ITMI961759A1 - Sistemi metodi e apparato per iniettare gruppi di matasse di avvolgimenti di statore in un nucleo di statore - Google Patents

Description

SISTEMI, METODI E APPARATO PER INIETTARE GRUPPI DI MATASSE DI AVVOLGIMENTI DI STATORE IN UN NUCLEO DI STATORE

Campo dell’invenzione

Questa invenzione riguarda in generale statori per macchine elettriche rotanti e, più particolarmente, metodi e apparati per iniettare gruppi di matasse di avvolgimenti di statore nella cave di un nucleo magnetico.

Premesse relative all’invenzione

Lo statore di una macchina elettrica rotante, come un motore o un generatore elettrico, contiene tipicamente un nucleo di materiale magnetico avente un foro estendentesi assialmente per ricevere un rotore. Il nucleo tipicamente è formato da una pluralità di lamierini identici che sono allineati e disposti in una catasta tenuta assieme da fermagli. Ciascun lamierino contiene una pluralità di denti che sporgono radialmente nel foro. Delle cave tra ciascuno dei denti si estendono radialmente all’ esterno del foro. Gli estremi dei denti e gli estremi aperti delle cave definiscono la periferia del foro.

Una pluralità di matasse formate da filo conduttore isolato è inserita in prescelte cave di nucleo dove zone delle matasse agli estremi del nucleo formano regioni di testata. Le matasse sono intercollegate per formare gruppi di matasse o poli. I fili conduttori che formano le matasse, talvolta chiamati avvolgimenti di statore, tipicamente sono rivestiti di una vernice o uno smalto in modo che si formi un robusto rivestimento protettivo attorno a ciascun filo. Il rivestimento è richiesto in modo che ciascun filo è isolato dagli altri fili. Miglioramenti o riduzioni dei danni a tale rivestimento facilitano migliori prestazioni del motore riducendo, per esempio, i guasti di campo (guasti sotto tensione.

Per inserire le matasse nelle cave di nucleo di statore, è noto formare gruppi di matasse con forme di matasse, posizionare i gruppi di matasse su attrezzi di inserzione (o iniezione) di matasse e quindi muovere i gruppi di matasse dall’utensile di inserzione di matasse ad uno statore, con loro porzioni posizionate in cave di statore. Si descrive un apparato di iniezione di matasse per inserire le matasse nelle cave di statore, per esempio, nel brevetto USA No. 3.949.464. Un utensile noto per tale apparato contiene tipicamente una base avente una pluralità di lame disposte e distanziate radialmente sporgenti da una superficie superiore della base. Le lame sono disposte in un gruppo circolare.

Con un apparato noto, un “estrattore” avente delle alette è piazzato entro il foro definito dal complesso circolare di lame. Le alette di estrattore sono allineate con e sporgono negli spazi tra lame adiacenti. Un’aletta di estrattore sporge entro ciascuno di tali spazi. L’estrattore contiene una superficie superiore, o operativa, configurata per toccare segmenti delle matasse che giacciono entro gli spazi tra lame adiacenti e sporgono nell’interno, o foro, stabilito dal complesso circolare di lame. Una superficie inferiore dell’estrattore è collegata ad un pistone o asta di spinta mobile assialmente, che sporge attraverso la base dell’apparato e muove l’estrattore assialmente lungo il foro del complesso circolare di lame. L’estrattore è tipicamente costruito di un materiale, come ottone.

Un motore a singola velocità contiene tipicamente gruppi di matasse che stabiliscono almeno un avvolgimento principale e un avvolgimento ausiliario o di avviamento. I gruppi di matasse sono formati con una macchina avvolgitrice e posizionati sull’attrezzo dell’utensile di inserzione di matasse in modo che i gruppi di matasse sono posizionati in spazi tra le lame in una località tra l’estrattore e gli estremi liberi delle lame. Porzioni di ciascuna matassa si estendono attraverso spazi tra le lame e segmenti di ciascuna matassa si estendono in una regione interna del foro stabilito dal complesso circolare di lame. Un nucleo di statore viene quindi allineato e piazzato sull’utensile dell’apparato o dispositivo di iniezione di matasse in modo che all’estremo aperto del complesso circolare di lame, ciascuna lama si allinea con un dente di statore e in modo che gli spazi tra lame adiacenti si allineano con le aperture delle cave di statore. L’asta di spinta quindi muove l’estrattore entro il complesso circolare di lame, da una posizione ritirata verso il nucleo di statore. Le alette dell’estrattore toccano le porzioni delle matasse che giacciono negli spazi tra lame adiacenti. Ancora, la superficie dell’estrattore affacciata al nucleo tocca i segmenti delle matasse che si estendono lungo l’interno del complesso circolare di lame. Una volta che l’estrattore tocca le matasse come sopra descritto e quando l’estrattore si muove verso il nucleo di statore, l’estrattore spinge le matasse a muoversi lungo le lame verso il nucleo di statore.

Dato che l’estrattore comincia a muoversi attraverso il foro del nucleo di statore, ciascuna aletta dell’estrattore che tocca una porzione di matassa negli spazi tra le lame spinge tale porzione di matassa in rispettive cave allineate di statore. Quando la superficie superiore dell’estrattore si è mossa completamente attraverso il foro di statore, ciascuna di tali porzioni di matasse è completamente iniettata nelle cave di nucleo di statore.

L’estrattore viene quindi ritirato in una posizione ritirata e il nucleo di statore “iniettato” è tolto dal dispositivo di inserzione.

Quando si iniettano due gruppi di matasse, per esempio, gruppi di matasse principali e ausiliarie (o di avviamento) in un nucleo di statore, almeno una porzione di almeno un gruppo di matasse inferiore sulle lame tocca direttamente le alette dell’estrattore. Tipicamente, alcune porzioni del gruppo superiore di matasse sono pure in contatto diretto con alcune delle alette. Durante procedimento di iniezione, le alette di estrattore esercitano forze sufficienti contro tali porzioni di matasse per muovere assialmente le matasse lungo le lame e per iniettare le loro porzioni laterali nelle cave di statore. Tali forze generalmente hanno un valore sufficiente a muovere solo le matasse lungo le lame e nelle cave di statore, ma sono anche sufficienti a provocare stiramento e abrasione del filo di avvolgimento che forma le matasse.

Tali deformazioni sono talvolta chiamate tacche di pressione. Le tacche di pressione sono particolarmente fastidiose perché nel tempo, quando l’isolamento del filo si usura, l’isolamento può cadere e il materiale conduttore può essere esposto. Tale esposizione può portare a guasti di campo del motore. Ancora, se il filo da avvolgimento è sufficientemente deformato o stirato, ci può essere ridotta resa operativa del motore dovuta, per esempio, a maggiore resistenza del filo di avvolgimento e possibilmente anche a corto circuiti sul filo.

Rispetto ad estrattori noti, tali estrattori generalmente sono costruiti in un metallo tenero, come ottone, in un tentativo di limitare i danni allisolamento e le tacche di pressione sulle matasse provocati durante il procedimento di iniezione delle matasse. La fabbricazione di estrattore di ottone è, ovviamente, costosa in termini di materiale e lavoro. In aggiunta, le alette di ottone dell’estrattore di solito devono essere lucidate ad intervalli regolari per rimuovere tacche ed impedire di formarsi bordi taglienti perforanti l’isolamento. La lucidatura di tali estrattori, ovviamente, è lunga e costosa. Inoltre, le alette di un estrattore sono suscettibili di danni se, per esempio, l’estrattore viene fatto cadere. Se un estrattore viene fatto cadere, un’aletta può scheggiarsi o anche rompersi. Tale estrattore danneggiato può darsi che debba essere scartato.

In aggiunta, con estrattori noti, quando aumenta il numero di avvolgimenti formanti i gruppi di matasse da iniettare, aumenta anche la probabilità di inceppamento o “blocco” di matasse. Ancora, gli avvolgimenti che formano le matasse possono essere ritorti durante il procedimento di iniezione o possono rimanere catturati tra l’estrattore e uno o più dei gruppi circolari di lame. Quando capita questo, l’estrattore può rimanere bloccato e può essere impedito il movimento assiale dell’estrattore. Di solito, la probabilità di blocco è ridotta limitando il numero di matasse iniettate da un passaggio dell’estrattore attraverso il foro del rotore. Quindi, la probabilità di evento di una condizione di blocco con estrattori noti può essere ridotta con questa tecnica.

Quando si usa l’estrattore e il procedimento ad un passaggio sopra descritto per iniettare tre o più gruppi di matasse in un nucleo di statore, le forze esercitate dall’estrattore contro i fili delle matasse sono molto alte. Come risultato, i fili delle matasse possono essere significativamente danneggiati. In aggiunta, benché sia altamente desiderabile in alcune applicazioni di motori, per esempio quando l’effetto della reattanza induttiva è significativo avere gruppi di matasse di avvolgimento di avviamento il più vicino possibile al foro di statore per facilitare l’accoppiamento magnetico tra i campi generati dall’ avvolgimento di avviamento e il rotore, il filo delle matasse di avvolgimenti di avviamento e l’isolamento di solito non possono resistere alle alte forze dirette che devono essere esercitate contro lavolgimento di avviamento dalle alette dell’estrattore in tale procedimento di iniezione ad un passo. Il filo e l’isolamento dell’avvolgimento di avviamento, per esempio, di solito è molto più sottile del filo e dell’isolamento dell’avvolgimento principale. Le matasse di avviamento, perciò, dovrebbero essere posizionate preferibilmente su un dispositivo di iniezione in modo che le alette dell’estrattore non tocchino direttamente tali matasse, cioè le matasse vicine all’estrattore che sono in contatto diretto con le alette dell’estrattore sarebbero di preferenza le matasse dell’avvolgimento principale. Come risultato, le matasse dell’avvolgimento di avviamento di solito sono, dopo il piazzamento nelle cave del nucleo di statore, posizionate ad una distanza remota dal nucleo, cioè agli estremi chiusi delle cave, o in una posizione intermedia delle cave tra due avvolgimenti principali.

Per evitare la formazione di eccessive tacche di pressione e ridurre la possibilità di condizioni di blocco quando si iniettano tre o più gruppi di matasse in un nucleo di statore, si utilizza tipicamente un procedimento di iniezione a due passaggi. Per esempio, un primo gruppo di matasse principali e un gruppo di matasse ausiliarie vengono iniettati nel nucleo di statore in un primo passaggio. Un secondo gruppo di matasse principali viene quindi iniettato nel nucleo di statore in un secondo passaggio. Tale procedimento di iniezione di matasse a due passaggi consente l’uso di forze minori rispetto al valore delle forze richieste per un’iniezione in un passaggio di tre gruppi di matasse usando estrattori noti. Anche se si usano forze inferiori nel procedimento di iniezione a due passaggi, tali forze inferiori sono ancora sufficienti a creare tacche di pressione sui fili delle matasse. Ovviamente, forze anche maggiori dovrebbero essere usate per iniettare tre gruppi di matasse in un passaggio e tali forze maggiori inevitabilmente sembra che provochino danni inaccettabili ai fili di matasse.

Perché un procedimento in due passaggi sia efficace per ridurre danni ai fili di matasse, tale procedimento a due passaggi è più laborioso e lungo dei noti procedimenti ad un passaggio usati per motori a velocità singola. Riducendo il lavoro e il tempo richiesto per iniettare più di due gruppi di matasse in nuclei di statori, si potrebbero ridurre i costi di fabbricazione di tali statori. Sono stati fatti dei tentativi noti per eseguire un’iniezione di matasse in un passaggio di tre o più gruppi di matasse con estrattori di forma complessa. Le forze necessarie per iniettare le matasse usando noti estrattori di forma complessa, tuttavia, si credono alte il che, come sopra spiegato può portare al fatto che le alette di estrattore formino delle tacche di pressione sui fili delle matasse. Ancora, gli estrattori di forma complessa si ritengono costosi da fabbricare e revisionare.

Un altro tentativo noto su tale iniezione in un passaggio ha utilizzato una struttura nella quale due estrattori di ottone vennero accatastati, uno sopra l’altro, entro il complesso circolare di lame. Una colonna separava gli estrattori. L’estrattore inferiore utilizzava una stella a quattro punte, come descritta qui avanti, e separava il gruppo di matasse principali e il gruppo di matasse di avvolgimento per ridurre le forze che i fili delle matasse di avvolgimento esercitavano contro i fili delle matasse principali durante procedimento di iniezione. Tuttavia, con questa soluzione, si crede che le forze necessarie a iniettare le matasse con tale struttura sarebbe deplorevolmente alte. Ancora, due estrattori di ottone devono essere fabbricati e revisionati. Come sopra spiegato, la fabbricazione e la revisione di tali estrattori di ottone è costosa.

Quando si usa un dispositivo a due estrattori, i gruppi di matasse di avvolgimenti di avviamento e principali sono prima caricati sopra l’estrattore inferiore preposizionato. L’estrattore superiore viene quindi inserito nel foro del complesso circolare di lame, con le alette di estrattore sporgenti negli spazi tra lame adiacenti e abbassato per posarsi sulla colonna sporgente verso l’alto dell’estrattore inferiore. Le spire del secondo gruppo di matasse principali vengono quindi caricate negli spazi tra le lame sopra le alette dell’estrattore superiore.

Benché sia desiderabile automatizzare completamente il procedimento di iniezione di matasse, un noto equipaggiamento automatico non può funzionare coerentemente entro le piccole tolleranze dimensionali richieste per allineare alette di estrattori con spazi tra lame adiacenti. Perciò, quando si usa un procedimento a due estrattori, un operatore umano deve eseguire il compito di allineare l’estrattore superiore di modo che ciascuna aletta di estrattore si estenda in uno spazio tra lame adiacenti e piazzare inizialmente l’estrattore superiore nell’utensile. Tutte tali funzioni umane eseguite, ovviamente, aumentano inevitabilmente i costi del procedimento e diminuiscono la velocità del procedimento.

Di conseguenza, sarebbe desiderabile e vantaggioso fornire un equipaggiamento per piazzare, in un passaggio, matasse su un nucleo di statore di un motore a velocità multiple e per fornire un estrattore che eserciti, contro i fili delle matasse, forze minori delle forze esercitate da estrattori noti. Sarebbe anche desiderabile e vantaggioso fornire tale estrattore che sia di basso costo, nella fabbricazione e nella manutenzione e che elimini una necessità di operatore umano per orientare l’estrattore entro il complesso circolare di lame del dispositivo di iniezione durante il procedimento di fabbricazione.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire un estrattore per piazzare, in un passaggio, matasse di avvolgimenti su uno statore di un motore a velocità multipla.

Un altro scopo della presente invenzione è di fornire un estrattore che sia di basso costo e che non abbia significativi esigenze o costi di manutenzione. Ancora un altro scopo dell’ invenzione è di fornire un estrattore che inietti le matasse di avvolgimenti in un nucleo di statore per un motore a velocità multiple esercitando forze significativamente inferiori contro i fili delle matasse, rispetto alle forze esercitate contro i fili delle matasse da estrattori noti.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è di fornire un perfezionato estrattore e procedimento che faciliti l’automazione completa di procedimenti di iniezione di matasse di fili da avvolgimento.

Descrizione sommaria dell’invenzione Questi e altri scopi possono essere ottenuti con metodi ed apparati per iniettare, in un passaggio, gruppi multipli di matasse nelle cave di statore di un nucleo di statore. L’apparato, in una realizzazione, può contenere un primo estrattore senza alette danneggiarti i fili, un esempio de! quale è un disco di iniezione in nylon. Un elemento di presa, che può anche essere costruito di nylon, sporge ed è perpendicolare alla superficie piana affacciata al nucleo, o operativa, del disco di iniezione. L’elemento di presa contiene una colonna e un manico. Un peso sporge da una superficie piana inferiore del disco di iniezione. Il peso preferibilmente ha una forma troncoconica e può essere costruita da un materiale piuttosto denso, come acciaio laminato a freddo. La lunghezza dell’elemento di peso può variare. In alcune applicazioni, tale profondità può essere scelta pari all’altezza di colonna di un successivo gruppo di avvolgimenti di statore da iniettare in un successivo nucleo di statore mediante un secondo estrattore inferiore.

Il primo estrattore può essere usato assieme con noti estrattori e dispositivi di iniezione in parecchie differenti configurazioni. Per esempio, in una combinazione, il primo estrattore può essere accatastato su un secondo estrattore. Il secondo estrattore, può per esempio, essere un estrattore come l’estrattore descritto nel brevetto USA No. 3.845.548 che è ceduto al presente titolare. Più particolarmente, il secondo estrattore può avere una sagoma generalmente a disco con alette formate sulla sua periferia esterna e dimensionate per infilarsi in spazi tra lame adiacenti dell’utensile di iniezione. Un’asta di spinta è collegata ad una superficie inferiore del secondo estrattore.

In una forma di funzionamento e in un particolare procedimento di iniezione per iniettare un avvolgimento ausiliario o di avviamento a quattro poli, un avvolgimento principale a quattro poli e un avvolgimento principale a sei poli, il secondo estrattore inizialmente è ritirato entro l’utensile di iniezione. Una stella a quattro punte di preferenza è posizionata nella faccia operativa del secondo estrattore.

Un gruppo di avvolgimenti ausiliari può quindi essere caricato sulle lame o utensile in modo che i segmenti dell’utensile ausiliario, che si stendono aH’intemo del complesso circolare di lame si estendono anche sulla faccia o superficie operativa del secondo estrattore. Le matasse del gruppo di avvolgimenti principali a sei poli possono essere caricate sull’utensile. Le fiancate delle matasse del gruppo di avvolgimenti principali a sei poli sono distanziate angolarmente e assialmente dalle fiancate delle matasse del gruppo di matasse ausiliarie in modo che almeno alcune delle matasse occupano differenti spazi tra le lame.

Dopo che il gruppo di matasse ausiliarie e il gruppo di matasse principali a sei poli sono posizionati sul complesso circolare di lame come sopra descritto, il primo estrattore sarà mosso al’intemo dell’utensile in modo che un asse centrale dell’estrattore sia sostanzialmente coassiale con l’asse del foro e in modo che la faccia inferiore dell’elemento di peso si appoggi sul secondo estrattore. Il disco di lavoro del primo estrattore sarà distanziato assialmente dalle matasse del gruppo di matasse ausiliarie e del gruppo di matasse principali a sei poli. Il gruppo di matasse principali a quattro poli verrà quindi caricato sull’utensile sopra il primo estrattore.

Dopo che i gruppi di matasse sono stati caricati sull’utensile di iniezione, l’utensile e il nucleo di statore sono allineati relativamente in modo che ciascuna lama dell’utensile si allinei con un dente di statore. L’asta di spinta esercita quindi una forza direttamente contro il secondo estrattore e spinge il primo e il secondo estrattore verso il nucleo di statore. Quando il primo estrattore si muove assialmente entro l’utensile verso il nucleo di statore, la superficie superiore del primo estrattore tocca i segmenti del gruppo di matasse a quattro poli che si estendono allinterno dell’utensile II primo estrattore spinge quindi tale gruppo di matasse a muoversi lungo le lame verso il nucleo di statore. Quando il primo estrattore si muove assialmente attraverso il foro dello statore, i segmenti di matasse a quattro poli sono spinti nelle cave di statore allineate con gli spazi nei quali i segmenti erano confinati originalmente. Il primo estrattore è spinto completamente attraverso il foro di statore in modo che il gruppo di matasse a quattro poli è completamente iniettato nelle cave di statore.

I segmenti di fili delle matasse a quattro poli intrappolati negli spazi tra lame adiacenti non sono impegnati da alette di estrattore danneggianti il filo o l’isolamento durante il procedimento di iniezione.

Dato che il primo estrattore è spinto attraverso l’utensile, la stella a quattro punte segue e tocca i segmenti del gruppo di matasse principali a sei poli posizionato entro il foro di utensile e la superficie seguente del secondo estrattore tocca i segmenti del gruppo di matasse ausiliarie posizionate entro il foro di utensile. Le alette di estrattore del primo estrattore toccano e spingono anche i segmenti di fili del gruppo di matasse a sei poli e il gruppo di matasse ausiliarie che sono intrappolati negli spazi tra adiacenti lame di utensile. Il secondo estrattore e la stella muovono il gruppo di matasse ausiliarie e il gruppo di matasse principali a sei poli verso il nucleo di statore e nelle cave di statore quando la stella e il secondo estrattore si muovono attraverso il foro di statore.

Come risultato delle operazioni sopra descritte, il gruppo di matasse principali a quattro poli è posizionato entro le cave di statore in una posizione più distante dal foro di statore, cioè adiacente agli estremi chiusi dalle cave di statore. Il gruppo di matasse di avvolgimento ausiliario è posizionato radialmente entro le cave in una posizione più vicina, o adiacente, alle aperture di cave presso il foro di statore. Il gruppo di matasse principali a sei poli è posizionato radialmente in una posizione radiale intermedia nelle cave tra il gruppo esterno di matasse principali a quattro poli e il gruppo interno di matasse ausiliarie.

Un procedimento di iniezione, come sopra descritto, è un procedimento di iniezione di matasse ad un passaggio per iniettare, per esempio, parecchi gruppi di matasse in un nucleo di statore per un motore a velocità multipla. Questo può essere eseguito usando forze significativamente minori. Come risultato, il numero e l’estensione delle tacche di pressione formate sui fili delle bobine si crede significativamente ridotto. Ancora, poiché il primo estrattore è senza alette, la possibilità di bloccaggio dei fili negli spazi dell’utensile si crede significativamente ridotta.

Inoltre, il gruppo di matasse ausiliarie può resistere alle forze dirette esercitate dal secondo estrattore, contenente le alette di secondo estrattore, senza essere significativamente danneggiato perché le forze di inserzione associate con il primo estrattore non sono trasmesse attraverso il filo nei gruppi di matasse ausiliarie. Quindi, il valore di tali forze è abbastanza basso in modo che i fili e l’isolamento relativamente sottili delle matasse ausiliarie non sono significativamente danneggiati facendo contatto diretto con le alette di estrattore. Usando tali basse forze, i gruppi di matasse ausiliarie possono essere posizionati adiacenti al foro di statore, che a sua volta, fornisce vantaggi operativi, come sopra spiegato.

In realizzazioni nelle quali il primo estrattore comprende un disco di iniezione fatto di nylon, il primo estrattore è relativamente economico da fabbricare rispetto al costo di fabbricazione associato con noti estrattori di ottone. Ancora, quando la porzione di contatto di bobine del primo estrattore è un disco di iniezione formato di nylon, i costi di manutenzione per tale estrattore sono grandemente ridotti. Inoltre, è evidente che un disco di iniezione di nylon è effettivamente più robusto di noti estrattori alettati di ottone. Inoltre, si osserverà da parte degli esperti nel ramo che poiché il primo estrattore può essere piazzato entro il complesso circolare di lame con letteralmente qualsiasi orientazione angolare rispetto all’utensile, un braccio robotico automatizzato può essere usato per piazzare il primo estrattore entro l’utensile. Come sopra spiegato, tale manipolazione automatizzata non si crede possibile con noti estrattori aventi alette.

Breve descrizione dei disegni

Le figure 1A e 1B sono viste prospettiche e piane, rispettivamente, di un noto estrattore e di una nota stella a quattro punte e la figura 1C è una vista prospettica di una sezione di un foro di statore.

Le figure 2A e 2B sono viste prospettiche e piane, rispettivamente, dell’estrattore mostrato nelle figure 1 A e 1B con una nota stella a sei punte. La figura 3 è una vista prospettica di una realizzazione dell’estrattore utile nell’eseguire l’invenzione in una forma preferita.

La figura 4 è una vista in elevazione, con parti tolte e asportate, dell’apparato di iniezione di matasse realizzante aspetti dell’ invenzione.

La figura 5 è una rappresentazione schematica di parti dell’apparato e degli avvolgimenti di motore e contiene un estrattore ritirato con una stella a quattro punte e tre gruppi di matasse.

La figura 6 è una vista simile alla figura 5, ma di un estrattore nel quale la stella è stata omessa.

La figura 7 è un’illustrazione a schema a blocchi di un sistema di iniezione automatizzata di matasse per iniettare matasse di statore in nuclei di statore per motori a velocità multiple.

Le figure 8A e 8B sono diagrammi di forza in funzione della distanza per un noto procedimento di iniezione e per un procedimento di iniezione usante la disposizione illustrata in figura 5.

La figura 9 è una vista prospettica di una realizzazione alternativa di un estrattore.

La figura 10 è una vista prospettica di uno statore di motore contenente nucleo e matasse di statore.

Descrizione dettagliata

La figura 1 A è una vista prospettica di un noto estrattore 20 avente una nota stella a quattro punte 22 fissata al medesimo mediante un bullone 24. L’estrattore 20 ha una forma generalmente circolare con alette 26 formate alla sua periferia esterna. Una prima superfìcie o superfìcie operativa 28 dell’estrattore e una prima superficie o prima superficie operativa 30 della stella 22 toccano avvolgimenti di statore piazzati sulle lame di un utensile di iniezione (non mostrato) durante il procedimento di iniezione. Delle alette 26 sporgono negli spazi tra lame adiacenti del complesso circolare di lame del dispositivo di iniezione non mostrato.

Come meglio mostrato in figura 1B, delle zone cave 32 della stella 22 definiscono regioni della superficie 28 dell’estrattore 20 che fanno un contatto diretto con un primo gruppo di matasse durante il procedimento di iniezione. La prima superficie 30 della stella 22 tocca porzioni del secondo gruppo di matasse durante il procedimento di iniezione.

Quando l’estrattore 20 e la stella 22 sono usati per iniettare un gruppo di matasse di avvolgimento principale a quattro poli e un gruppo di matasse di avvolgimento di avviamento a quattro poli, l’estrattore 20 e la stella 22 inizialmente sono posizionati in una posizione ritirata nella zona inferiore del complesso circolare di lame dell’utensile di iniezione, come suggerito dalla figura 4. I gruppi di matasse sono prodotti con un equipaggiamento di avvolgimento e piazzati sulle lame dell’equipaggiamento di inserzione di matasse in modo che avvolgimenti dei gruppi di matasse sono posizionati su lame in una posizione assialmente sopra l’estrattore 20 e la stella 22 (come suggerito nelle figure 5 e 6). Tipicamente il gruppo inferiore di matasse è il gruppo di matasse di avviamento a quattro poli e il gruppo superiore di matasse è il gruppo di matasse principali a quattro poli. Porzioni di ciascuna matassa sporgono attraverso spazi tra le lame e i segmenti di ciascuna matassa sporgono o si estendono in una regione interna del complesso circolare di lame che forma l’utensile di iniezione di matasse.

Un nucleo di statore (vedere figura 10) è quindi allineato e piazzato sull’utensile di iniezione in modo che ciascuna lama si allinei con un dente di statore e gli spazi tra lame adiacenti si allineino con cave di statore tra adiacenti denti di statore. Per iniettare le matasse, un’asta di spinta muove l’estrattore 20 e la stella 22 in una direzione per spingere le fiancate dei gruppi di matasse nelle cave di statore.

Delle alette 26 dell’estrattore 20 sono fornite per mettere in contatto le zone di fiancate delle matasse dei gruppi di matasse che giacciono negli spazi tra lame adiacenti. Ancora, le regioni della superficie di estrattore 28 definite da porzioni concave 32 della stella 22 toccano i segmenti delle lame del gruppo di matasse di avviamento che giacciono entro l’interno del complesso circolare di lame. La prima superfìcie 30 della stella 22 tocca i segmenti delle matasse del gruppo di matasse principali che giace nell’intemo del complesso circolare di lame. Quando l’estrattore 20 e la stella 22 toccano le matasse, come sopra descritto e quando l’estrattore e la stella continuano a muoversi, l’estrattore e la stella spingono le matasse a muoversi lungo gli spazi tra le lame verso il nucleo di statore.

Quando l’estrattore 20 comincia a muoversi attraverso il foro di statore del nucleo di statore, le alette 26 dell’estrattore continuano a toccare le porzioni di matasse negli spazi tra le lame e spingono tali porzioni di matasse nelle cave di statore. Quando le porzioni di matasse sono completamente iniettate nelle cave di statore, l’estrattore 20 e la stella 22 sono ritirati e il nucleo di statore “caricato” o “avvolto” viene tolto dall’utensile.

La figura 1C illustra un nucleo di statore 34 avente porzioni di fili di avvolgimento 36A, 36B e 36C iniettate in cave 38A, 38B e 38C rispettivamente. Delle tacche di pressione, come le tacche generalmente indicate con 40A, 40B e 40C si credono formate in o stabilite su fili di avvolgimento 36A, 36B e 36C da alette 26 dell’estrattore 20. Si dovrebbe capire, ovviamente, che differenti condizioni di funzionamento ed estrattori possono creare tacche di pressione aventi altri aspetti.

La figura 2A è una vista prospettica di un estrattore 20 avente una nota stella a sei punte 42 fissata al medesimo mediante un bullone 44. La stella a sei punte 42 contiene una prima superficie 46 che tocca segmenti di un gruppo di matasse durante il procedimento di iniezione di matasse. La figura 2B è una vista piana dall’alto dall’estrattore 20 e della stella 42 a sei punte. Come meglio visto in figura 2B, la stella 42 a sei punte contiene zone concave 48. Le zone concave 48 definiscono zone di una prima superficie 28 dell’estrattore che fanno contatto diretto con un gruppo di matasse durante il procedimento di iniezione di matasse.

La stella 22 a quattro punte illustrata nelle figure 1A e 1B viene utilizzata quando un gruppo di matasse avente quattro matasse è l’ultimo gruppo di matasse da iniettare, nel solo passaggio nelle cave di statore. La stella a sei punte 42, d’altra parte, è utilizzata quando l’ultimo gruppo di matasse da iniettare, mediante l’estrattore 20 ha sei matasse.

L’estrattore 20 con la stella 22 o 42 è stato largamente usato per iniettare matasse nei nuclei di statore per motori a velocità singola. Tipicamente, come sopra spiegato, vengono iniettati due gruppi di matasse, in un passaggio, usando l’estrattore 20 e una stella 22 a quattro punte o una stella 42 a sei punte. Benché sembri che le tacche di pressione vengano formate invariabilmente sui fili dei gruppi di matasse durante tale iniezione, il numero e l’estensione di tali tacche di pressione e il danno ai fili ad esse associati di solito sono entro limiti accettabili.

Sono stati fatti dei tentativi di usare l’estrattore 20 e la stella 22 per iniettare, in un solo passaggio, tre o più gruppi di matasse in un nucleo di statore per un motore a velocità multiple. Le forze richieste per iniettare tali gruppi di matasse nelle cave di statore, tuttavia, sono estremamente alte e portano a danni inaccettabili agli avvolgimenti. Come risultato si utilizza tipicamente un procedimento di iniezione a due passaggi, come sopra descritto, per l’iniezione di due gruppi e più gruppi di matasse.

L’estrattore 50 mostrato in figura 3 rimedia a parecchie degli svantaggi e inconvenienti di estrattori noti, particolarmente rispetto all’iniezione in un solo passaggio di più di due gruppi di matasse nelle cave di statore di un nucleo di statore. L’estrattore 50 contiene un disco di iniezione 52 avente una prima superficie operativa 54 che definisce uno spallamento continuo curvo 55 di iniezione attorno alla sua periferia esterna. Un manico 56 sporge dalla superficie 54 e contiene una colonna 58 e un elemento di presa 60. Un elemento di peso 62 sporge da una seconda superficie 64 del disco 52. L’elemento di peso 62 può essere in parecchie forme geometriche ma viene mostrato con una sagoma generalmente troncoconica.

Il disco 52 e il manico 56 possono essere costruiti di qualsiasi opportuno materiale come, per esempio, plastica, ottone, legno, metallo, ecc.. Il disco 52, di preferenza, benché forse non necessariamente, è formato da un materiale che è piu tenero dell’ isolamento del filo da avvolgimenti da iniettare mediante il disco 52. Nella realizzazione preferita, il disco 52 e il manico 56 sono fatti di nylon e lavorati usando un tornio. Il disco 52 e il manico 56 potrebbero, alternativamente essere formati usando un procedimento di stampaggio. L’elemento di peso 62 può avere parecchie altre sagome ed essere costruito di parecchi materiali. Nella realizzazione preferita, l’elemento di peso 62 è formato da acciaio laminato a freddo. Il manico 56 e l’elemento di peso 62 sono attaccati al disco 52 mediante un bullone 66 che si estende attraverso aperture allineate nel manico 56, nel disco 52 e nellelemento di peso 62. Alternativamente, si potrebbe usare un adesivo per formare tale collegamento.

In figura 4 viene illustrato un dispositivo 68 di iniezione di matasse con alcune parti asportate. Il dispositivo 68 contiene un elemento inferiore di custodia 70. L’utensile di iniezione di matasse nella forma di lame allungate 72 sporge dalla parte superiore 74 della custodia 70. Le lame 72 sono formate in un complesso circolare. Degli spazi 66 sono definiti tra lame adiacenti 72. Ulteriori dettagli riguardanti il dispositivo 68 vengono esposti, per esempio, nel brevetto USA No. 3.949.464, la cui intera descrizione è qui incorporata per riferimento. In figura 4, alcune lame 72 sono asportate allo scopo di illustrare meglio un complesso di estrattore 78. Ancora, nessun gruppo di lame è mostrato in figura 4.

Il complesso di estrattore 78 contiene un primo estrattore 50. Nella realizzazione preferita, il gioco o tolleranza tra la periferia esterna del disco 54 del primo estrattore 50 e la periferia interna del complesso circolare di lame 72 di preferenza non è maggiore di circa metà del diametro del filo di diametro minimo che verrà iniettato dal primo estrattore 50.

Il complesso di estrattore 78 contiene una stella a quattro punte 80 e un secondo estrattore 82. La stella a quattro punte 80 e il secondo estrattore 82 sono identici all’estrattore 20 e alla stella 22 illustrata nelle figure 1A e 1B. Si vedrà che il secondo estrattore contiene delle alette 84 che sporgono in spazi 76 tra lame adiacenti 72. Il secondo estrattore 82 contiene anche una prima superfìcie operativa 86. La stella 80 e il secondo estrattore 82 sono fissati tra di loro mediante un bullone 88. Una seconda superficie inferiore 90 dell’elemento di peso 62 si appoggia sulla stella 80. Un distanziatore (non mostrato) sarebbe posizionato tra la stella 80 e l’elemento di peso 62.

Una pinza 92 mostrata a tratteggio, forma parte di una macchina automatica di prelievo e piazzamento (non mostrata). La pinza 92 contiene primi e secondi bracci 94A e 94B, rispettivamente. I bracci 94A e 94B sono configurati per afferrare l’elemento di pinza 60 del manico 56, come qui avanti descritto in maggior dettaglio. La figura 5 è utile nello spiegare il procedimento di iniettare gruppi di matasse con un complesso di matasse 78 e il dispositivo 68, e mostra un primo, un secondo e un terzo gruppo di matasse 96, 98 e 100 caricati su lame 72 del dispositivo 68. Il primo gruppo di matasse 96 è posizionato adiacente alla prima superficie 54 del primo estrattore 50. Il secondo gruppo di matasse 98 è posizionato adiacente ad una prima superfìcie 102 della stella a quattro punte 80. Il terzo gruppo di matasse 100 è posizionato adiacente alle zone della prima superfìcie 86 del secondo estrattore 82 definite dalle zone concave 104 della stella 80, il primo gruppo di matasse 96 può avere quattro matasse di avvolgimento principale, il secondo gruppo di matasse 98 può avere sei matasse di avvolgimento principale e il terzo gruppo 100 può avere quattro matasse di avvolgimento di avviamento o ausiliario.

Si capirà da parte degli esperti nel ramo e considerando la figura 5 che il terzo gruppo di matasse 100 è prima caricato sulle lame 72 in modo che i segmenti delle matasse del terzo gruppo 100 sporgano o si estendono sull’intemo del complesso circolare di lame 72. Tali segmenti sono anche annidati o allineati per contatto con una superficie superiore od operativa 86 del secondo estrattore 82.

Il secondo gruppo di matasse 98 è quindi caricato sulle lame 72. Le matasse del secondo gruppo 98 sono spostate angolarmente e assialmente rispetto alle matasse del terzo gruppo 100. Tipicamente, gli spazi tra le lame occupate dal terzo gruppo 100 di matasse non sono occupate dal secondo (o primo) gruppo 98 (o 96) e viceversa. I segmenti delle matasse del secondo gruppo 98 sorgono o si estendono all’interno del complesso circolare di lame 72. Tali segmenti sono anche allineati per contatto con la superficie superiore 102 della stella 80.

Dopo che il terzo gruppo di lame 100 e il secondo gruppo di lame 98 sono caricate sul complesso circolare di lame 72, come sopra descritto, il primo estrattore 50 è abbassato nel complesso circolare di lame 72 in modo che l’asse verticale del disco di iniezione di nylon 52 è sostanzialmente coassiale con l’asse verticale del complesso circolare di lame 72. L’elemento di peso 62 del primo estrattore 50 si appoggia sulla superficie superiore 102 della stella a quattro punte 80. Il disco di iniezione 52 del primo estrattore 50 è assialmente sopra le matasse dei gruppi di matasse 98 e 100. Il primo gruppo di matasse 96 è quindi caricato sugli estremi liberi delle lame 72.

Allo scopo di iniettare gruppi di matasse 96, 98 e 100 in un nucleo di statore (non mostrato), un nucleo di statore è allineato con il dispositivo di iniezione 68 in modo che ciascuna lama 72 si allinea con un dente di statore e gli spazi 76 si allineano con le cave di statore. Un’asta di spinta (non mostrata) si estende attraverso l’elemento di custodia 70 e si collega al secondo estrattore 82 e spinge il complesso di estrattore 78 in una direzione per piazzare il gruppo di matasse 96 sul nucleo di statore. Quando il primo estrattore 50 si muove assialmente entro le lame 72, lo spallamento 55 e la superficie 52 toccano i segmenti del gruppo di matasse 96 che sporgono e si estendono all’interno del complesso circolare di lame 72. Il disco di iniezione 52 spinge il primo gruppo di matasse 96 a muoversi lungo le lame 72 verso il nucleo di statore.

Il disco di iniezione 52 non tocca fisicamente quelle porzioni delle matasse del primo gruppo di matasse 96 che giacciono negli spazi 76 delle lame adiacenti 72. Un disco di iniezione 52 si muove attraverso il foro di rotore del nucleo di statore, le porzioni di primo gruppo di matasse 96 negli spazi 76 sono spinte nelle rispettive cave allineate di statore. Il disco di iniezione 52 del primo estrattore è spinto completamente attraverso il foro di statore in modo che il primo gruppo di matasse 96 sia completamente iniettato nelle cave di statore.

Quando il primo estrattore 50 si muove lungo il complesso di lame 72, come sopra descritto, la stella a quattro punte 80 e il secondo estrattore 82 si muovono pure lungo le lame. La stella a quattro punte 80 muove i segmenti del secondo gruppo di matasse 98 e la superficie superiore 86 del secondo estrattore 82 muove i segmenti del terzo gruppo di matasse 100. Delle alette 84 del secondo estrattore 82 toccano e muovono le porzioni del secondo e terzo gruppo di matasse 98 e 100 che giacciono negli spazi 76. Il secondo estrattore 82 e la stella 80 obbligano il secondo e terzo gruppo di matasse 98 e 100 a muoversi assialmente lungo le lame 72 verso il nucleo di statore. Il secondo e terzo gruppo di matasse 98 e 100 sono iniettati nelle cave di statore quando la stella 80 e il secondo estrattore 82 si muovono attraverso il foro di rotore.

Come risultato dell’operazione di iniezione sopra descritto, il primo gruppo 96 di matasse principali è posizionato sul nucleo di statore, entro la cave di statore in una posizione radiale più distante via dal foro di statore, cioè al fondo o estremo chiuso delle cave di statore. Il terzo gruppo di matasse 110 sarà posizionato entro le cave di statore in una posizione radialmente più vicina o adiacente al foro di statore. Il secondo gruppo di matasse 98 è posizionato nelle cave di statore in una posizione intermedia tra il primo gruppo 96 di matasse principali e il terzo gruppo di matasse 100.

Il procedimento di iniezione di gruppi di matasse ad un passaggio sopra descritto può essere eseguito usando forze significativamente inferiori, almeno rispetto alle forze richieste con un particolare noto complesso estrattore di iniezione. A causa di tali forze inferiori, il numero e l’estensione delle tacche di pressione formate sui fili delle matasse a causa delle alette 44 può essere significativamente ridotto. Ancora, poiché il disco di iniezione 52 non ha alette, non solo le tacche di pressione sono virtualmente eliminate, ma la possibilità di bloccaggio tra il disco di iniezione 52 e le matasse del primo gruppo 96 di matasse principali iniettato da tale disco 52 si crede che sia significativamente ridotta, se non interamente eliminata.

Un vantaggio un poco sorprendente e inaspettato risulta anche a causa delle forze significativamente minori che vengono usate. Il vantaggio è che il terzo gruppo di matasse 100 può essere il gruppo di matasse di avvolgimenti di avviamento dato che la minaccia di danni al filo provocata da eccessive forze di iniezione è stata superata.

In particolare, come sopra descritto, il terzo gruppo 100 di matasse è posizionato entro le cave di statore in una posizione radiale più vicina o adiacente al foro di statore. Il posizionamento delle matasse di avvolgimenti di avviamento adiacenti al foro di rotore fornisce certi vantaggi operativi come sopra trattato. Poiché si richiedono solo basse forze per iniettare tali gruppi di matasse, il filo e l’isolamento formante le matasse di avvolgimento di avviamento possono resistere alle forze dirette esercitate durante l’iniezione a passaggio singolo da parte del secondo estrattore 82, contenente seconde alette di estrattore 84, senza essere significativamente danneggiati.

Inoltre, quando il disco di iniezione 52 è costruito di nylon, il disco 52 è relativamente economico da fabbricare rispetto al costo di fabbricazione associato con i noti estrattori di ottone. Ancora, i costi di manutenzione per tale disco di iniezione 52 sono ridotti e un disco di iniezione in nylon sembra che sia di vita inaspettatamente maggiore e più robusto rispetto all’estrattore di ottone 20 avente alette 26.

La stella 80, ovviamente, non deve necessariamente essere usata con il complesso di estrattore 78. Per esempio una stella a sei punte 42 illustrata nelle figure 2A e B potrebbe essere usata al posto della stella a quattro punte 80. Inoltre, si potrebbe usare nessuna stella, come mostrato in figura 6. La figura 6 illustra un complesso 104 di iniezione di matasse che contiene un primo estrattore 50 e un secondo estrattore 82. Rispetto al complesso 78 illustrato in figura 5, nel complesso 104, è stata tolta la stella a quattro punte 80. Un distanziatore (non mostrato) potrebbe essere posizionato tra l’elemento di peso 62 e l’estrattore 82. Con il complesso 104, il secondo gruppo di matasse 98 si appoggia sul terzo gruppo di matasse 100 piuttosto che essere separato dal terzo gruppo di matasse 100 dalla stella 80. Questa configurazione può essere usata in alcuni procedimenti di iniezione dove è accettabile avere il terzo gruppo di matasse 100 sostenente alcune forze addizionali contro il secondo gruppo di matasse 98 durante il procedimento di iniezione di matasse.

Con le svariate configurazioni sopra trattate, poiché il primo estrattore 50 può essere piazzato in qualsiasi orientazione angolare entro il foro definito dal complesso circolare di lame 72, si può usare un braccio robotico automatizzato per piazzare il primo estrattore 50 entro il foro. Come sopra spiegato, e con noti estrattori aventi alette, tale piazzamento automatico non si è creduto possibile prima d’ora. Il primo estrattore 50, tuttavia, non ha alette e non deve essere orientato entro il complesso circolare di lame a qualsiasi particolare orientazione angolare. L’uso del primo estrattore 50, perciò, consente una completa automazione di un procedimento di iniezione di matasse utilizzando doppi estrattori, anche se si iniettano più di due matasse in un nucleo di statore.

La figura 7 illustra una realizzazione di un complesso di iniezione di matasse completamente automatizzato in forma di schema a blocchi. Il sistema 150 comprende un primo convogliatore 152 che si estende tra un primo pallet 154 per nuclei di statore (non mostrati) e un secondo pallet 156 per immagazzinare nuclei di statore “caricati” o “avvolti” successivamente airiniezione di matasse. I lamierini formanti il nucleo sono compressi in una stazione 158 di compressione di nucleo per assicurare che non ci siano traferri tra lamierini formanti tali nuclei. Una sezione 160 di esame e di rigetto è fornita per assicurare che le cave e i denti di ciascun nucleo siano opportunamente allineati. L’isolamento di nucleo è caricato nelle cave di statore in una stazione 162 di iniezione di cave. L’isolamento viene quindi verificato in una stazione 164 di verifica e rigetto di isolamento di cave. Le matasse vengono iniettate nel nucleo di statore in una stazione di iniezione di matasse 166. Una volta che i gruppi di matasse sono iniettati nel nucleo, il nucleo di statore “caricato” si muove quindi lungo il convogliatore 152 verso il secondo pallet 156 dove i nuclei di statore “caricati” sono tolti dal convogliatore 152 sul secondo pallet 156.

Un convogliatore 168 a maglia chiusa viene impiegato per fornire dispositivi di iniezione alla stazione 166. Il convogliatore 168 funziona per muovere dei dispositivi di iniezione in direzione generalmente oraria. Le stazioni di avvolgimento 170 A-D sono posizionate in posizioni distanziate lungo il convogliatore 168 a maglia chiusa. Un fabbricatore di cunei 172 è pure fornito lungo il convogliatore 168 a maglia chiusa, appena prima della stazione di iniezione 166. Le stazioni di avvolgimento 170 A-D e il fabbricatore di cunei 172 sono noti nella tecnica e sono disponibili commercialmente, per esempio, presso la Advance Machine and Tool Corp., Fort Wayne, Indiana e Statomat Special Machines Ine. Charlotte, North Carolina.

Una tramoggia 174 di guida di estrattori si estende dalla stazione di iniezione 166 ad una posizione tra stazioni di avvolgimento 170C e 170D. La tramoggia 174 ha una forma sostanzialmente a sezione di U con l’estremo aperto della tramoggia 174 affacciato vero l’alto. Macchine automatiche di “prelievo e piazzamento “ (non mostrate) che sono note, sono posizionate ad entrambi gli estremi della tramoggia 174 di guida di estrattori.

Rispetto al procedimento di caricare un dispositivo di iniezione 68 con i gruppi di matasse e con riferimento iniziale alla stazione di iniezione 166, un utensile di iniezione vuoto o “non caricato” 68 passa sul convogliatore a maglia chiusa 168 alla prima stazione 170A di avvolgimento di matasse. Un secondo estrattore 80 è già contenuto entro la sezione inferiore del complesso circolare di lame 72. Tuttavia, il primo estrattore 50 è posizionato nella tramoggia 174 tra le stazioni di avvolgimento 170C e 170D. Il primo gruppo di matasse 100 è formato nella stazione di avvolgimento 170 A e caricato sulle lame 72 dell’utensile di iniezione. Il dispositivo di iniezione 68 quindi viaggia sul convogliatore 168 alla stazione di avvolgimento 170B o 170C. Il secondo gruppo di matasse 98 è formato nelle stazioni 170B o 170C e caricato sulle lame 72 del dispositivo di iniezione di matasse, ma assialmente sopra il secondo estrattore 82. Entrambe le stazioni 170B e 170C sono usate per formare i secondi gruppi di matasse allo scopo di ridurre il tempo complessivo richiesto per caricare una serie di dispositivi di iniezione 68.

Dopo che il secondo gruppo di bobine 98 è stato caricato sulle lame 72, l’estrattore 50 è caricato sull’utensile. Più particolarmente, una convenzionale macchina di prelievo e piazzamento (non mostrata) preleva il primo estrattore 50 dalla tramoggia 174 di guida di estrattori e piazza l’estrattore 50 nell’interno delle lame 72, sulla sommità del secondo estrattore 82, come qui sopra descritto. L’elemento di peso 62 aiuta ad assicurare che l’estrattore 50 discenderà verticalmente dalla pinza di prelievo e piazzamento e, in effetti, “cade” entro l’utensile. La lunghezza dell’elemento di peso 62 è almeno uguale all’altezza di colonna del secondo e terzo gruppo di matasse 98 e 100 in modo che il disco di iniezione 52 è assialmente al di sopra di tali gruppi di matasse. Per facilitare l’assicurazione che il disco 52 sia assialmente sopra i gruppi di matasse, come sopra descritto e prima di caricare l’estrattore 50 nell’utensile, il secondo e terzo gruppo di matasse 98 e 100 può essere compresso sul secondo estrattore 82 ad una stazione di compressione (non mostrata). Per esempio, la stazione di compressore può contenere un disco di compressione avente un diametro minore del diametro del foro definito dal complesso circolare di lame 72. Il disco di compressione può essere inserito, nella stazione di compressione, entro il foro di utensile e preme il secondo e terzo gruppo di matasse assialmente in basso verso il secondo estrattore 82. Il disco di compressione può quindi essere ritirato dal foro e il dispositivo di iniezione 68 è ora pronto per avere l’estrattore 50 caricato nel medesimo, come sopra descritto.

Il dispositivo di iniezione 68 quindi procede, sul convogliatore 168, alla stazione di avvolgimento 170D dove il primo gruppo di matasse 96 è caricato sulle lame 72 e assialmente sopra il disco di iniezione di matasse 52 del primo estrattore 50. Il dispositivo di iniezione 68 si muove quindi sul convogliatore 168, verso il preparatore di cunei 172 dove i cunei isolanti di chiusura di cave sono caricate sul dispositivo 68. Il dispositivo di iniezione 68 quindi si muove sul convogliatore 168 alla stazione di iniezione 166. Alla stazione di iniezione 166, il dispositivo di iniezione 68 è allineato con un nucleo di statore e gruppi di matasse 96, 98 e 110 sono iniettati nel nucleo di statore nel modo qui sopra descritto. Una volta che le matasse sono completamente iniettate nel nucleo di statore, il manico del primo estrattore sporge sopra la sommità del nucleo di statore, donde una macchina di prelievo e piazzamento (non mostrata) afferra il manico del primo estrattore 50 e rimuove il primo estrattore 50 dallo statore e dal dispositivo di iniezione 60. Il primo estrattore 50 è quindi piazzato dalla macchina di prelievo e piazzamento nella tramoggia 174 di guida di estrattore e il primo estrattore 50 scorre in basso nella tramoggia di guida 174 all’estremo della tramoggia 174 tra le stazioni 170C e 170D, pronto ad essere piazzato in un altro gruppo di utensili di iniezione.

Particolarmente rispetto alle forze richieste per iniettare i gruppi di matasse in un nucleo di statore, le figure 8A e 8B sono diagrammi di forze in funzione della distanza illustranti le forze esercitate dall’asta di spinta quando inietta gruppi di matasse con un noto complesso di estrattore e con il complesso di estrattore 78 (figura 4), rispettivamente. In particolare, la figura 8 A illustra le forze esercitate dall’asta di spinta per muovere un complesso di estrattore avente un estrattore 20 e una stella a quattro punte 22, come mostrato in figura 1A. La configurazione era la seguente: l’estrattore 20, gruppo di matasse di avviamento a quattro poli, stella a quattro punte 22, gruppo di matasse principali a sei poli e gruppo di matasse principali a quattro poli. Come mostrato in figura 8A, il valore della forza richiesta per eseguire tale iniezione aveva un picco a circa 16435 N (3700 libre). Tale alto valore di forza può provocare danni ai fili formanti le matasse di statore compresa la formazione di tacche di pressione su tali fili: Come prima d’ora descritto, le conseguenze di formazione di tali tacche di pressione sono altamente indesiderabili.

La figura 8B illustra le forze esercitate dall’asta di spinta contro un complesso di estrattore comprendente un primo estrattore 50 avente un disco di iniezione 52 di nylon. La configurazione era la seguente: l’estrattore 20, gruppo di matasse di avviamento a quattro poli, stella a quattro punte 22, gruppo di matasse principali a sei poli, primo estrattore 50 e gruppo di matasse principali a quattro poli. Come mostrato in figura 8B il valore della forza richiesta per iniettare i gruppi di matasse nel nucleo di statore ha un picco a meno di 3109 N (700 libbre). Questo è meno del 20% o almeno cinque volte meno del valore di forza di picco richiesto per iniettare il gruppo di matasse identicamente configurato usando il noto complesso estrattore considerato in figura 8A.

Tale riduzione di forza è particolarmente significativa rispetto a consentire un’iniezione in un solo passaggio di più di due gruppi di matasse in un nucleo di statore. In aggiunta, tale riduzione di forza può ridurre il numero e l’estensione delle tacche di pressione formate sui fili delle matasse. Come sopra spiegato, riducendo il numero e l’estensione di tali tacche di pressione si riduce la possibilità di guasti di campo.

La figura 9 illustra una realizzazione alternativa di un estrattore 200. L’estrattore 200 potrebbe, per esempio essere usato nel complesso 78 al posto del secondo estrattore 82 e della stella 80. L’estrattore 200 potrebbe anche essere usato da solo per iniettare 1, 2 o più gruppi di matasse in un nucleo di statore.

L’estrattore 200 comprende un disco di iniezione 202 e una porzione generalmente cilindrica 204. Il disco 202 è assicurato alla porzione 204 mediante bulloni 206A-C. Le alette 208 sono formate ad una sezione inferiore della porzione cilindrica 204. Le alette 208 sono sostanzialmente ridotte di lunghezza assiale rispetto alla lunghezza assiale delle alette 26 dell’estrattore 20 illustrato in figura 1A. Le alette 208 hanno meno superficie di contatto per toccare le lame 72 del dispositivo di iniezione 68. Riducendo tali superfici di contatto, la quantità di attrito tra alette 206 e lame 72 si crede sostanzialmente ridotta. Tale configurazione aiuta nel ridurre anche ulteriormente anche la quantità di forza richiesta per iniettare matasse in un nucleo di statore.

Nel funzionamento, quando l’estrattore 200 si muove attraverso il foro del dispositivo di iniezione verso il nucleo di statore, la superficie superiore del disco di iniezione 202 tocca i segmenti dei gruppi di matasse che si estendono attraverso il foro del complesso circolare di lame. Lo spallamento 201 impegna i segmenti di filo quando questi escono dagli spazi tra le lame 72. Le alette 208 toccano porzioni dei gruppi di matasse che sporgono attraverso gli spazi 76 di lame adiacenti.

La figura 10 è una vista prospettica di uno statore 220 che contiene un nucleo di statore 222 formato da una pluralità di lamierini tenuti assieme da fermagli 224 (solo un fermaglio 224 è visibile in figura 10). I gruppi di matasse 226A-C sono stati iniettati nel nucleo 222. Più particolarmente, dei denti 228 del nucleo 222 sporgono radialmente e definiscono un foro 230. Delle cave 232 tra denti adiacenti 228 si estendono radialmente all’esterno del foro 230. Gli estremi dei denti 228 e gli estremi aperti delle cave 232 definiscono la periferia del foro 230. Gruppi di bobine 226A-C sono inseriti in prescelte cave 232.

Dalla precedente descrizione di parecchie realizzazioni della presente invenzione è evidente che sono raggiunti gli scopi dell’invenzione. Benché l’invenzione sia stata descritta e illustrata in dettaglio, si capisce chiaramente che la medesima è intesa solo come illustrazione ed esempi e non deve essere presa come limitazione. Di conseguenza, lo spirito e il campo dell’ invenzione devono essere limitati solo dai termini delle allegate rivendicazioni.

Claims (55)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per iniettare una pluralità di gruppi di matasse nel nucleo magnetico di una macchina elettrica rotante, ciascun gruppo di matasse avendo una o più matasse, lo statore avendo un foro centrale e una pluralità di denti distanziati attorno al foro centrale con una cava tra denti adiacenti estendentesi radialmente all’esterno dal foro, detto apparato di iniezione comprendendo una pluralità di lame allungate definenti spazi disposte in un complesso circolare, dette lame configurate per avere i gruppi di matasse piazzate sulle medesime in modo che porzioni di ciascuna delle matasse sono posizionati in spazi tra quelle adiacenti delle lame e segmenti di ciascuna delle matasse si estendono attraverso l’interno di detto complesso circolare di lame, detto apparato comprendendo inoltre un complesso di estrattore mobile assialmente entro detto complesso circolare di lame, detto complesso di estrattore comprendendo un primo estrattore, detto primo estrattore comprendendo un disco avente un diametro minore del diametro di detto complesso circolare di lame, una prima superficie di detto primo estrattore configurata per toccare il segmento di almeno una delle matasse che sporge attraverso l’interno di detto complesso circolare di lame e per muovere la matassa assialmente lungo dette lame senza toccare le porzioni della matassa negli spazi tra dette lame.
2. 2. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 1, nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di peso, una prima superficie di detto elemento di peso essendo sostanzialmente adiacente ad una seconda superficie di detto disco, detta seconda superfìcie di detto disco essendo opposta a detta prima superficie di detto disco.
3. 3. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 2, nel quale dette prime e seconde superfici di detto disco di detto primo estrattore sono sostanzialmente piane.
4. 4. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 1, nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di presa sporgente da detta prima superficie di detto primo estrattore.
5. 5. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 4, nel quale detto elemento di presa di detto primo estrattore comprende un manico configurato per essere afferrato da una pinza di una macchina automatica di prelievo e piazzamento.
6. 6. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 1, nel quale detto disco di detto primo estrattore è formato di nylon.
7. 7. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 1 nel quale la periferia esterna di detto disco e la periferia interna di detto complesso circolare di lame sono separate da meno di circa la metà del diametro del filo formante le matasse.
8. 8. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 1 nel quale detto complesso di estrattore comprende inoltre un secondo estrattore, detto secondo estrattore avendo una sezione generalmente circolare, detto secondo estrattore comprendendo una pluralità di alette distanziate radialmente ad una circonferenza esterna di detto secondo estrattore, ciascuna di dette alette sporgendo in uno degli spazi tra appendici adiacenti.
9. 9. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 8 nel quale detto secondo estrattore contiene una superficie di forma troncoconica configurata per toccare un segmento di almeno una matassa che sporge attraverso l’interno di detto complesso circolare di lame e per muovere la matassa assialmente lungo dette lame, dette alette di detto secondo estrattore toccando porzioni della matassa negli spazi tra dette lame.
10. 10. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 8 nel quale detto secondo estrattore è formato di ottone.
11. 11. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 8 nel quale detto secondo estrattore comprende una prima superficie configurata per toccare un segmento di almeno una matassa che sporge attraverso l’interno di detto complesso circolare di lame.
12. 12. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 11 nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di peso, una prima superficie di detto elemento di peso essendo sostanzialmente adiacente ad una seconda superfìcie di detto disco, detta seconda superficie di detto disco essendo opposta a detta prima superficie di detto disco.
13. 13. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 12 nel quale una seconda superficie di detto elemento di peso è sostanzialmente adiacente a detta prima superfìcie di detto secondo estrattore.
14. 14. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 12 nel quale una stella di inserzione di matasse è montata su detto secondo estrattore su detta sua prima superficie e una seconda superfìcie di detto elemento di peso è sostanzialmente adiacente ad una prima superficie di detta stella di inserzione di matasse.
15. 15. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 14, nel quale detta stella di inserzione di matasse ha quattro punte.
16. 16 Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 14, nel quale detta stella di inserzione di matasse ha sei punte.
17. 17. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 8, nel quale detto secondo estrattore ha una lunghezza assiale e ciascuna di dette alette si estende sostanzialmente sull’intera lunghezza assiale di detto secondo estrattore.
18. 18. Apparato di iniezione secondo la rivendicazione 8 nel quale detto secondo estrattore ha una lunghezza assiale e ciascuna di dette alette ha una lunghezza assiale sostanzialmente minore della lunghezza assiale di detto secondo estrattore.
19. 19. Estrattore per iniettare, da un dispositivo di iniezione, una pluralità di gruppi di matasse in un nucleo di statore di una macchina elettrica rotante, il dispositivo di iniezione avendo una pluralità di lame allungate definenti spazi disposte in un complesso circolare, le lame configurate per avere i gruppi di matasse piazzati sulle medesime in modo che prime porzioni di ciascuna delle matasse sono ricevute in rispettivi spazi tra le lame e segmenti di ciascuna delle matasse sporgono attraverso l' interno del complesso circolare di lame, detto estrattore comprendendo un disco avente un diametro minore del diametro di detto complesso circolare di lame, una prima superficie di detto estrattore configurata per toccare almeno una parte del segmento di almeno una delle matasse che sporge attraverso l’interno del complesso circolare di lame e muovere la matassa assialmente lungo le lame senza toccare le prime porzioni delle matasse posizionate negli spazi tra le lame.
20. 20. Estrattore secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre un elemento di peso, una prima superficie di detto elemento di peso essendo sostanzialmente adiacente ad una seconda superficie di detto disco, detta seconda superficie di detto disco essendo opposta a detta prima superficie di detto disco.
21. 21. Estrattore secondo la rivendicazione 20, nel quale detta prima e seconda superficie di detto disco sono sostanzialmente piane.
22. 22. Estrattore secondo la rivendicazione 19 comprendente inoltre un elemento di presa sporgente da detta prima superficie.
23. 23. Estrattore secondo la rivendicazione 22, nel quale detto elemento di presa comprende un manico configurato per essere afferrato da una pinza di una macchina automatica di prelievo e piazzamento.
24. 24. Estrattore secondo la rivendicazione 19, nel quale detto disco di detto primo estrattore è formato di nylon.
25. 25. Estrattore secondo la rivendicazione 19, nel quale la periferia esterna di detto disco e la periferia interna del complesso circolare di lame sono separate da meno di circa metà del diametro del filo formante la matassa che deve essere iniettata da detto estrattore.
26. 26. Complesso di estrattore per iniettare da un dispositivo di iniezione una pluralità di gruppi di matasse in un nucleo di statore di una macchina elettrica rotante, il dispositivo di iniezione avendo una pluralità di lame allungate definenti degli spazi disposte in un complesso circolare, le lame configurate per avere i gruppi di matasse piazzate sulle medesime in modo che porzioni di ciascuna delle matasse sono ricevute in spazi rispettivi tra le lame e segmenti di ciascuna delle matasse si estendono attraverso l’interno del complesso circolare di lame, detto complesso di estrattore comprendendo un primo estrattore, detto primo estrattore comprendendo un disco avente un diametro minore del diametro di detto complesso circolare di lame, una prima superficie di detto primo estrattore configurata per toccare un segmento di almeno una delle matasse che si estende attraverso lintero di detto complesso circolare di dette lame e per muovere la matassa assialmente lungo dette lame senza toccare le porzioni della matassa negli spazi tra dette lame.
27. 27. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26 nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di peso, una prima superficie di detto elemento di peso essendo sostanzialmente adiacente ad una seconda superfìcie di detto disco, detta seconda superficie di detto disco essendo opposta a detta prima superficie di detto disco.
28. 28. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 27, nel quale detta prima e seconda superficie di detto disco di detto primo estrattore sono sostanzialmente piatte.
29. 29. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26 nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di presa sporgente da detta prima superficie di detto primo estrattore.
30. 30. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 29 nel quale detto elemento di presa di primo estrattore comprende un manico configurato per essere afferrato da una pinza di una macchina automatica di prelievo e piazzamento.
31. 31 . Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26, nel quale detto disco di detto primo estrattore è formato di nylon.
32. 32. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26 nel quale la periferia esterna di detto disco e la periferia interna del complesso circolare delle lame sono separate da meno di circa la metà del diametro del filo formante le matasse.
33. 33. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26 comprendente inoltre un secondo estrattore, detto secondo estrattore avendo una forma di sezione generalmente circolare, detto secondo estrattore comprendendo una pluralità di alette distanziate radialmente ad una circonferenza esterna di detto secondo estrattore, ciascuna di dette alette sporgendo in uno di detti spazi tra appendici adiacenti.
34. 34. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 33 nel quale detto secondo estrattore contiene una superficie di forma troncoconica configurata per toccare un segmento di almeno una matassa che sporge attraverso l' interno di detto complesso circolare di lame e per muovere la matassa assialmente lungo dette lame, dette alette di detto secondo estrattore toccando porzioni della matassa negli spazi tra dette lame.
35. 35. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 33 nel quale detto secondo estrattore è formato di ottone.
36. 36. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 26 nel quale detto secondo estrattore comprende una prima superficie configurata per toccare un segmento di almeno una matassa che si estende attraverso l’interno di detto complesso circolare di dette matasse.
37. 37. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 36 nel quale detto primo estrattore comprende inoltre un elemento di peso, una prima superficie di detto elemento di peso essendo sostanzialmente adiacente ad una seconda superficie di detto disco, detta seconda superficie di detto disco essendo opposta a detta prima superfìcie di detto disco.
38. 38. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 36 nel quale una seconda superficie di detto elemento di peso è sostanzialmente adiacente a detta prima superficie di detto secondo estrattore.
39. 39. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 36 nel quale una stella di inserzione di matasse è montata su detto secondo estrattore su detta sua prima superficie e una seconda superficie di detto elemento di peso è sostanzialmente adiacente ad una prima superficie di detta stella di inserzione di matasse.
40. 40. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 39 nel quale detta stella di inserzione di matasse ha quattro punte.
41. 41. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 39 nel quale detta stella di inserzione di matasse ha sei punte.
42. 42. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 33 nel quale detto secondo estrattore ha una lunghezza assiale e ciascuna di dette alette si estende sostanzialmente sull’intera lunghezza assiale di detto secondo estrattore.
43. 43. Complesso di estrattore secondo la rivendicazione 33 nel quale detto secondo estrattore ha una lunghezza assiale e ciascuna di dette alette ha una lunghezza assiale sostanzialmente minore della lunghezza assiale di detto secondo estrattore.
44. 44. Estrattore per iniettare, da un dispositivo di iniezione, una pluralità di gruppi di matasse in un nucleo di statore di una machina elettrica rotante, il dispositivo di iniezione avendo una pluralità di lame allungate stabilenti degli spazi disposte in un complesso circolare, le lame configurate per avere i gruppi di matasse piazzati sulle medesime in modo che porzioni di ciascuna delle matasse sono ricevute in spazi tra le lame e segmenti di ciascuna delle matasse si estendono attraverso l’interno del complesso circolare di lame, detto estrattore comprendendo un disco di iniezione e una porzione generalmente cilindrica, detto estrattore comprendendo inoltre uno spallamento di spinta di filo posizionato entro il complesso di lame e una pluralità di alette distanziate radialmente, la lunghezza assiale di detta porzione cilindrica essendo maggiore della lunghezza assiale di dette alette.
45. 45. Estrattore secondo la rivendicazione 44 nel quale il diametro di detto disco e il diametro di detta porzione cilindrica sono sostanzialmente uguali.
46. 46. Estrattore secondo la rivendicazione 45 nel quale la periferia esterna di detto disco e la periferia interna del complesso circolare di lame sono separate da meno circa la metà del diametro del filo formante le matasse.
47. 47. Estrattore secondo la rivendicazione 44 nel quale una prima superficie di detto disco è configurata per toccare il segmento di almeno una delle matasse che si estende attraverso finterno del complesso circolare delle lame e per muovere la matassa assialmente lungo le lame senza toccare porzioni della matassa negli spazi tra le lame.
48. 48. Estrattore secondo la rivendicazione 47 nel quale detta prima superficie di detto disco è sostanzialmente piana.
49. 49. Estrattore secondo la rivendicazione 44, nel quale detto disco è formato di nylon.
50. 50. Estrattore secondo la rivendicazione 44 nel quale dette alette sono formate di ottone.
51. 51. Metodo per iniettare, da un dispositivo di iniezione, una pluralità di gruppi di matasse nel nucleo di una macchina elettrica rotante, ciascun gruppo di matasse avendo una o più matasse, il nucleo avendo un foro centrale e una pluralità di denti distanziati attorno al foro con una cava tra denti adiacenti estendentesi radialmente all’esterno del foro, il dispositivo di iniezione comprendendo una pluralità di lame allungate definenti spazi disposte in un complesso circolare, le lame configurate per avere i gruppi di matasse piazzati sulle medesime in modo che porzioni di ciascuna delle matasse sono ricevute in effettivi spazi tra le lame e segmenti di ciascuna delle matasse si estendono attraverso l’intemo del complesso circolare delle lame, il dispositivo comprendendo inoltre un complesso di estrattore mobile assialmente entro il complesso circolare delle lame, il complesso di estrattore comprendendo un primo estrattore, il primo estrattore comprendendo un disco avente un diametro minore del diametro del complesso circolare di dette lame, una prima superficie di detto primo estrattore configurata per toccare il segmento di almeno una delle matasse che sporge attraverso l’interno del complesso circolare di dette lame, il complesso di estrattore comprendendo inoltre un secondo estrattore, il secondo estrattore contenendo una prima superficie superiore e una pluralità di alette distanziate radialmente, ciascuna delle alette configurate per sporgere in uno degli spazi tra lame adiacenti, detto metodo comprendendo le fasi di: inserire il primo estrattore entro il complesso circolare di lame; e caricare almeno un primo gruppo di matasse delle lame del dispositivo di iniezione in una posizione assialmente sopra il disco del primo estrattore.
52. 52. Metodo secondo la rivendicazione 51 nel quale detto metodo comprende inoltre le fasi di allineare ciascuna delle lame per allinearsi con un rispettivo dente di statore e allineare ciascuno degli spazi per allinearsi con una rispettiva cava di statore.
53. 53. Metodo secondo la rivendicazione 51 comprendente inoltre la fase di muovere il complesso di estrattore assialmente entro il complesso circolare delle lame in modo che il primo estrattore muova il primo gruppo di lame assialmente lungo le lame senza toccare porzioni delle matasse del primo gruppo di matasse negli spazi tra le lame.
54. 54. Metodo secondo la rivendicazione 53 nel quale dopo che il disco del primo estrattore è mosso attraverso il foro del nucleo di statore, detto metodo comprende inoltre la fase di rimuovere il primo estrattore da entro e in allineamento con il complesso circolare di lame.
55. 55. Metodo per piazzare avvolgimenti sul nucleo magnetico di un motore, il metodo comprendendo le fasi di caricare un estrattore di filo avente uno spallamento continuo estendentesi circonferenzialmente in un foro di un utensile di iniezione di matasse in un’orientazione angolare casuale rispetto a tale utensile; piazzare spire di filo in spazi stabiliti dall’utensile; posizionare un nucleo magnetico munito di cave sull’utensile con cave del nucleo allineate con spazi dell’utensile; muovere l’estrattore e impegnare prescelte porzioni delle spire di filo con lo spallamento continuo entro il foro dell’utensile e muovere assialmente le spire di filo lungo l’utensile ed entro le cave del nucleo impegnando l’estrattore con solo porzioni delle spire di filo posizionate entro il foro dell’utensile.