MX2012009592A - Metodo y aparato para elaborar un estator para una maquina electrica y estator de maquina electrica con alto factor de llenado. - Google Patents

Abstract

Se describe un método (20) para elaborar un estator (1) de una máquina eléctrica, el estator comprende un núcleo de estator (2), el núcleo de estator comprende un cuerpo principal y una pluralidad de ranuras (8) que están axialmente extendidas dentro del cuerpo principal y están adaptadas para recibir conductores de barra (5, 5', 5'') de un bobinado de estator de barra. El método (20) comprende los pasos de: - insertar (23) al menos una lámina aislante pre-conformada (10) dentro de al menos una de las ranuras (8); - conformar en caliente (26) la lámina aislante pre-conformada (10) dentro de la ranura, a lo largo de la extensión axial completa de la ranura (8) o a lo largo de una porción sustancial de la misma, con el fin de conferir regularidad y estabilidad de forma a la lámina aislante pre-conformada (10). A través del proceso descrito, es posible elaborar estatores con bobinado de barra que tiene un núcleo de estator con altura relativamente alta y un factor alto de llenado de la ranura.

Description

METODO Y APARATO PARA ELABORAR UN ESTATOR PARA UNA MAQUINA ELECTRICA Y ESTATOR DE MAQUINA ELECTRICA CON ALTO FACTOR DE LLENADO Descripción de la Invención La presente descripción se refiere a un método y a un aparato para elaborar un estator para una máquina eléctrica. La presente descripción también se refiere a. un estator para una máquina eléctrica con un alto factor de llenado.

Es conocido elaborar los estatores para máquinas eléctricas que tienen un núcleo de estator en el cual son proporcionadas una pluralidad de ranuras, y que comprenden también una pluralidad de conductores de barra insertados en las ranuras anteriormente mencionadas y conectados de manera diferente uno al otro con el fin de formar uno o más bobinados de estator. Los bobinados de estator mencionados con conductores de barra son comúnmente llamados bobinados de estator de barra.

Con el fin de elaborar los mencionados estatores, con el fin de asegurar un aislamiento correcto entre los conductores de barra separada alojados en una misma ranura y/o entre los conductores de barra y las paredes internas de las ranuras del núcleo de estator, es proporcionada una operación para insertar, dentro de cada ranura, una lámina REF. 233873 respectiva de material eléctricamente aislante, por ejemplo elaborado de material compuesto. Con base en las necesidades contingentes, en la forma de la ranura y el tipo de la misma, en el número de conductores de barra que van a ser insertadas en una misma ranura, es conocido proporcionar que la lámina aislante sea adecuadamente pre-conformada antes de la inserción en la ranura respectiva. Por ejemplo, son conocidas las láminas aislantes pre-conformadas , en forma de "C", "U", "S" y "Z" (entre otras formas). Con base en las necesidades contingentes, es también posible proporcionar la inserción, en una misma ranura, de dos o más láminas aislantes pre-conformadas .

Normalmente, y de manera particular pero no exclusivamente si el método de inserción de los conductores de barra dentro de las ranuras es un proceso al menos parcialmente automatizado, las láminas aislantes pre-conformadas e??· insertadas en las ranuras antes de llenar las ranuras con los conductores . En los métodos de la técnica anterior, se puede proporcionar, después de haber insertado las láminas aislantes pre-conformadas en las ranuras, una operación de ensanchamiento de las porciones extremas de las láminas aislantes pre-conformadas , que sobresalen axialmente más allá del núcleo de estator, al menos desde el lado de inserción de los conductores de barra. Tales porciones ensanchadas de este modo actúan como elementos de tope proporcionados para prevenir que las láminas aislantes sean arrastradas a lo largo de las ranuras durante la inserción de los conductores de barra dentro de las ranuras , además de actuar como guía para los conductores de barra, durante su inserción en el núcleo de estator.

En la solicitud de patente publicada como US 2009/0265909, se describe un método para la elaboración de un estator, que comprende, un paso de llenar las ranuras de un núcleo de estator con láminas aislantes pre-conformadas , respectivas; un paso de extracción, a partir de un dispositivo de torsión, el bobinado completo que comprende una pluralidad de conductores de barra,- y un paso para insertar simultáneamente los conductores del bobinado dentro de las ranuras .

Es conocido que el funcionamiento de una máquina eléctrica depende del factor de llenado de la ranura del núcleo de estator, y es deseable que tal factor sea tan alto como sea posible. No obstante, esta necesidad contrasta con las dificultades y los problemas que pueden ser encontrados durante la inserción de los conductores de barra dentro de las ranuras, si éstas han sido previamente equipadas con una o más láminas aislantes respectivas. Por supuesto, con el fin de obtener un alto factor de llenado, los conductores de barra deben tener un tamaño externo que llene el espacio residual en las ranuras, tanto como sea posible, después de la inserción de las láminas aislantes. El límite de este ajuste a tamaño óptimo es dado por la resistencia a la fricción deslizante que los conductores de barra encuentran durante su inserción en las ranuras. En particular, si las ranuras, y por lo tanto también los conductores de barra, tienen una extensión longitudinal relativamente alta, por ejemplo mayor de 10 cm, particularmente pero no de manera exclusiva si alguien desea emplear un proceso automatizado de llenado de ranura, y particularmente pero no de manera exclusiva si tal llenado es simultáneo para todas o casi todas las ranuras , es necesario mantener el tamaño de la sección transversal de los conductores de barra bajo ciertos límites, tal que el espacio residual (por ejemplo, el espacio disponible de la ranura después de la inserción de la lámina aislante pre-conformada en ésta) permite evitar un bloqueo no deseado de los conductores de barra durante su inserción en las ranuras. Este problema es particularmente, pero no de manera exclusiva, detectado si los conductores tienen una sección transversal relativamente pequeña o al menos una sección transversal con una geometría que tiene una dimensión mínima relativamente pequeña. En este caso, de hecho, existe el factor que el bloqueo de los conductores de barra provoca una flexión no determinada de los mismos conductores de barra, lo cual en un método automatizado con la inserción simultánea de una pluralidad de conductores de barra en las ranuras, podría conducir al bloqueo del método y a la producción de desperdicios de conductor de barras y sin posibilidad de reciclamiento.

En vista de los límites anteriormente mencionados, no es actualmente posible elaborar los estatores con el factor de llenado de la ranura mayor de 80% (pretendido como la proporción entre la sección transversal del conductor de barra sin esmalte aislante y la sección transversal de la ranura sin la lámina aislante) , y en particular mayor de 85%, el cual tiene una longitud igual a o mayor de 100 mm, y en particular mayor de 150 mm, y aún mayor de 200 mm, particularmente pero no de manera exclusiva si la sección transversal del conductor de barra tiene una geometría con dimensión mínima (medida con inclusión de un posible esmalte aislante) menor que o igual a 3.3 mm y en particular menor de 3.0 mm, por ejemplo igual a 2.8-2.9 mm.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un método para elaborar un estator para una máquina eléctrica, que sea capaz de remediar los inconvenientes anteriormente mencionados con referencia a la técnica previa.

El objetivo de la presente descripción es proporcionar un método que permita cumplir la necesidad anteriormente indicada.

Tal objetivo es llevado a cabo por medio de un método para elaborar un estator como se definió en general en la primera reivindicación anexa en su forma más general, y en las reivindicaciones dependientes en varias modalidades particulares .

Un objetivo adicional de la presente invención es aquel de la provisión de un aparato para elaborar un estator y en particular un aparato para conferir regularidad de forma y estabilidad a las láminas aislantes pre-conformadas de un estator .

Un objetivo adicional de la presente invención es aquel de proporcionar un estator con conductores de barra, que tenga un alto factor de llenado de la ranura.

La invención será comprendida mejor a partir de la siguiente descripción detallada de sus modalidades realizadas como se ejemplifica, y por lo tanto de ninguna manera limitante en relación al grupo de figuras, en las cuales: La figura 1 muestra esquemáticamente una vista lateral de una modalidad de estator para máquina eléctrica, que comprende un núcleo de estator y un bobinado de estator de barra; - La figura 2 muestra esquemáticamente una vista superior de una porción de un núcleo de estator, en el cual son mostradas dos ranuras que están destinadas a ser llenadas con láminas aislantes pre-conformadas, y conductores de barra ; - La figura 3 muestra esquemáticamente una vista superior de una porción del núcleo de estator, en el cual son visibles dos ranuras que son llenadas con láminas aislantes y conductores de barra; La figura 4 muestra un diagrama de flujo de un método para elaborar el estator de la Figura 1; La figura 5 muestra una vista en planta frontal en elevación, con algunas partes seccionadas, de un aparato utilizable para llevar a cabo varios pasos del método de la figura.4 ; - La figura 6 muestra una vista en planta en sección de una parte agrandada del aparato de la figura 5; y La figura 7 muestra una vista en planta en sección lateral del aparato de la figura 5.

En las figuras, elementos equivalentes o similares son indicados con las mismas referencias numéricas .

Para los propósitos de la presente invención, por conductor de barra "plana" o "cuadrada", se pretende dar a entender un conductor de barra que tenga cuatro lados sustancialmente planos, cada uno unido en lados adyacentes, típicamente por una esquina redondeada.

Por lo tanto, las palabras "plano" o "cuadrado" o palabras equivalentes utilizadas para describir la sección transversal de ' un conductor de barra, se utilizan en un sentido general y no deben ser interpretados para excluir el hecho de que tales conductores de barra tienen esquinas significativamente redondeadas que unen los lados sustancialmente planos. La expresión "conductor plano" está destinada, en el sentido en que el conductor tiene dos lados opuestos, cuya distancia es mayor que la distancia entre los dos lados opuestos remanentes. Para los propósitos de la presente descripción, la expresión "conductor rectangular" significa una generalización del conductor plano y el conductor cuadrado, siendo el conductor cuadrado un caso de conductor rectangular especial en el cual los cuatro lados tienen las mismas dimensiones.

Con referencia a las figuras, un estator es indicado en su totalidad con el 1, tal estator comprende un núcleo de estator 2. Por ejemplo, el estator 1 es el estator para una máquina eléctrica, tal como un motor eléctrico, por ejemplo, para un vehículo eléctrico o de impulsión híbrida.

Es claro que tal estator puede ser también utilizado en una máquina eléctrica empleada como un generador o empleada para realizar alternativamente la función de motor y la función de generador. Únicamente el estator de tal máquina eléctrica fue representado en las figuras anexas, ya que se considera que las partes remanentes de una máquina eléctrica o en general de un vehículo de impulsión eléctrica o híbrida, son ampliamente conocidos por una persona experta en la técnica.

De una manera conocida per se, el núcleo 2 de estator comprende un cuerpo principal tubular, laminado, por ejemplo elaborado de un material magnético, que está axialmente extendido (eje Z-Z) entre dos caras opuestas 3,4.

El cuerpo principal del núcleo 2 del estator comprende una pluralidad de ranuras 8 que están axialmente extendidas dentro del grosor del cuerpo principal y que están adaptadas para recibir conductores de barra rectangulares 5, 5', 51' los cuales conjuntamente forman al menos un bobinado de estator de barra. De acuerdo con una modalidad, los conductores rectangulares de barra 5, 5', 5'1 están superficialmente cubiertos con una capa de material aislante, tal como, por ejemplo, un resina de material aislante.

De acuerdo con una modalidad, los conductores de barra rectangulares 5, 5', 5'1 comprenden un primer grupo de conductores estándares 5, los cuales son conductores de barra en forma de U (también llamados "conductores de horquilla"), en un segundo grupo de conductores especiales 51 , 511 que comprende por ejemplo las terminales 5' o los conductores de empalme 51 ' . Los conductores en forma de U tienen una porción de plegamiento 6 que sobresale desde una cara 3 del núcleo 2 del estator, o la cara de inserción 3, y dos porciones extremas libres 7 que sobresalen desde la otra cara 4 del núcleo 2 del estator, o la cara de soldadura 4.

La distancia entre las dos caras 3,4 define la altura H s o la extensión axial del núcleo de estator. De acuerdo con una modalidad, tal altura H_s es mayor que o igual a 100 mm. De acuerdo con una modalidad adicional, tal altura H_s es mayor que o igual a 150 mm tal como, por ejemplo, igual a aproximadamente 160 mm. De acuerdo con una modalidad adicional, tal altura H_s es mayor que o igual a 200 mm.

Lo que se ha descrito hasta ahora, es conocido por la persona experta en la técnica del campo y por lo tanto no será adicionalmente estallado.

De acuerdo con una modalidad, los conductores de barra 5, 5', 5'1 anteriormente mencionados, son conductores de cobre y son conductores planos, de modo que éstos tienen un par de caras opuestas que están distantes una de la otra por más que la distancia entre los dos lados opuestos remanentes .

De acuerdo con una modalidad, los conductores de barra rectangulares tienen una sección transversal con una geometría que tiene dimensión mínima (incluyendo también el posible esmalte aislante) menor que o igual a 3.5 mm. De acuerdo con una modalidad, tal dimensión mínima (que incluye también el posible esmalte aislante) es menor que o igual a 3.0 mm. Por ejemplo, tal dimensión mínima (que incluye también el posible esmalte aislante) es igual a 2.9 mm ó 2.8 mm. En el caso de los conductores de barra rectangulares, esto implica que al menos dos lados opuestos de los conductores tengan grosores comprendidos en el intervalo anteriormente mencionado y los dos lados opuestos restantes tienen tamaños arbitrarios, los cuales pueden estar comprendidos o no comprendidos en el intervalo anteriormente mencionado.

Con referencia a las figuras 2 y 3, cada ranura 8 del núcleo 2 del estator está cruzada por al menos uno de los conductores de barra 5, 5', 5'1 anteriormente mencionados; y aloja una lámina 10, o vaina 10, elaborada de un material aislante. Como es conocido por una persona experta en la técnica, las características de tal lámina aislante 10 son convenientemente seleccionadas en relación a la energía eléctrica en juego y en relación a la temperatura de operación.

De acuerdo con una modalidad ejemplar y no limitante, posible, la lámina aislante es una lámina de capas múltiples que comprende dos capas de TufQUINR (3MMR) que están acopladas, por ejemplo, encoladas, a las dos caras opuestas de una lámina de poliéster central.

De acuerdo con una posible modalidad, las ranuras 8 son de tipo abierto, por ejemplo, éstas tienen una abertura 9 que está de cara hacia el interior del cuerpo tubular principal del núcleo 2.

De acuerdo con una modalidad específica y no limitante, seleccionada de entre las muchas posibilidades, cada ranura 8 es cruzada por al menos un par de conductores de barra rectangulares 5', 5', 5'1 y cada ranura aloja una lámina de material aislante con una sección transversal en forma de S . De acuerdo con una modalidad, como se muestra en la figura 3, si los conductores de barra son planos, los dos conductores de barra dentro de una misma ranura están alineados a lo largo de su lado corto respectivo.

Si las ranuras 8 están cada una cruzadas, por más de dos conductores de barra 5, 5', 5·', es posible proporcionar la inserción de más de una lámina aislante 10, pre-conformada, en forma de S, cada ranura 8, por ejemplo una lámina aislante 10 pre-conformada, en forma de S para cada par de conductores de barra que cruza la ranura 8. En una modalidad alternativa no mostrada en las figuras, es posible, por ejemplo, insertar una lámina aislante simple en una lámina aislante pre-conformada, en forma de U, simple, incluso en presencia de más de un par de conductores de barra en la ranura 8, en la cual tal lámina aislante es por lo tanto colocada para el aislamiento de los conductores de barra desde las paredes internas de una ranura, pero no para aislar los conductores de barra, que son alojados dentro de una misma ranura, uno del otro. En este caso, tales conductores estarán equipados claramente con un posible revestimiento de aislamiento externo, adecuado.

En modalidades adicionales, no representadas en las figuras, es posible proporcionar que las láminas aislantes pre-conformadas 10, insertadas en las ranuras tengan una sección transversal la cual, en vez de ser formada en "forma de S" sea conformada como un anillo, "en forma de C", "en forma de Z" , etc .

Para los propósitos de la presente descripción, por la lámina aislante pre-conformada se entiende una lámina aislante que fue sometida antes de la inserción en la ranura, a un método de fabricación adaptado para conferir una forma a la lámina, que es diferente de plana o aproximadamente la forma plana. Los métodos de fabricación del tipo anteriormente mencionado son conocidos para una persona experta en la técnica, y en general son tales como para proporcionar operaciones de plegamiento de las láminas aislantes adaptadas para conferirle a éstas, comenzando a partir de una forma plana o aproximadamente plana, una forma de "S", de "C", de "U" y de "Z", etc. Por forma aproximadamente plana, se entiende una forma diferente de la forma exactamente plana, tal como por ejemplo, una forma ligeramente curvada, que la lámina aislante puede tomar por ejemplo, debido al almacenamiento de esta última como parte de una cinta enrollada alrededor de un soporte.

En la figura 4, es mostrado un diagrama de flujo simplificado de una modalidad 20 del método para elaborar un estator 1 como se describió anteriormente.

El método 20 comprende un paso de pre-acomodo 21 de un bobinado de estator de barra, formado por conductores de barra 5, 5', 5'· destinados a ser insertados dentro de las ranuras 8 del núcleo 2 de estator. De una manera conocida per se, el paso de pre-acomodo 21 comprende las operaciones de pre- formación de los conductores de barra, la inserción de éstos en un dispositivo de formación, y la torsión de los conductores de barra por medio del dispositivo de formación. De una manera conocida per se, el paso de pre-acomodo 21 comprende una operación de extracción de todos los conductores de barra conjuntamente a partir del dispositivo de formación, como un ejemplo no limitante, vía un dispositivo de extracción y un dispositivo de sujeción por abrazamiento, como se describe en la solicitud US 2009/0265909.

El método 20 también comprende un paso 22 de insertar al menos una lámina aislante pre-conformada 10 (por ejemplo pre-conformada en "forma de S" o pre-conformada en forma de "U" o pre-conformada en forma de "Z", etc.) dentro de al menos una de las ranuras 8. De acuerdo con una modalidad preferida, el paso de inserción 22 comprende un paso de insertar simultánea o secuencialmente, dentro de todas las ranuras 8, al menos una lámina aislante 10 pre-conformada, respectiva.

El método 20 también comprende un paso 25 de conformación en caliente, dentro de la ranura 8, de al menos una lámina aislante pre-conformada 10, a lo largo de la extensión axial completa de la ranura 8 o a lo largo de una porción sustancial de la misma. Para los propósitos de la presente descripción, por porción sustancial se entiende una porción de longitud mayor que o igual al 75% de la profundidad de la ranura. Preferentemente, el paso 25 anteriormente mencionado de conformación en caliente es simultáneamente llevado a cabo para todas las láminas aislantes pre-conformadas 10 insertadas dentro de las ranuras 8 del núcleo 2 del estator.

Para los propósitos de la presente descripción, por conformación en caliente de una lámina aislante pre-conformada 10 dentro de la ranura 8, se entiende una operación que es tal como para modificar la forma de la lámina aislante pre-conformada 10 después de la inserción de esta última en la ranura 8, con el fin de conferir a ésta una forma deseada y estabilizada. En otras palabras, el paso 25 de conformación en caliente está conferida a dirigir una cierta regularidad y estabilidad de forma a la lámina aislante pre-conformada 10, tal que ésta última toma, dentro de la ranura respectiva 8, un perfil que optimiza esencialmente el espacio residual dentro de la ranura 8 con el fin de facilitar la inserción de los conductores de barra 5, 5', 51'. Tal optimización está dirigida a mejorar la adhesión de la lámina aislante 10 a las paredes internas de la ranura 8 y/o para crear pliegues precisos en la lámina aislante 10 y/o para aplanar las posibles irregularidades sobre la superficie de la lámina aislante 10. Se observa que al accionar ventajosamente la operación de conformación en caliente mencionada dentro de la ranura, es posible tener las paredes internas de la ranura 8 que actúan como un tope durante tal operación.

De acuerdo con una modalidad, el paso 25 de conformación en caliente comprende una operación de prensado de al menos una lámina aislante pre-conformada 10, dentro de la ranura respectiva 8 vía la inserción dentro de ésta última de una herramienta 53 de conformación, precalentada, y el retiro subsecuente de la misma. Durante tal inserción y el retiro subsiguiente, existe por lo tanto un deslizamiento de la herramienta 53 de conformación en caliente sobre una superficie libre de la lámina aislante 10, con el tope contra las paredes internas de la ranura 8, dirigido para optimizar el perfil de la forma de la lámina aislante pre-conformada 10, dentro de la ranura 8. De acuerdo con una modalidad, antes del paso 25 de conformación en caliente, el método 20 comprende un paso 23 de pre-calentamiento de la herramienta de conformación 53 a una temperatura mayor que o igual a 120°C y preferentemente mayor que o igual a 150°C.

De acuerdo con una modalidad, la herramienta de conformación 53 comprende al menos una barra 53 y el paso de conformación en caliente comprende una operación de inserción de la barra 53 dentro de una ranura respectiva al hacer que la barra 53 se mueva hacia adelante con respecto al núcleo 2 del estator y una operación subsecuente de liberación de la ranura 8 de la barra 53 al hacer que la barra se mueva hacia atrás con respecto al núcleo 2 del estator.

De acuerdo con una modalidad, preferida y no limitante, la barra 53 tiene una longitud mayor que o igual a la profundidad en extensión axial de la ranura 8, y está destinada a ser insertada en la ranura 8 sobre el lado de inserción 3, con el fin de cruzar a través de la ranura 8 y llegar a una posición de tope extremo en la cual una porción extrema libre de la barra 53 sobresale más allá de la cara de soldadura 4 del núcleo 2 del estator. Claramente, en este caso, la conformación en caliente ocurre a lo largo de la extensión completa de la ranura 8.

De acuerdo con una modalidad, si la ranura 8 está destinada a alojar varios conductores de barra 5, 5', 5'1 del bobinado del estator y si la lámina aislante pre-conformada 10 tiene uno o más divisores intermedios 11 (como ocurre, por ejemplo, cuando alguien utiliza una lámina aislante pre-conformada con perfil transversal en forma de "S" - figura 3) , la herramienta de conformación 53 comprende un número de barras 53 igual al número de conductores de barra 5, 5', 5'1 destinados a ser alojados dentro de la misma ranura 8. Por ejemplo, si cada ranura 8 está destinada a alojar dos conductores de barra 5, 5', 5'' y una lámina aislante pre-conformada 10 es proporcionada esencialmente con el perfil transversal en forma de S, la herramienta 53 de conformación en caliente, como en la modalidad representada, comprenderá dos barras 53 destinadas a ser simultáneamente insertadas, dentro de la misma ranura 8.

De acuerdo con una modalidad preferida, el método 20 comprende un paso 24 de ensanchar una porción extrema 10' de la lámina aislante 10 que sobresale desde el núcleo 2 del estator, desde el lado de un extremo axial del núcleo, y preferentemente desde el lado de la cara de inserción 3. El paso de ensanchamiento 24 comprende una operación de inserción de un elemento de ensanchamiento cónico 54 dentro de la porción extrema sobresaliente 10'. Más preferentemente, con referencia a la figura 6, la herramienta de conformación 53 es deslizablemente recibida dentro de un asiento 55 de alojamiento hueco que termina con el elemento de ensanchamiento cónico 54, el cual es por lo tanto un elemento de ensanchamiento cónico y hueco 54 , que está equipado con una abertura extrema destinada a ser cruzada por la herramienta de conformación 53. De acuerdo con una modalidad, el elemento de ensanchamiento 54 es convenientemente un elemento pre-calentado. Además, es también claro que el paso de ensanchamiento 24 puede ser simultáneamente llevado a cabo para todas las láminas aislantes 10 alojadas en el núcleo 2 del estator, al ejecutar tal paso vía una formación circular que comprende una pluralidad de elementos de ensanchamiento cónicos 54.

El paso de ensanchamiento 24 puede ser ejecutado antes del paso 25 de conformación en caliente o, de acuerdo con una modalidad preferida, simultáneamente o al menos con traslape de tiempo parcial con el paso 25 de conformación en caliente. En la última modalidad, con referencia a la figura 5, se observa de hecho de que es posible, por ejemplo, hacer que las herramientas de conformación 53 se deslicen dentro del asiento 55 mientras que el elemento de ensanchamiento cónico 54 está a tope sobre la porción sobresaliente 10' de la lámina aislante 10.

Regresando al diagrama de flujo de la figura 4, de acuerdo con una modalidad, después del paso de conformación en caliente 25, el método 20 comprende un paso de inserción 26 de todos los conductores de barra 5, 5', 5' 1 dentro de las ranura respectivas, como se pre-acomodaron en el paso de pre-acomodo 21. Debido al hecho de que existe un paso de conformación en caliente de la lámina aislante 10 en la ranura 8, alguien será capaz de apreciar, como ya se anticipó, que el paso de inserción 26 es facilitado; tal paso es también posible con los conductores de barra de longitud relativamente alta y de sección transversal relativamente baja. Al mismo tiempo, el paso de inserción es tal que, para obtener un alto factor de llenado de las ranuras 8.

De acuerdo con una modalidad, el método 20 comprende un paso subsiguiente para plegar y soldar las porciones extremas 27 de los conductores de barra, que sobresalen más allá de la cara de soldadura 2 del núcleo 2 del estator. Tal paso 27 es conocido per se para una persona experta en la técnica y por esta razón, no será detallada adicionalmente en este documento.

Con referencia a las figuras 5-7, se describirá una modalidad de un aparato 50 para la elaboración de un estator, y en particular un aparato de conformación 50 para la estabilización de forma de al menos una lámina aislante pre-conformada, por medio de la cual el paso de conformación en caliente 25 puede ser llevado a cabo a partir de las láminas aislantes pre-conformadas, después de la inserción de las mismas en el núcleo del estator. De acuerdo con la modalidad que será descrita, el aparato de conformación 50 es tal como para llevar a cabo también los pasos de pre-calentamiento 23 y de ensanchamiento 24, anteriormente descritos.

El aparato 50 comprende un alojamiento tubular 52 adaptado para alojar las herramientas 53 de conformación en caliente. El alojamiento tubular 52 es por ejemplo integral con una placa de soporte 51 proporcionada para suspender el aparato 50 en un travesaño o brazo de soporte (no mostrado en las figuras) , por ejemplo verticalmente movible (a lo largo del eje Z-Z) con respecto a una superficie de tope y de trabajo 60. El alojamiento tubular 52 en particular aloja una pluralidad de pares de barra 53 de conformación en caliente, circunferencialmente acomodados alrededor de un eje de trabajo zl del aparato 50. El eje de trabajo zl en el funcionamiento del aparato 50, está alineado con el eje Z-Z del núcleo 2 del estator. En la modalidad, cada par de barras de conformación en caliente 51 comprende una primera y una segunda barras 52, cercanas una a la otra y radialmente alineadas .

Las barras 53 de conformación en caliente están integrales con una misma placa de soporte 56 que es axialmente movible a lo largo del eje de trabajo zl por medio de un motor lineal, - el cual puede ser eléctrico, neumático o hidráulico - comprende un pistón deslizable 57 y un rodillo 58.

Las barras 63 de conformación en caliente están alojadas en un asiento de alojamiento 55 que es operativamente calentado por un elemento de calentamiento distribuido 59, proporcionado en el equipo 20. Por lo tanto, cuando la barras 53 son alojadas en el asiento 55 de alojamiento, éstas son pre-calentadas debido al elemento de calentamiento distribuido 59. Por ejemplo, tales barras son llevadas hasta una temperatura mayor que o igual a 120°C, y por ejemplo a una temperatura comprendida entre 120°C y 160°C, y preferentemente igual a 150°C. No obstante, que la temperatura representa un parámetro de diseño que puede ser establecido por una persona experta en la técnica con base en las características de la lámina de aislamiento pre-conformada 10 - con el fin de obtener el efecto de conformación en caliente deseado.

Una vez que ha sido alcanzada una temperatura de operación deseada, las barras de conformación 52, por medio del motor 57, 58, pueden ser movidas axialmente dentro de un grupo para penetrar deslizablemente dentro de las ranuras respectivas 8 del núcleo 2 del estator. Esto con el fin de llevar a cabo el paso de conformación en caliente 25 de las láminas aislantes pre-conformadas 10 ya descritas anteriormente .

A partir de los resultados de las pruebas experimentales llevadas a cabo, se observa que no es necesario que las barras de conformación 53 permanezcan por un tiempo prolongado dentro de las ranuras 8. Más bien, es suficiente un paro breve en las ranuras 8 (por ejemplo, del orden de 0.5-2 segundos y preferentemente igual a 1 segundo) después de la inserción y antes de la extracción de las barras de conformación 53.

El aparato 20 puede ser convenientemente equipado con al menos un arreglo circular que comprende una pluralidad de elementos de ensanchamiento tubulares y cónicos 50 que pueden ser cruzados por las barras de conformación 53, con el fin de ensanchar las porciones extremas sobresalientes 10' de las láminas aislantes 10, para llevar a cabo así, con el mismo aparato 50, el paso de ensanchamiento 24 y el paso de conformación en caliente 25 en la ranura. Es también posible proporcionar ventajosamente el elemento de calentamiento distribuido 59, que es también empleado para calentar los elementos de ensanchamiento cónicos, tubulares 54.

Finalmente, con referencia a la figura 7, se observa que el aparato 20 puede estar provisto con un soporte y una superficie de trabajo 60 adaptada para sostener el núcleo 20 del estator a tope. De una manera conocida per se, tal superficie 60 puede ser una superficie que gira alrededor de un eje vertical z2 y el aparato 20 puede constituir indiscriminadamente parte de la máquina específica o alternativamente éste puede representar una de una pluralidad de estaciones de trabajo angularmente espaciadas una de la otra. En tales estaciones, el núcleo 2 del estator puede ser llevado por la rotación de la superficie 60 con el fin de ser sometido a varios pasos de trabajo separados.

Las pruebas en el campo han mostrado que a través de un método y aparato como se describieron anteriormente, es posible lograr completamente las metas previamente establecidas, ya que posible elaborar los estatores que tienen una altura (eje Z-Z) , o incluso una "extensión axial" que es relativamente alta, y al mismo tiempo caracterizado por un factor alto de llenado de la ranura, ya que por medio de la conformación en caliente de las láminas aislantes pre-conformadas, en la ranura, es posible: estabilizar lá forma y optimizar el perfil de las láminas aislantes pre-conformadas , directamente en las ranuras, y facilitar la inserción de los conductores de barra 20 dentro de las ranuras 8.

En particular, por medio de pruebas en el campo, fue elaborado un estator: con un núcleo de estator que tenia una altura mayor que o igual a 100 mm; en el cual el factor de llenado de las ranuras 9, pretendido como la proporción entre la sección transversal de una ranura sin la lámina aislante 10 y la sección eléctricamente conductora total de al menos un conductor de barra alojado en ésta, es mayor que o igual a 80%.

En particular, fue logrado un estator del tipo anteriormente mencionado cuya altura es mayor que o igual a 150 mm, y en particular mayor que o igual a 200 mm.

En particular, un estator del tipo anteriormente mencionado fue logrado, en el cual el factor de llenado es mayor que o igual a 85%.

En particular, fue conseguido un estator del tipo anteriormente mencionado en el cual el conductor de barra tiene una sección transversal con una geometría que tiene una dimensión mínima menor que o igual a 3.5 mm y en particular es menor que o igual a 3 mm.

Por supuesto, una persona experta en la técnica puede realizar numerosas modificaciones y variantes al método y aparato anteriormente descritos con el fin de cumplir las necesidades específicas y contingentes; toda modificación y variantes están además contenidas en el alcance protector de la invención como se define por las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para elaborar un estator de una máquina eléctrica, el estator comprende un núcleo de estator, el núcleo de estator comprende un cuerpo principal y una pluralidad de ranuras que están axialmente extendidas dentro del cuerpo principal y están adaptadas para recibir los conductores de barra de un bobinado de estator de barra, caracterizado porque comprende: insertar al menos una lámina aislante pre-conformada dentro de al menos una ranura respectiva de la pluralidad de ranuras - conformar en caliente la lámina aislante pre-conformada dentro de la ranura respectiva, a lo largo de la extensión axial completa de la ranura o a lo largo de una porción sustancial de la misma, con el fin de conferir regularidad de forma y estabilidad a la lámina aislante pre-conformada.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de conformación en caliente comprende una operación de prensar la lámina aislante pe-conformada dentro de la ranura contra las paredes de la ranura, por medio de la inserción de una herramienta de conformación pre-calentada dentro de la ranura, y el retiro subsecuente de tal herramienta.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende un paso de pre-calentar la herramienta de conformación a una temperatura mayor que o igual a 120°C.

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la herramienta de conformación comprende al menos una barra adaptada para ser axialmente insertada en una ranura respectiva.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende además un paso de ensanchar una porción extrema de la lámina aislante que sobresale desde el núcleo del estator, el paso de ensanchamiento comprende una operación de inserción de un elemento de ensanchamiento cónico dentro de la porción extrema sobresaliente, y en donde la herramienta de conformación es deslizablemente recibida dentro de un asiento que termina con el elemento de ensanchamiento cónico, el paso de conformación comprende una operación para hacer que un elemento de conformación se deslice dentro del asiento.

6. Un aparato para elaborar un estator, el estator comprende un núcleo de estator, el núcleo de estator comprende un cuerpo principal y una pluralidad de ranuras que están axialmente extendidas en el espesor del cuerpo principal y están adaptadas para recibir los conductores de barra de un bobinado de estator, la ranura aloja al menos una lámina aislante pre-conformada, respectiva, caracterizado porque comprende al menos una herramienta de conformación en caliente adaptada para ser al menos parcialmente insertada dentro de una ranura respectiva, con el fin de ser subsecuentemente retirada de ésta para permitir así una inserción subsecuente en ésta de al menos un conductor de barra respectivo.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la herramienta de conformación en caliente comprende al menos una barra axialmente insertable dentro de la ranura.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende al menos un elemento de ensanchamiento cónico adaptado para ensanchar una porción extrema de la lámina aislante que sobresale fuera del núcleo del estator, y en donde el elemento de ensanchamiento cónico comprende una abertura extrema que puede ser cruzada por la herramienta de conformación.

9. Un estator de una máquina eléctrica, que comprende : un bobinado de estator de barra que comprende una pluralidad de conductores de barra; un núcleo de estator que tiene una pluralidad de ranuras, cada- una alojando al menos un conductor de barra respectivo, y al menos una lámina aislante respectiva, el núcleo de estator es axialmente extendido en altura entre una primera cara y una segunda cara opuestas una de la otra; caracterizado porque: la altura es mayor que o igual a 100 mm; el factor de llenado de las ranuras, y definido como la proporción entre la sección transversal de una ranura sin la lámina aislante y la sección eléctricamente conductora total de al menos un conductor de barra alojado en ésta, es mayor que o igual a 80%.

10. El estator de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la altura es mayor que o igual a 150. mm.

11. El estator de conformidad con las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el factor de llenado es mayor que o igual a 85%.

12. El estator de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado porque el conductor de barra tiene una sección transversal con una geometría que tiene una dimensión mínima menor que o igual a 3.5 mm.

13. El estator de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la dimensión mínima es menor que o igual a 3 mm.

14. Un motor eléctrico y/o generador que comprende un rotor, caracterizado porque éste comprende un estator de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13.

15. Un vehículo de impulsión eléctrica o híbrida, caracterizado porque comprende un motor eléctrico y/o un generador de conformidad con la reivindicación 14.