio, la figura 17a mostra un hairpin sinistrorso (piega in senso antiorario, freccia più in basso al livello della piega) con in il fulcro su una delle due gambe; la rotazione dell’hairpin è nel senso opposto a quello della piega (rotazione in senso orario, freccia più in alto). Le stesse considerazioni valgono nel caso di hairpin con piega centrale nel verso opposto, come quelli delle Fig. 15 e 16.

[0089] Facendo riferimento alla Fig. 17b, il dispositivo ed il metodo secondo l’invenzione permettono in un aspetto di utilizzare hairpin differenti (ad es. span differente) annidati nell’assemblaggio di una singola corona In particolare, in detta figura, si possono osservare due hairpin concentrici di ampiezza radiale pari ad uno strato e span/pitch/throw pari a 5 e 7 cave rispettivamente, aventi gambe omologhe sullo stesso strato.

[0090] Facendo riferimento ora alla Fig. 18, la configurabilità della posizione dell’asse di rotazione dell’hairpin relativa all’hairpin stesso, rende possibile l’assemblaggio di due corone di avvolgimento. Due camme, una per ciascuna corona, sono necessarie in questo caso. Se la gamba più esterna (interna) dell’hairpin (nell’avvolgimento finito) fa da centro di rotazione, la camma che lo movimenta è all’interno (esterno) della corona che andrà formandosi. La camma deve indurre la rotazione dell’hairpin nel verso opposto a quello della piega della porzione ad U vista da un osservatore posto sulla gamba-fulcro dell’hairpin, ossia la gamba su cui è posto il centro di rotazione dell’hairpin. In Fig. 18 è mostrato un movimento per l’assemblaggio della doppia corona, raffigurando delle posizioni dello stesso hairpin (campito per la corona interna, in contorno pieno per la corona esterna) in diversi istanti di tempo.

[0091] L'hairpin è soggetto genericamente ad una rototraslazione.

[0092] Nel caso rappresentato in Fig. 18 (a), la rotazione avviene rispetto ad una delle sue gambe, essendo per l’hairpin interno antioraria, per l’hairpin esterno oraria, per un osservatore posto sulla gamba che fa da centro di rotazione. Con linea tratteggiata è rappresentata la curva che inviluppa le diverse posizioni della gamba in rotazione “relativa” dell’hairpin (forma della camma o guida di inviluppo). Le matrici di cave interna ed esterna ruotano solidalmente rispetto alle camme per indurre tale movimento.

[0093] Nel caso rappresentato in Fig. 18(b), rispetto alla Fig. 18(a) cambia l’hairpin della corona esterna, che è speculare rispetto a quello della stessa corona nella figura di sinistra, e prevede la rotazione antioraria dell’hairpin per un osservatore sulla gamba che fa da centro di rotazione. Le matrici di cave interna ed esterna ruotano con versi opposti rispetto alle camme per indurre tale movimento. Nella Fig. 18(a) o (b) sono mostrate due archi di linea circolare che rappresentano entrambe lo spazio centrale vuoto di cui sopra, ma sono disegnate a distanza per maggiore chiarezza.

[0094] La Fig. 19 fa vedere le due corone 290, 290’ assemblate contemporaneamente, verso la fine del loro assemblaggio. Si nota anche la presenza, del tutto opzionale secondo la presente descrizione, di un setto di separazione tra le corone, che può essere di spessore tale da ospitare una o più corone precedentemente assemblate, andando a formare così un sandwich di almeno tre corone (non mostrato).

[0095] Facendo riferimento alle Fig. 20-22, con l’apparato secondo la presente descrizione può essere ottenuta una doppia corona con hairpin annidati in modo da assemblare un avvolgimento di tipo ABAB o ABBA. In questo caso la doppia corona può essere ottenuta anche con movimento rispetto ad un asse mediano tra le due gambe dell’hairpin, come è chiaro dalla Fig. 21.

[0096] Allo scopo di assemblare un avvolgimento di tipo ABBA, possono essere disposte due coppie di inviluppi di camma in posizioni angolari diverse rispetto all’asse di simmetria X, e con dimensioni diverse delle guide di inviluppo, come rappresentato in Fig. 23. Le dimensioni delle guide centrali sono una relativa allo spessore di una coppia di gambe dell’hairpin con gambe più lunghe, e l’altra relativa allo spessore cumulato delle due coppie di gambe dei due hairpin accavallati. I due hairpin nella corona finale risultano accavallati uno sull’altro visti da un lato dello statore come rappresentato in Fig. 21 (b) nel caso di gambe degli hairpin a filo (le due coppie di gambe possono essere anche non a filo, ovvero terminanti non sulla stessa linea). ottenendo un vantaggio ulteriore rispetto alla tecnica nota.

[0097] In Fig. 22, si illustra il caso in cui sia il blocco interno sia il blocco esterno, possono avere due guide di inviluppo e quindi due punti di inserimento. In generale, ogni blocco può avere un numero qualsiasi di guide di inviluppo.

[0098] In Fig. 23, viene illustrata, sia dal lato della matrice di cave in (a) sia dal lato delle camme in (b), secondo un aspetto della presente descrizione, una forma realizzativa in cui di nuovo vi è il preassemblaggio di una doppia corona, ed in cui sia il blocco esterno sia il blocco interno del blocco a camma hanno due guide di inviluppo poste a 180° una dall’altra. Gli hairpin possono essere singoli oppure annidati. Un vantaggio di questa disposizione è quello di completare gli avvolgimenti con maggiore rapidità.

[0099] In Fig. 24 si fornisce uno schema semplificato di avvolgimento contemporaneo di due corone secondo la presente descrizione, ma si deve intendere che un procedimento del tutto simile vale anche per tre o più corone: (a) quando i primi hairpin della corona interna sono entrati nello spazio circolare vi possono essere accostate le gambe non in rotazione degli hairpin della seconda corona (più esterna), essendo i punti di inserimento e l’inviluppo di camma relativi sfalsati angolarmente rispetto a quelli della corona interna di un angolo opportuno; (b) l’assemblaggio delle due corone continua in parallelo (contemporaneamente); (c) il completamento dell’assemblaggio della corona esterna, è temporalmente sfalsato corrispondentemente alla distanza angolare dei punti di inserimento delle due corone. Il movimento qui descritto può essere generalizzato per l’assemblaggio di più di due corone.

[00100] Infine, l’uso dei sopra menzionati I-pin e W-pin è possibile utilizzando in maniera appropriata il dispositivo ed il metodo secondo la presente descrizione. A tale fine, durante il pre-assemblaggio descritto, si eviterà di inserire un insieme predeterminato di hairpin in modo da lasciar una o più coppie di spazi vuoti atti e configurati per ricevere un I-pin o W-pin.

Vantaggi dell’invenzione

[00101] L’apparato ed il metodo secondo la presente descrizione rendono possibile la realizzazione automatizzata del gruppo di avvolgimento di hairpin senza più la necessità di effettuare una rotazione contemporanea di tutti gli hairpin inseriti per formare il gruppo di avvolgimento.

[00102] Inoltre, il dispositivo ed il metodo secondo la presente descrizione è utilizzabile convenientemente sia con conduttori a barra a filo tondo sia con conduttori a barra aventi una sezione traversale diversa dalla forma circolare, quali ad esempio conduttori “rettangolari” e “trapezoidali”, senza dover utilizzare degli adattatori per le cave o delle cave a sezione non circolare. In questo modo, il dispositivo ed il metodo secondo la presente descrizione consente di accostare completamente le gambe adiacenti degli hairpin.

[00103] Il dispositivo ed il metodo secondo la presente descrizione sono validi per statori con numero di fili per cava maggiore o uguale ad uno, in particolare per un numero maggiore o uguale a due. Nel caso di più gruppi di avvolgimento, il procedimento prevede che si formino i singoli gruppi di avvolgimento o “layers” per poi riaccoppiarli su uno statore o su un rotore.

[00104] Ancora, il dispositivo ed il metodo secondo la presente descrizione consentono di gestire conduttori a barra aventi gambe di lunghezza differente in quanto non sono presenti delle pareti di fondo che formano un riscontro di battuta assiale per le gambe degli stessi conduttori a barra.

[00105] Inoltre, secondo l’apparato ed il metodo della presente descrizione, non è necessario l’uso di pinze di estrazione per inserire l’avvolgimento sullo statore.

[00106] Una lista non esaustiva dei vantaggi del trovato secondo la presente descrizione è fornita qui di seguito:

1. Assemblaggio di una parte di una corona di hairpin con aggiunta successiva o in parallelo di hairpin “speciali” a completamento della stessa corona: a. Possibilità di assemblare corone con hairpin con span/pitch/throw differente;

b. Possibilità di assemblare corone con terminali sul lato dello statore in cui avviene l’inserimento degli hairpin;

c. Possibilità di assemblare corone con hairpin a forchetta ossia a forma di W, usati per collegamento di centro stella;

2. Assemblaggio di più corone;

3. Assemblaggio di corone con hairpin concentrici, aventi gambe omologhe poste sullo stesso layer e in cave adiacenti, aventi piega ad U di diverso pitch, pari ad esempio a 7/6 di passo standard per uno e 5/6 di passo standard per l’altro;

4. Assemblaggio di corone accavallate nel modo ABBA oltreché nei modi ABAB e AABB (cfr. fig.6 del brevetto US 6,894,417 B2); e

5. Assemblaggio corone con hairpin stratificati (fig.1 di US20030214196A1).

[00107] Lista dei riferimenti nelle figure

Fig. 1

100 = dispositivo per la creazione di un avvolgimento rotorico con hairpin a sezione circolare, per motorino di avviamento (prior art)

110 = hairpin a sezione circolare

120 = tasche per l’inserimento dei pin

130 = anello di supporto di rotazione

140 = anello esterno ruotabile dove sono le tasche 120 195 = terzo elemento concentrico

180 = tasche per l’inserimento dei pin

190 = anello interno dove sono le tasche 180

150 = asse del dispositivo

160 = senso di rotazione dell’anello esterno ruotabile o dell’anello interno

170 = avvolgimento rotorico con hairpin

Figg. 2-24

200 = dispositivo o apparato per la creazione di un avvolgimento statorico/rotorico da hairpin a sezione non circolare, secondo l’invenzione

210 = anello esterno di contenimento

211 = strato inferiore dell’anello esterno di contenimento

212 = strato superiore dell’anello esterno di contenimento

220 = matrice esterna comprendente i meccanismi di movimentazione degli inserti retrattili 221

221 = inserto retrattile (elemento della matrice esterna)

222 = cava aperta dell’inserto retrattile, porzione di S rettangolare

222a = estremità chiusa della cava dell’inserto retrattile, nel senso radiale

222b = estremità aperta della cava dell’inserto retrattile, nel senso radiale223 = nottolino dell’inserto retrattile, per la movimentazione dell’inserto retrattile

223 = nottolino

230 = matrice interna

232 = cava aperta della matrice interna

232a = estremità chiusa della cava della matrice interna, nel senso radiale

232b = estremità aperta della cava della matrice interna, nel senso radiale, e affacciata all’estremità 222b 240 = mozzo di sostegno

250 = strumento di inserimento di hairpin (a sezione circolare, quadrata o qualsiasi altra)

251 = tassello di spinta dell’hairpin

252 = manico del tassello di spinta di hairpin

253 = prima asta verticale dello strumento di inserimento 253a = guida di scorrimento della prima asta verticale 254 = seconda asta verticale dello strumento di inserimento

254a = guida di scorrimento della seconda asta verticale 255 = hairpin

255a = prima gamba dell’hairpin

255aE = estremità libera della prima gamba dell’hairpin

255a1 = prima porzione rettilinea della gamba dell’hairpin

255a2 = una porzione a gradino della gamba dell’hairpin 255a3 = una seconda porzione rettilinea della gamba dell’hairpin

255b = seconda gamba dell’hairpin

255bE = estremità libera della seconda gamba dell’hairpin

255c = raccordo a ponte delle gambe dell’hairpin 255c1 = porzione del raccordo a ponte connessa alla seconda gamba

B = direzione di estensione principale della porzione 255c1

RB = raggio di curvatura della porzione 255c1

255c3 = porzione del raccordo a ponte connessa alla prima gamba

A = direzione di estensione principale della porzione 255c3

RA = raggio di curvatura della porzione 255c3

255c2 = porzione centrale del raccordo a ponte

C = direzione di estensione principale della porzione

255c2

α1 = angolo tra le direzioni A e C

α2 = angolo tra le direzioni A e B

α3 = angolo tra le direzioni B e C, uguale alla somma di α1 e α2

255p = distanza tra le gambe dell’hairpin (pitch) 260 = boccola

261 = spessore di guida

265 = setto di separazione tra corone

270 = blocco a camma interno

271 = guida di inviluppo del blocco a camma interno 271a = punto di sbocco (sullo spazio circolare vuoto; chiudibile) del blocco a camma interno

271b = punto di inserimento del blocco a camma interno 280 = blocco a camma esterno

281 = guida di inserimento del blocco a camma interno 281a = punto di sbocco (sullo spazio circolare vuoto mediano; chiudibile) del blocco a camma esterno

281b = punto di inserimento del blocco a camma esterno β = angolo tra due hairpin inseriti successivamente, necessario per liberare lo spazio di inserimento dell’hairpin successivo, dipende dalle dimensioni dell’hairpin, nella tecnica nota β è molto più grande e il pre-assemblaggio è contemporaneo

290 = corona di hairpin (winding set)

290’ = ulteriore corona di hairpin (winding set)

295 = spazio circolare libero nel o tra i blocchi a camma 300 = pacco statorico

[00108] In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (31)

1. RIVENDICAZIONI 1) Apparato (200) per il pre-assemblaggio di almeno un gruppo di avvolgimento (290) per statore o rotore di macchina elettrica che include una pluralità di conduttori basici (255), in cui ciascun conduttore basico (255) comprende due gambe (255a, 255b) a sezione non circolare ed una porzione di raccordo a ponte (255c) tra le due gambe in modo da formare una “U” con due estremità libere (255aE, 255bE), l’apparato (200) comprendendo: - almeno un anello (220,230), che si sviluppa attorno ad un asse centrale (X), comprendente una pluralità di cave (222,232), ciascuna cava di detta pluralità di cave (222,232) definendo una rispettiva apertura lungo una direzione di profondità almeno parzialmente parallela a detto asse centrale (X) e lungo una direzione radiale rispetto a detto asse centrale (X), ciascuna cava essendo configurata per ricevere lungo detta direzione di profondità e/o lungo detta direzione radiale almeno una estremità libera (255aE, 255bE) di uno o più conduttori basici (255); in cui detto almeno un anello (220,230) presenta lungo detto asse centrale (X) una prima faccia di inserimento di dette estremità libere (255aE, 255bE) ed una seconda faccia di fuoriuscita di dette estremità libere (255aE, 255bE), l’apparato (200) essendo caratterizzato dal fatto che: - è disposto, di fronte a detta prima faccia di inserimento o a detta seconda faccia di fuoriuscita dell’almeno un anello (220,230), almeno un blocco a camma (270,280); - detto almeno blocco a camma (270,280) ha una almeno una guida di inviluppo (271,281) configurata e atta, in uso, ad essere attraversata almeno in parte in direzione sostanzialmente parallela a detto asse centrale (X), da una rispettiva gamba di dette due gambe (255a, 255b), la quale attraversa allo stesso tempo, almeno in parte, detto almeno un anello (220,230) nella direzione di detto asse centrale (X) lungo una rispettiva cava di detta pluralità di cave (222,232); - nel blocco a camma (270,280) è definito uno spazio circolare libero (295) concentrico con detto asse centrale (X) e configurato per essere attraversato da dette due gambe (255a, 255b) e su cui sbocca un’estremità di detta almeno una guida di inviluppo (271, 281); e - detto spazio circolare libero (295) e detta almeno una guida di inviluppo (217, 281) sono configurati in modo che, in uso, su rotazione relativa dell’almeno un anello (220,230), il conduttore basico (255) di volta in volta inserito con le sue rispettive due gambe (255a, 255b) nel blocco a camma (270,280) e nell’anello (220,230) viene spostato e ruotato rispetto ad un asse sostanzialmente parallelo ad una delle due gambe (255a, 255b) verso una posizione finale in cui entrambe le due gambe (255a, 255b) attraversano detto spazio circolare libero (295).
2. 2) Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui dette prime cave (222) e seconde cave (232) sono delle aperture passanti nell’almeno un anello (220,230).
3. 3) Apparato secondo la rivendicazione 1 e/o 2, in cui ciascuno dell’almeno un anello (220,230) comprende un anello interno di minor raggio (230) che presenta seconde cave (232) ed un anello esterno di maggior raggio (220) che presenta prime cave (222), dette prime (222) e dette seconde (232) cave formando una pluralità di coppie di cave.
4. 4) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui ciascuna cava (222,232) di detto almeno un anello (220,230) è costituita da una prima cava (222) ed una seconda cava (232), formando così una pluralità di prime cave (222) e di seconde cave (232), ciascuna di dette prima cava e seconda cava definendo una rispettiva apertura lungo una direzione di profondità sostanzialmente parallela a detto asse centrale (X) e lungo una direzione radiale rispetto a detto asse centrale (X), dette prima cava e seconda cava avendo nella direzione radiale una rispettiva estremità aperta affacciata (222b,232b) ed una estremità chiusa distale (222a, 232a), la prima cava (222) e la seconda cava (232) essendo configurate per ricevere lungo detta direzione di profondità almeno una estremità libera (255aE, 255bE) di uno o più conduttori basici (255).
5. 5) Apparato secondo la rivendicazione 4, in cui detta pluralità di prime cave (222) e/o detta pluralità di seconde cave (232) è definita in una pluralità di inserti radialmente retrattili (221).
6. 6) Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui gli inserti di detta pluralità di inserti radialmente retrattili (221) comprendono ciascuno un nottolino (223).
7. 7) Apparato secondo la rivendicazione 5 o 6, quando dipendenti dalla rivendicazione 3, in cui detti inserti radialmente retrattili sono forniti in detto un anello esterno di maggior raggio (220).
8. 8) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui sono compresi: - almeno una superficie perimetrale dell’anello (220,230); e - mezzi di contenimento (210) della superficie perimetrale; ed in cui detta almeno una superficie perimetrale collega la prima faccia di inserimento e la seconda faccia di fuoriuscita.
9. 9) Apparato secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi di contenimento (210) comprendono un anello di contenimento (210) e agente in contenimento lungo detta superficie perimetrale dell’almeno un anello (220,230).
10. 10) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui: - detto blocco a camma (270,280) comprende un blocco interno (270) ed un blocco esterno (280), circondante il e radialmente affacciato al blocco interno (270); - il blocco interno (270) ha almeno una guida di inviluppo interno (271), e/o il blocco esterno (280) ha almeno una guida di inviluppo esterno (281) configurate e atte ad essere attraversate almeno in parte, in uso, da una gamba di dette due gambe (255a, 255b) quando esse attraversano almeno in parte allo stesso tempo detto almeno un anello (220,230); e - tra il blocco interno (270) ed il blocco esterno (280) è definito detto spazio circolare libero (295).
11. 11) Apparato secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una guida di inviluppo interno (271) e/o detta almeno una guida di inviluppo esterno (281) presentano ciascuna una rispettiva porzione di sbocco (271a,281a) su detto spazio circolare libero (295).
12. 12) Apparato secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui: - la guida di inviluppo esterno (281) è configurata per portare, su rotazione relativa dell’anello (220,230), la gamba (255b, 255a) di uno o più hairpin (255) in essa inserita dall’esterno verso detto spazio circolare libero (295), e/o - la guida di inviluppo interno (271) è configurata per portare, su rotazione relativa dell’almeno un anello (220,230), la gamba (255a, 255b) di uno o più hairpin (255) in essa inseriti dall’interno verso detto spazio circolare libero (295).
13. 13) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui sono presenti un primo blocco a camma che si estende radialmente rispetto all’asse centrale (X) ad una prima altezza su detto asse centrale (X) e che comprende una prima serie di guide di inviluppo e un primo spazio circolare libero (295) avente una prima dimensione radiale, ed un secondo blocco a camma che si estende radialmente rispetto all’asse centrale (X) ad una seconda altezza su detto asse centrale (X) e che comprende una seconda serie di guide di inviluppo ed un secondo spazio circolare libero (295) avente una seconda dimensione radiale, in cui la prima altezza è differente dalla seconda altezza, e la prima dimensione radiale è differente dalla seconda dimensione radiale, ed in cui detto primo blocco a camma e detto secondo blocco a camma sono configurati per ruotare, in uso, in modo contemporaneo e sincronizzato rispetto a detta pluralità di cave (222,232), oppure restare fissi.
14. 14) Apparato secondo la rivendicazione 13, in cui detta prima e detta seconda serie di guide di inviluppo tra loro e la prima e la seconda dimensione radiale tra loro sono in rapporto di circa 1 a 2.
15. 15) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 4 a 14, in cui detto anello interno (220) e/o detto anello esterno (230) sono configurati per ruotare solidalmente e in verso opposto rispetto all’almeno un blocco a camma (270,280), oppure l’uno in un verso e l’altro in verso opposto al primo rispetto all’almeno un blocco a camma (270,280).
16. 16) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 4 a 15, in cui è presente un setto di separazione (265) che corre in una linea mediana di detto spazio circolare libero (295), il setto di separazione (265) avendo ad esempio uno spessore tale da ospitare un gruppo di avvolgimento già formato.
17. 17) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 16, in cui una delle due gambe è più vicina dell’altra rispetto all’asse centrale (X), ed in cui detta almeno una guida di inviluppo (271,281) è configurata e sagomata in modo tale che, per almeno un gruppo di conduttori basici (255), dette gambe dei conduttori basici vengono portate in detto spazio libero circolare (295) secondo un movimento di detti conduttori basici (255) di avvicinamento a detto spazio libero (290) almeno delle gambe più lontane rispetto all’asse centrale (X), in cui i conduttori basici hanno uguale ampiezza angolare tra le gambe rispetto all’asse centrale (X), con traiettoria di movimento uguale per ciascuna delle gambe omologhe che lo compongono, vista da un osservatore solidale con detto almeno un gruppo di avvolgimento (290) in formazione all’interno di detto spazio circolare (295).
18. 18) Metodo di pre-assemblaggio totale o parziale di almeno un gruppo di avvolgimento (290) per statore o rotore di macchina elettrica che include una pluralità di conduttori basici (255), in cui i conduttori basici (255) di detta pluralità di conduttori basici (255) comprendono due gambe (255a, 255b) a sezione non circolare ed una porzione di raccordo a ponte (255c) tra le due gambe in modo da formare una “U” con due estremità libere (255aE, 255bE), il metodo comprendendo l’esecuzione delle seguenti fasi: S1. fornire un apparato per il pre-assemblaggio di almeno un gruppo di avvolgimento (290) per statore o rotore di macchina elettrica come definito in una o più delle rivendicazioni precedenti, con almeno un anello (220,230) avente un passo tra le cave fisso o variabile, e almeno un blocco a camma (270,280) avente almeno una guida di inviluppo (271, 281) spazio circolare libero (295); S2. ruotare detto almeno un anello (220,230), ciascuno in tutto o in una sua parte, rispetto all’almeno un blocco a camma in una posizione iniziale tale da poter inserire entrambe le due gambe (255b, 255a) in rispettive guide di inviluppo (271, 281) oppure una delle due gambe in una guida di inviluppo (271, 281) e una differente gamba delle due gambe (255b, 255a) nello spazio circolare libero (295); S3. inserire le due gambe (255a, 255b) di un conduttore basico (255) in rispettive cave (222,232) differenti dell’almeno un anello (220,230) e contemporaneamente in detto blocco a camma (270,280) con una gamba in una guida di inviluppo (271,281) e l’altra delle due gambe nello spazio circolare libero (295) oppure in un’altra guida di inviluppo (271,281); S4. ruotare di un passo cava o di un suo multiplo l’almeno un anello (220,230) e/o l’almeno un blocco a camma (270,280) in rispettivi versi tali da ottenere un movimento di avvicinamento allo spazio circolare libero (295) dell’ultimo conduttore basico (255) inserito; S5. ripetere le fasi da S3 e S4 fino all’inserimento di un numero predefinito di conduttori basici (255) del gruppo di avvolgimento (290).
19. 19) Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui viene eseguita la seguente ulteriore fase dopo la fase S5: S6. ruotare ulteriormente l’anello di un angolo predefinito, per far uscire l’ultimo conduttore basico (255) inserito dalla almeno una guida di inviluppo (271,281).
20. 20) Metodo secondo la rivendicazione 18 e/o 19, in cui nelle fasi S1-S5 vengono usati hairpin con una distanza angolare O “pitch” tra le gambe predeterminata e dopo la fase S5 viene effettuata la seguente ulteriore fase: S9. Ripetere le fasi da S1 a S5 o da S1 a S6 utilizzando un numero predefinito di conduttori basici aventi tutti una distanza angolare tra le gambe predefinita, fino all’assemblaggio totale o parziale del gruppo di avvolgimento (290).
21. 21) Metodo secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui tutti i conduttori basici con una stessa apertura angolare più piccola sono utilizzati prima dei conduttori basici con una stessa apertura angolare più grande.
22. 22) Metodo secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui tutti i conduttori basici con una stessa apertura angolare sono inseriti prima dei conduttori basici la cui apertura angolare comprende o coincide con detta stessa apertura angolare, rispetto alla loro posizione finale nell’avvolgimento.
23. 23) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 18 a 22, in cui una o più delle fasi di metodo vengono ripetute iterativamente per l’assemblaggio di più gruppi di avvolgimento concentrici, in cui la fase S2 o S3 può iniziare prima che sia conclusa l’ultima fase del preassemblaggio di un altro gruppo di avvolgimento.
24. 24) Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui la rotazione della fase S4 è tale che tra due conduttori basici (255) inseriti successivamente vi sia un angolo β che corrisponde alla rotazione di un conduttore basico (255) su sé stesso attorno ad una delle sue due gambe (255a, 255b) tale da liberare in una di detta almeno una guida di inviluppo (271,281) uno spazio di inserimento del conduttore basico (255) da inserire successivamente, in cui detto angolo β è determinato dalle dimensioni del conduttore basico (255) nonché dalla conformazione di detta almeno una guida di inviluppo (271,281).
25. 25) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 21 a 24, in cui è ulteriormente eseguita una fase S7 alla fine della fase S6, in cui viene applicato il gruppo di avvolgimento (290) pre-assemblato al nucleo statorico o rotorico (300).
26. 26) Metodo secondo la rivendicazione 25, in cui l’apparato della fase S1 è fornito secondo le rivendicazioni 7 e 12 e la fase S7 comprende le seguenti sotto-fasi nell’ordine: S7A. chiudere una porzione di sbocco di camma esterna (281a) e/o una porzione di sbocco di camma interna (271a); e S7B. inserire il gruppo di avvolgimento (290) in un nucleo statorico o rotorico (300).
27. 27) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 26, in cui è usato l’apparato secondo le rivendicazioni 11 e 16, dove la fase S2 è svolta rispetto al blocco interno (270) e al blocco esterno (280), e dove nella fase S4 detto anello interno (220) e detto anello esterno (230) sono fatti ruotare in controrotazione entrambi o è fatto ruotare uno solo dei due.
28. 28) Metodo secondo la rivendicazione 26 e/o 27, in cui una volta inserite le due estremità (255aE, 255bE) dei conduttori basici (255) del gruppo di avvolgimento (290) nel nucleo statorico o rotorico, oppure prima di questa fase, i settori retrattili di detta pluralità di settori retrattili (221) sono spostati radialmente per liberare il gruppo di avvolgimento (290).
29. 29) Statore o Rotore che usa un gruppo di avvolgimento (290) ottenuto direttamente dal metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 28, inserito rispettivamente in un nucleo statorico o rotorico (300).
30. 30) Macchina elettrica comprendente uno statore e/o un rotore come definito nella rivendicazione 29.
31. 31) Veicolo a trazione elettrica o ibrida comprendente uno statore e/o un rotore come definito nella rivendicazione 29 e/o una macchina elettrica come definita nella rivendicazione 30.