BRPI0104099B1 - processo para a fabricação de um núcleo excitável magneticamente com um enrolamento de núcleo para uma máquina elétrica - Google Patents

Abstract

patente de invenção: "processo para a fabricação de um núcleo excitável magneticamente com enrolamento nuclear para uma máquina elétrica, de acordo com o processo de núcleo fabricado excitável magneticamente com enrolamento nuclear, bem como, máquina elétrica com núcleo fabricado de acordo com o processo com enrolamento nuclear". é sugerido um processo para a fabricação de um núcleo excitável magneticamente para uma máquina elétrica, de acordo com o qual em uma etapa do processo (s1) um núcleo (24) que apresenta, em essência, uma forma de bloco (20) é preparado com ranhuras (32) que passam paralelamente em um lado, em cujas ranhuras (32), em uma etapa do processo (s2) um enrolamento nuclear (40) é embutido com seus lados de enrolamento (36) e em uma etapa do processo (s3) que se segue, o núcleo (24) com enrolamento nuclear (40) é conformado em uma forma de anel de cilindro (52) com ranhuras (32) direcionadas radialmente para dentro. o processo é caracterizado por uma outra etapa de acordo com a qual, todos os lados de enrolamento (36) que são embutidos em cada uma ranhura (32) são prensados em uma ferramenta (44), antes da embutidura na ranhura (32), e conformados em uma forma de ranhura (119). além disso, é sugerido um estator (150) fabricado de acordo com esse processo, bem como, uma máquina elétrica (140) com esse estator (150).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM NÚCLEO EXCITÁVEL MAGNETICAMENTE COM UM ENROLAMENTO DE NÚCLEO PARA UMA MÁQUINA ELÉTRICA”.

Estado da Técnica [001] Da publicação japonesa 9-103 052 já é conhecido um processo para a fabricação de um núcleo excitável magneticamente com um enrolamento de núcleo para uma máquina elétrica, de acordo com o qual em uma etapa do processo o núcleo que apresenta, em essência, uma forma de bloco é preparado com ranhuras que passam paralelamente em um lado, em cujas ranhuras, em uma etapa do processo o enrolamento de núcleo é inserido com seus lados de enrolamento e em uma etapa do processo que se segue, o núcleo com enrolamento de núcleo é conformado em uma forma de anel cilíndrico com ranhuras direcionadas radialmente para dentro.

[002] Para a fabricação desse estator, em primeiro lugar, lâminas de chapa individuais são estampadas e um número determinado dessas lâminas de chapa é revestido cobrindo uma a outra até a largura axial desejada do núcleo. Essas lâminas de chapa revestidas formam o núcleo do estator, que para isso, para um estator usual, apresenta, em um lado, dentes e ranhuras alinhadas paralelamente entre si. Um enrolamento de núcleo já enrolado previamente, executado como enrolamento ondulado distribuído, está disponível aproximadamente de forma plana, e é embutido nas ranhuras do núcleo, em essência, plano logo em seguida. O grupo de construção plano de núcleo e de enrolamento de núcleo apresenta uma chamada saliência de enrolamento, isto é, cada fase individual das três fases totais possui um lado de enrolamento, que inicialmente não é embutido nas ranhuras. Esse grupo de construção de núcleo e de enrolamento de núcleo é curvado, logo em seguida, de modo redondo, de tal forma que surge um estator cilín- d rí co oco usual. Nesse caso, antes da fabricação do estator, os lados de enrola mento que se sobressaem precisam ser inseridos nas ranhuras correspondentes encerrando, [003] Condicionado por sua fabricação, o núcleo apresenta duas extremidades, que durante o encurvamento do núcleo com enrolamen-to de núcleo, devem ser colocadas rentes uma à outra, Essas duas extremidades são colocadas geometricamente na base da ranhura de uma ranhura de núcleo.

[004] No caso desse estado da técnica é desvantajoso que, apesar do bom acesso ás ranhuras, o grau de enchimento não é otimizado. Vantagens da Invenção [005] À invenção cabe o reconhecimento que as ranhuras alargadas antes do encurvamento do pacote de lâminas devem ser enchidas de tal forma que, o enrolamento embutido já antes do encurvamento, corresponde à forma das ranhuras após o encurvamento, sendo que é desejada, sem dúvida, uma certa pressão dentro do enrolamento embutido.

[006] De conformidade com o processo para a fabricação de um núcleo para uma máquina elétrica de acordo com a Invenção, por isso, está previsto que todos os lados de enrolamento do enrolamento de núcleo sejam prensados e conformados em uma ferramenta, antes que eles sejam inseridos nas ranhuras do núcleo. Isso é uma medida muito vantajosa, porque são alcançados, com isso, fatores de enchimento da ranhura relativamente altos de 55% e mais. Com isso é evitado que, durante o encurvamento, o grupo de construção pré-montado de núcleo plano e de enrolamento de núcleo precise receber o trabalho de deformação na forma cilíndrica oca, e com isso, o núcleo seja deformado de modo inadmissível, [007] Em uma outra construção da invenção está previsto que, nas duas extremidades do núcleo a serem juntadas entre si em uma etapa posterior, respectivamente, na direção de circunferência, seja construído um meio dente, isto é, que os cantos de contato do pacote de lâminas não fiquem em uma ranhura, como conhecido, mas dentro de um dente que emoldura as ranhuras. Por meio dessa medida na verdade a ligação dos cantos de contato é dificultada, todavia se uma bobina com saliência de enrolamento for embutida no núcleo, então essa saliência de enrolamento precisa ser embutida em um núcleo um pouco antes do término do encurvamento do núcleo ou do estator. Se agora essa ranhura já estiver formada, não existe qualquer perigo que esse lado de enrolamento da saliência de enrolamento entre as duas extremidades seja apertada nos cantos de contato. Um dano nesse último lado de enrolamento a ser embutido, em particular, no caso de processo de fabricação que transcorre rapidamente, é evitada seguramente de forma simples. Além disso, é evitado que um isolamento de ranhura colocado em torno do último lado de enrolamento a ser embutido, durante a inserção do lado de enrolamento escorregue para baixo dele, e com isso, pelo menos, o processo de fabricação não seja prejudicado. Uma outra vantagem de um meio dente construído para cada consiste no fato de que, a resistência magnética não é interrompida no fecho traseiro magnético do núcleo de estator, e por conseguinte, sejam reduzidas as perdas magnéticas.

[008] Se o enrolamento de núcleo estiver pronto, os lados de bobina e de laço assumem um espaço de revestimento, que em geral é maior do que o espaço de ranhura propriamente dito, após o encurvamento do núcleo. Se os lados de enrolamento forem prensados antes da inserção no núcleo, respectivamente, em uma forma de ranhura de uma ferramenta, a forma final corresponde à ranhura do núcleo, os lados de enrolamento são deformados e o espaço de revestimento dos lados de enrolamento é adaptado ao espaço de ranhura propriamente dito após o encurvamento do núcleo. Com isso é evitado que, durante o encurvamento do estator, isto é, do núcleo com o enrolamento de núcleo, os dentes individuais do núcleo exercem forças de deformação nos lados de enrolamento, e com isso, possivelmente, são curvados por si mesmos, o que possivelmente poderia destruir o núcleo. Se, no caso da forma de ranhura da ferramenta for considerada, pelo menos, uma parte da espessura de uma camada isolante, pelo que a forma de ranhura da ferramenta é reduzida em torno de uma tal parte na circunferência da forma de ranhura, os lados de enrolamento de todo modo são facilmente pressionados pela camada isolante entre dois dentes. Os lados de enrolamento ou o enrolamento de núcleo é mantido ligeiramente amortecido, com isso, em sua posição, possíveis oscilações dos lados de enrolamento são amortecidas e é evitada uma fricção de uma camada de verniz sobre os fios de bobina e finalmente um possível curto-circuito. Em particular, levando-se em consideração a espessura total da camada isolante, pelo que a forma de ranhura da ferramenta é menor do que a forma de ranhura das ranhuras de núcleos, em torno da espessura total da camada isolante, a camada isolante permanece sem dano.

[009] Se um enrolamento de núcleo for enrolado com uma chamada saliência de enrolamento, então se consegue uma montagem mais simétrica possível das duas cabeças de enrolamento, dos dois lados do núcleo do estator. As cabeças de enrolamento, então, não têm nenhum rebaixo aproximadamente em forma de cunha, em particular, na área do ponto de contato, que represente uma abertura de passagem, e que durante a passagem com ar possa levar a um nível de ruído mais alto. A montagem simétrica obtida por meio da saliência de enrolamento das cabeças de enrolamento pode levar, além disso, ao fato de que, a resistência à flexão do grupo de construção que é formado pelo núcleo e pelo enrolamento de núcleo, seja o mais possível constante ao longo do comprimento e da circunferência do estator. O grupo de construção fabricado e curvado em uma forma de anel cilíndrico, de núcleo e de enrolamento de núcleo apresenta, com isso, um arredondamento particularmente bom.

[0010] Se o enrolamento de núcleo apresentar, pelo menos, um lado de enrolamento que se sobressai, e a distância, pelo menos, entre esse lado e o lado de enrolamento que se sobressai em relação a um lado de enrolamento próximo que não se sobressai for maior que a distância entre duas ranhuras adjacentes, então a introdução do lado de enrolamento que se sobressai antes do término do encurvamento do núcleo na primeira ranhura é facilitado, cargas de tração entre o lado de enrolamento que se sobressai e o último lado de enrolamento que se encontra na última ranhura são evitadas. Se durante a prensagem dos lados de enrolamento na forma de ranhura, pelo menos, o lado de enrolamento que se sobressai for levantado para fora do plano, que determinam os lados de enrolamento que não se sobressaem, então durante o encurvamento, e finalmente inserção das bobinas que se sobressaem é evitado que os lados de enrolamento colidam com a extremidade do núcleo e possivelmente sejam danificados.

[0011] Um enrolamento de núcleo executado como enrolamento de laço de duas camadas tem a vantagem que, cada laço de um enrolamento de fases apresenta de um lado fios na circunferência interna, e com isso, na área da cabeça do dente, e por outro lado, tem fios na área da base da ranhura. Uma vez que o resfriamento das cabeças de enrolamento, em geral, é melhor na circunferência interna do que na circunferência externa, é alcançado, com isso, um resfriamento uniforme, em última análise, de um laço, e com isso, também de um enrolamento de fases inteiro. Com isso, é resfriado não apenas um enrolamento de fases de modo uniforme, mas também o enrolamento de núcleo todo. Cada enrolamento de fases individual pode ser projetado para a mesma carga.

[0012] Se o enrolamento de núcleo for executado como enrolamen-to de laço simples de uma camada, o enrolamento de núcleo não apresenta lados de enrolamento que se sobrepõem, durante o encurvamen-to do grupo de construção de núcleo e enrolamento de núcleo não precisam ser adicionados quaisquer lados de enrolamento que se sobrepõem, e o processo de encurvamento na forma de cilindro anular pode ser realizado sem lados de enrolamento que se sobrepõem de forma simples e sem problemas.

[0013] Em uma outra construção da invenção está previsto flexionar previamente o núcleo colocado à disposição, antes da inserção do enrolamento de núcleo nas ranhuras, através de seu dorso de núcleo, isto é, através do lado ranhurado em torno de um certo valor, de tal forma que as aberturas ranhuradas, para a inserção dos lados de enrolamento são alargadas. Por meio dessa etapa do processo é possível, no caso de aberturas ranhuradas muito pequenas do núcleo ainda plano, embutir enrolamentos com lados de enrolamento, que são mais largos do que a abertura ranhurada no núcleo. Isso possibilita execuções relativamente largas das cabeças de dente e, com isso, realizar uma passagem muito boa do campo magnético de um rotor para o núcleo, o que melhora consideravelmente o grau de eficiência. Por meio dessa etapa do processo também é possível, empregar fios cuja dimensão menor na seção transversal é maior do que a largura da abertura ranhurada no estado ainda plano do núcleo do estator, bem como, fios que não apresentam uma seção transversal redonda.

[0014] Se a saliência de enrolamento for embutida na forma de anel cilíndrico antes do término da flexão do núcleo em, pelo menos, uma ranhura, e só então terminada de curvar, a abertura ranhurada fica mais larga do que no caso de núcleo já curvado, pelo que a inserção da saliência de enrolamento é facilitada. Para que o núcleo curvado na forma de anel cilíndrico não seja deformado novamente em torno da cota elástica da flexão está previsto, ligar as extremidades do núcleo entre si com fecho devido ao material.

Desenhos [0015] A invenção será esclarecida, em detalhes, a seguir, em exemplos de execução, com auxílio dos desenhos correspondentes. São mostrados: [0016] a figura 1 mostra a sequência do processo para a fabricação do núcleo com enrolamento de núcleo de acordo com a invenção, [0017] a figura 2, uma vista lateral de um núcleo na forma de bloco e uma vista de cima sobre um enrolamento de núcleo, com as ligações de enrolamento de núcleo, bem como, sua coordenação às ranhuras do núcleo, [0018] a figura 3, uma representação espacial de uma fase de um enrolamento de laço de duas camadas, [0019] a figura 4, uma mostra em conjunto esquemática de todas as três fases do enrolamento de núcleo, formado de um enrolamento de laço de duas camadas de acordo com a figura 3, [0020] a figura 5, mostra particularidades de uma saliência de enrolamento do enrolamento da figura 4, [0021] a figura 6A, um corte transversal de um lado de enrolamento imediatamente após o enrolamento, [0022] a figura 6B, um lado de enrolamento como na figura 6A, em uma ferramenta de prensa após um processo de prensagem, [0023] a figura 6C e [0024] a figura 6D, detalhes para o contorno de um lado de laço após a prensagem, [0025] a figura 7, a saliência de enrolamento e sua posição em relação aos lados de enrolamento próximos que não se sobressaem, [0026] a figura 8, um corte transversal de uma ranhura com um lado de enrolamento embutido antes do encurvamento, [0027] a figura 9, um recorte de uma vista lateral do núcleo quase completamente curvado, com um dispositivo auxiliar para a compressão das bobinas que se sobressaem nas ranhuras de 1 a 3, [0028] a figura 10, uma variante do dispositivo da figura 9 para a compressão das bobinas que se sobressaem nas ranhuras de 1 a 3, [0029] a figura 11, uma vista de corte transversal de uma ranhura após o encurvamento, [0030] a figura 12, um outro exemplo de execução para o isolamento de um lado de enrolamento, [0031] a figura 13, um recorte de um lado de enrolamento isolado em uma ranhura de acordo com a figura 12, [0032] a figura 14, uma vista espacial de uma fase individual de um enrolamento de laço simples de uma camada, [0033] a figura 15, um enrolamento de núcleo em um núcleo em forma de bloco, formado de um enrolamento de laço simples de uma camada trifásico, [0034] a figura 16, um exemplo de execução simples de um enrolamento ondulado distribuído, [0035] as figuras 17A, 17B e 17C, mostram um outro exemplo de execução de um processo de fabricação, [0036] a figura 18A, um recorte de um núcleo com ranhura curvada e um lado de enrolamento embutido, [0037] a figura 18B, um recorte da ranhura da figura 17A após o encurvamento do núcleo, [0038] a figura 19A, um núcleo com enrolamento de núcleo após o término de sua fabricação, [0039] a figura 19B, um recorte do núcleo com enrolamento de núcleo na área do ponto de junção, [0040] a figura 20, uma máquina elétrica com um núcleo de acordo com a invenção, com enrolamento de núcleo.

Descricão dos Exemplos de Execucão [0041] Na figura 1 está representada uma sequência esquemática do processo de acordo com a invenção, com as etapas essenciais. Em uma etapa do processo S1, é preparado um núcleo 24 excitável magneticamente que apresenta, em essência, uma forma de bloco 20, ver também figura 2. O núcleo 24 apresenta em um lado 28, ranhuras 32 que passam paralelamente.

[0042] Um enrolamento de núcleo 40 possui seções de fio de ranhuras 105, que são dispostas posteriormente nas ranhuras 32. As seções de fio de ranhuras 105 a serem dispostas nas ranhuras 32 e reunidas para formar um grupo são designadas como lados de enrolamento 36. O enrolamento de núcleo 40 que apresenta lados de enrolamento 36 é prensado em uma ferramenta de prensagem 44 (figura 6B) de tal forma que, os lados de enrolamento 36 são conformados e com isso, são adaptados ao contorno de uma ranhura 32, etapa do processo S2. Em uma outra etapa do processo S3 que se segue, o enrolamento de núcleo 40 prensado é embutido com seus lados de enrolamento 36 nas ranhuras 32 do núcleo 24, ver também figura 8. Na etapa do processo S4, o núcleo 24 com enrolamento de núcleo 40 é conformado em uma forma de anel cilíndrico com ranhuras 32 direcionadas radialmente para dentro.

[0043] Na figura 2 está representada uma vista lateral do núcleo 24 em forma de bloco. O núcleo 24 tem uma forma de bloco 20 com superfícies frontais 56, que são afastadas uma da outra. As superfícies frontais 56 estão ligadas entre si por meio de uma superfície traseira 60 e uma superfície ranhurada 64. As duas superfícies frontais 56, a superfície traseira 60, bem como, a superfície ranhurada 64 definem uma seção transversal de núcleo em forma retangular; o núcleo 24 tem duas extremidades 61, que possuem uma superfície final 68 cada. O núcleo 24 tem ao todo trinta e seis ranhuras 32, que estão todas ali- nhadas paralelamente entre si, e estão dispostas em um plano comum. As ranhuras 32 estão todas abertas na mesma direção, e terminam em aberturas ranhuradas 72, que se situam todas na superfície ranhurada 64. As ranhuras 32 são delimitadas por dentes 76 com flancos paralelos. Os dentes 76 possuem uma cabeça de dente 78, que termina na superfície ranhurada 64, bem como, um pé do dente 80. Os pés do dente 80 dos dentes 76 ficam todos em um plano, que está disposto paralelamente em relação à superfície traseira 60. Os dentes 76 têm uma forma de seção transversal ou forma de perfil 82, de tal forma que os dentes 76 se estendem paralelamente em relação às superfícies finais 68. Cada cabeça do dente 78 tem duas réguas dentadas 84, ver também a figura 8, que se estendem no núcleo 24 curvado na forma de anel cilíndrico, na direção da circunferência. Cada dente 76 está montado simetricamente em relação a um plano central do dente 86, que está orientado paralelamente para as superfícies finais 68. No núcleo 24, nas duas superfícies finais 68, respectivamente, está construído um dente 88 dividido ao meio no plano central do dente 86. Entre os dois meios-dentes 88 estão dispostos trinta e cinco dentes 46 completamente construídos de tal forma que, resultam ao todo trinta e seis ranhuras 32 e no estado curvado do núcleo 24 trinta e seis dentes 76, sendo que um dente é formado de dois meios-dentes 88.

[0044] Os dentes 76 inteiros e os meios-dentes 88 estão ligados em peça única entre si com seu pé de dente 80 com um dorso do núcleo 89. O dorso do núcleo forma um fecho traseiro magnético de todos os dentes inteiros e meios-dentes 76 e 88.

[0045] Acima do núcleo 24 está representado o enrolamento de núcleo 40, que em relação ao núcleo 24 está representado curvado em torno de 90 graus no plano da figura. O enrolamento de núcleo 40 representado na figura 2 é um enrolamento de laço 90 de duas camadas trifásico. O enrolamento de laço 90 trifásico enrolado de fio 91 revesti- do e envernizado é constituído da primeira fase 93 com os fios de ligação U e X, da segunda fase 96, com as ligações de enrolamento de núcleo V e Y, bem como, da terceira fase 99, com os fios de ligação W e Z. O enrolamento de laço 90 com sua ligação de enrolamento de núcleo U está embutido em uma ranhura 32 com o número de ranhura 1, o fio de ligação de enrolamento de núcleo Z está embutido em uma ranhura 32 com o número de ranhura 2 e o fio de ligação de enrolamento de núcleo V está embutido em uma ranhura 32 com o número de ranhura 3. Enquanto que as ligações de enrolamento de núcleo U, Z e V, bem como, X, W e Y, bem como, todos os lados de enrolamento 36 que ficam entre elas são inseridos nas ranhuras com os números de ranhura de 1 a 36, esse enrolamento de núcleo 40 apresenta uma chamada saliência de enrolamento total 102, que durante a inserção do enrolamento de núcleo 40 no núcleo 24 inicialmente não está embutido nas ranhuras 32.

[0046] Na figura 3 está representada a primeira fase 93 da figura 2 em uma execução basicamente igual. A primeira fase 93, como também as outras duas fases, é constituída de seções de fio de ranhuras 105, bem como, de fios de ligação 107 que ligam essas respectivas seções de fio de ranhuras 105. Os números de 1 a 34 representados abaixo da representação da primeira fase 93 indicam quais seções de fio de ranhuras 105 vêm ficar ou são embutidas em quais ranhuras com os números de ranhura de 1 a 34 ou 1.

[0047] Na figura 4 está reproduzida uma representação em corte transversal de todas as três fases 93, 96 e 99, como as que estão representadas na figura 2, sendo que, todavia, apenas a título de exemplo, a primeira fase 93 está indicada. As outras duas fases 96 e 99 são produzidas de modo análogo. Os números de 1 a 36 ou 3 indicam os números de ranhura. Partindo da ranhura 32 com o número de ranhura 1, em uma primeira etapa, do fim da fase U, uma seção de fio de ra- nhuras 105 é disposta em uma posição correspondente à ranhura 32, com o número de ranhura 1, U1. Na seção de fio de ranhuras 105, U1 se conecta o fio de ligação 107 não representado, que chega até a posição da ranhura 32 com o número de ranhura 4. O enrolamento continua conduzido com a seção de fio de ranhuras 105, U2. Na seção de fio de ranhuras 105, U2 está conectado o fio de ligação 107 que é enrolado com uma seção de fio de ranhuras 105, U3 novamente na posição da ranhura 32 com o número de ranhura 1. O esquema de enrolamento continua com um outro fio de ligação 107 na posição da ranhura 32 com o número de ranhura 4, através de uma seção de fio de ranhuras 105, U4, dali de forma alternada, como representado na figura 4, através de fios de ligação 107 e 105, U5, na posição da ranhura 32 com o número de ranhura 7 e assim por diante, como representado por etapas, até finalmente a ranhura 32 com o número de ranhura 42, da qual a seção de fio de ranhuras 105, U48 novamente é reconduzida para fora e representa, finalmente, o fim da fase X da primeira fase 93. É evidente que, além da ranhura 32 com o número de ranhura 36 estão dispostas duas seções de fio de ranhuras 105, U45 e U47 que, posteriormente, por sua vez, são colocadas na ranhura 32 com o número de ranhura 1 e, com isso, através das seções de fio de ranhuras 105, U3 e U1. Na representação da figura 4 é evidente que as seções de fio de ranhuras 105 individuais chegam a ficar tanto em uma primeira camada 110, como também em uma segunda camada 112. Isso vale para todas as três fases 93, 96 e 99. A primeira camada 110 vem ficar posteriormente no interior das ranhuras 32, a segunda camada 112, posteriormente na área das aberturas ranhuradas 72. A representação da primeira fase 93 na figura 3, na verdade, diverge das representações na figura 4 e figura 2 no que se refere à posição das seções de fio de ranhuras 105 individuais, nas camadas individuais, isso, todavia é insignificante para o processo de fabricação e, afinal, também na efici- ência elétrica.

[0048] Na figura 5 está representada em forma de recorte e ampliada a área dos lados de enrolamento 36 que são inseridos nas ranhuras 32 com os números de ranhura 34, 35 e 36, bem como, as saliências de enrolamento 115 individuais das três fases 93, 96 e 99. Uma distância d1 entre um lado de enrolamento 36 da segunda fase 96 e do lado de enrolamento 36 da terceira fase 99 corresponde à distância de duas ranhuras 32 no estado em forma de bloco do núcleo 24, ver também a figura 2. A distância entre o lado de enrolamento 36 da terceira fase 99 e a individual e primeira saliência de enrolamento 115 da primeira fase 93 está designada com d2. Essa distância indica a distância entre o último lado de enrolamento 36 a ser embutido no núcleo 24 antes do encurvamento e a primeira saliência de enrolamento 115 que pode ser embutida não mais no núcleo 24 plano. A distância d2 é maior do que a distância d1. A distância das saliências de enrolamento 115 individuais das três fases 93, 96 e 99 entre si corresponde à distância d1.

[0049] Na figura 6A está representado o corte transversal de um lado de enrolamento 36 individual. O corte transversal de um lado de enrolamento 36 individual é constituído, inicialmente, de seções transversais de seções de fio de ranhuras 105 individuais que estão dispostas dentro de uma determinada superfície de revestimento 118, inicialmente, mais ou menos desordenadas. Em relação à representação nas figuras 3, 4 e 5, nesse caso, foram enrolados mais laços ou enro-lamentos. Como já foi mencionado em relação à figura 1, os lados de enrolamento 36 antes da inserção nas ranhuras 32 do núcleo 24 são conformados em uma ferramenta de prensagem de tal forma que, a superfície de revestimento 118 finalmente assume a forma de ranhura 119 da ferramenta de prensagem 44, ver também a figura 6B. Para isso, o lado de enrolamento 36 é embutido, inicialmente, solto na forma de ranhura 119 da ferramenta de prensagem 44 de acordo com a direção da seta na figura 6B. Logo em seguida, um punção 120 pressiona o lados de enrolamento 36 na forma de ranhura 119 e conforme, nesse caso, o lado de enrolamento 36 plasticamente de tal forma que, esse lado permanecendo como superfície de revestimento 118 exterior, assume a forma de ranhura 119. A forma de ranhura 119 da ferramenta de prensagem 44 pode ser executada de tal forma que ela corresponde à forma de seção transversal das ranhuras 32 após o encurvamento. Em uma variante está previsto que, a forma de ranhura 119 corresponde à forma de seção transversal de ranhura das ranhuras 32, descontando, pelo menos, uma parte da espessura de material diso da camada isolante 123, ver também as figuras 6C e 6D, bem como, a figura 8.

[0050] Se o enrolamento de núcleo 40, como representado na figura 4, for enrolado com uma saliência de enrolamento total 102, então a saliência de enrolamento total 102 se situa na altura da segunda camada 112. Com a prensagem do enrolamento de núcleo 40 na ferramenta de prensagem 44 está previsto levantar a saliência de enrolamento total 102 ao mesmo tempo do plano formado pela segunda camada 112. As saliências de enrolamento 115 individuais possuem lados de baixo que, posteriormente, são direcionados para a primeira camada 110. Esses lados de baixo das saliências de enrolamento 115 individuais são levantados devido à prensagem na ferramenta de prensagem 44 além da segunda camada 112, e ficam sobre uma curva K, que se situa dentro do diâmetro posterior do núcleo 24 posteriormente redondo.

[0051] Após a prensagem e conformação dos lados de enrolamento 36 do enrolamento de núcleo 40, o enrolamento de núcleo 40 com os lados de enrolamento 36 é embutido nas ranhuras 32 revestidas com o material isolante 123, figura 8.

[0052] O grupo de construção pré-montado formado do núcleo 24, do material isolante 123 e do enrolamento de núcleo 40 é conformado na próxima etapa do processo S4 em uma forma de anel cilíndrico com ranhuras 32 direcionadas radialmente para dentro. Nesse caso é iniciado com o meio dente 88, que se limita na ranhura 32 com o número de ranhura 36. O meio dente 88 é curvado em uma ferramenta com relação ao próximo dente 76 colocado entre as ranhuras 32 com os números de ranhura 35 e 36, de tal forma que, as cabeças do dente 78 se aproximam umas das outras, e as aberturas ranhuradas 72 são reduzidas. Com isso, ao mesmo tempo, é curvada uma seção traseira 140 entre o meio dente 88 e o dente 76 entre as ranhuras 32, com os números de ranhura 35 e 36 de tal forma que, o ângulo entre o dente 76 e a seção traseira 140 é reduzido, o mesmo vale com referência ao meio dente 88. Esse processo de conformação é prosseguido até que finalmente o dente 76 é curvado entre as ranhuras 32 com os números de ranhura 3 e 4 para o dente 76, entre as ranhuras 32 com os números de ranhura 2 e 3.

[0053] Antes do término do encurvamento do núcleo 24, todavia, precisam ser embutidas, inicialmente, as três saliências de enrolamento 115 das três fases 93, 96 e 99 nas ranhuras 32 com os números de ranhura 3, 2 e 1. Para isso, as saliências de enrolamento 115 individuais são, respectivamente, embutidas ou empurradas por meio de um punção 126 nas ranhuras 32 com os números de ranhura 3, 2 e 1. De acordo com uma variante, para as saliências de enrolamento 115, isso é possível também por meio de um único punção 127, ver também a figura 10.

[0054] Ao invés do revestimento de uma ranhura 32 com uma camada isolante 123 antes da inserção de um lado de enrolamento 36 prensado e do fechamento da ranhura logo em seguida, por meio de uma folha de fecho de ranhura 124, ver também a figura 11, também é possível em uma variante, equipar os punções 126 e 127 com folhas de fecho de ranhura 124 para que as folhas de fecho de ranhura 124 possam ser empurradas ao mesmo tempo com as saliências de enro-lamento 115 nas ranhuras 32. Sua posição nas ranhuras 32 é assegurada, então, da mesma forma, por meio de aberturas ranhuradas 72 estreitas durante o encurvamento do núcleo 24, sob as réguas dentadas 84. Uma outra variante, por sua vez prevê, empregar, da mesma forma, um isolamento de ranhura de duas partes, composto de uma camada isolante 123 e uma folha de fecho de ranhura 124. Nesse caso, o enrolamento de núcleo 40 ou seus lados de enrolamento 36 já são pressionados antes da inserção no núcleo 24 são colocados sobre os lados com a camada isolante 123 e, eventualmente, colados, os quais, posteriormente, se situam na base da ranhura. A folha de fecho de ranhura 124 é empurrada como anteriormente nas ranhuras 32 através dos punções 126 e 127 equipados com folhas de fecho de ranhura 124, com as saliências de enrolamento 115. Uma outra variante prevê colocar os lados de enrolamento 36 pressionados antes da inserção em uma ranhura 32 com uma camada isolante 123 de uma camada, figura 12. No exemplo mostrado ali a camada isolante 123 é colocada em torno dos lados de enrolamento 36 de tal forma que, as duas extremidades 130 da camada isolante 123 se sobrepõem, e são coladas entre si entre as duas superfícies das extremidades adjacentes uma à outra. No caso dessa variante, todo o enrolamento de núcleo 40 é colocado nas ranhuras 32 do núcleo 24 só após a colocação dos lados de enrolamento 36 com a camada isolante 123, figura 13.

[0055] Na figura 14 está representado espacialmente um enrolamento de laço simples. Esse enrolamento de laço representa, por sua vez, a primeira fase 93 de um enrolamento de núcleo 40. Como já foi mencionado, no caso do enrolamento de laço de duas camadas de acordo com as figuras 3 e 4, partindo de uma posição de uma ranhura 32 com o número de ranhura 1 é enrolado de tal forma que, um primei- ro laço é enrolado nas ranhuras 32 com os números de ranhura 1 e 4, e finalmente em uma terceira etapa, com referência às distâncias de ranhura, são dispostas outras bobinas. A primeira fase 93 termina finalmente com o final X na ranhura 32 com o número de ranhura 34. Uma segunda fase 96 montada de modo correspondente, para a formação de um enrolamento de núcleo 40, iniciando em uma ranhura 32 com o número de ranhura 2 é colocada até uma ranhura 32 com o número de ranhura 35 através da primeira fase 93; o mesmo ocorre com uma terceira fase 99, iniciando na ranhura com o número 3 até à ranhura com o número de ranhura 36. Um enrolamento de núcleo 40 montado desse modo não apresenta nenhuma passagem do enrolamento total 102. Na figura 15 está representado um núcleo 24 com setenta e duas ranhuras 32. Aqui uma primeira fase 93, partindo de uma ranhura 32 com o número de ranhura 1, é enrolado nas ranhuras 1 e 7, a fim de, após um certo número de curvas, ser enrolado em torno das ranhuras 2 e 8. Com um fio de ligação de bobinas, finalmente, após o enrolamento dessa segunda bobina nas ranhuras 13 e 19 é enrolada uma outra bobina e nas ranhuras 14 e 20 e assim por diante, até que finalmente depois de outras oito bobinas ao todo, o enrolamento de fase 93 na ranhura com o número 68, novamente o fio seja conduzido para fora do núcleo 24. Iniciando na ranhura 32 com o número de ranhura 3, é iniciado com a segunda fase 96, a fim de conduzir, finalmente, o fio da segunda fase 96 novamente para fora do núcleo 24. O enrolamento da terceira fase 99 inicia com a ranhura com o número 5 e termina na ranhura com o número 72.

[0056] Na figura 16 está representada a primeira fase 93 na forma de um enrolamento ondulado 135 distribuído. O fio 91 é conduzido, iniciando na ranhura 32 com o número de ranhura 1, através de uma seção de fios de ligação 107 na ranhura 4, dali, por sua vez, através de uma outra seção de fios de ligação 107 na ranhura 7 e, como mostrado na figura 16, continua a ser enrolado até que surja uma primeira saliência de enrolamento 115 em uma posição correspondente à ranhura 1. Dali, através das ranhuras 34 até 4 é enrolado de volta. Um segundo enrolamento de fase 96, é enrolado de forma análoga, partindo da ranhura 2 até à ranhura 2, e uma saliência de enrolamento 115 formada ali novamente de volta para a ranhura 5, uma terceira fase, iniciando na ranhura 3, até uma saliência de enrolamento 115 na ranhura 32 com o número de ranhura 3 e dali, novamente é enrolado de volta para a ranhura 32 com o número de ranhura 6. Um núcleo 24 com um enrolamento de núcleo 40 construído dessa forma como enrolamento ondulado 35 distribuído, da mesma forma, é apropriado para o processo de acordo com a invenção.

[0057] Em um outro exemplo de execução é preparado, em primeiro lugar, o núcleo 24. Nas ranhuras 32 o enrolamento 40 ou é enrolado com o fio 91 ou um enrolamento 40 pré-fabricado é embutido nas ranhuras 32. O enrolamento 40, nesse caso, ainda não está prensado. Logo em seguida, um elemento de guia 173 é colocado com lados de ranhura 170 de uma ranhura 32 em alinhamento, respectivamente, sobre o lado 28 do núcleo 24, posteriormente direcionado radialmente para dentro, de tal forma que entre os elementos de guia 173 é ajustada uma distância constante. Um punção perfilado 176 com um contorno interno 179 é conduzido, logo em seguida, por meio dos dois elementos de guia 173 movimentados sobre o lado de enrolamento 115. As seções de fio de ranhuras 105 individuais do lado de enrolamento 115, nesse caso, são impelidas para o contorno interno 179 e, desse modo, conformadas de tal forma que as seções transversais dos lados de enrolamento 115, depois da conformação, correspondem à seção transversal de uma ranhura 32 após o encurvamento do núcleo 24, figura 17A, figura 17B.

[0058] De forma alternativa também é possível prensar, respecti- vamente, seções de fio de ranhuras 105 individuais enroladas uma após a outra em uma ranhura 32.

[0059] Antes do enrolamento ou inserção do enrolamento 40, dependendo da necessidade, pode ser colocada antes uma camada iso-lante 123.

[0060] Depois da conformação o punção perfilado 176 é afastado novamente da ranhura 32, os elementos de guia 173 são levantados do núcleo 24, figura 17C.

[0061] Esse núcleo 24 com enrolamento 40, logo em seguida, é processado como mostrado na figura 9 ou 10, e, além disso, descrito nas outras etapas do processo.

[0062] Em um outro exemplo de execução está previsto empregar fio 91 cuja maior dimensão da seção transversal é maior que a largura da abertura ranhurada 72 na direção da circunferência do núcleo 24, quando ele ainda está na forma de bloco 20. Se um enrolamento desse tipo por enrolado com um fio 91 sem fim, por exemplo, fio 91 com seção transversal de fio retangular, como o que é empregado para os en-rolamentos designados como enrolamentos de barra, como o que foi realizado nas três execuções de enrolamento já descritas, então uma inserção do enrolamento de núcleo 40 em si não é possível. A fim de auxiliar, o núcleo 24 através de sua superfície traseira 60, antes da inserção do enrolamento de núcleo 40 é curvado de tal forma que, as aberturas ranhuradas 72 são alargadas e o enrolamento de núcleo 40 pode ser embutido. Se o enrolamento de núcleo 40 for embutido, como já foi descrito, nesse caso também o núcleo 24 com o enrolamento de núcleo 40 é curvado, logo em seguida, e as aberturas ranhuradas 72 continuam a ser estreitadas, ver figura 18B.

[0063] Com relação aos enrolamentos de barra usuais, que muitas vezes apresentam duplamente tantas ligações de contato soldadas ou soldadas com liga de metal, como ranhuras 32, o dispêndio é limitado para produzir ligações de contato para as extremidades de fio de U até Z.

[0064] O exemplo de execução de acordo com as figuras 18A e 18B não está limitado ao emprego de fios com dimensões da seção transversal correspondentes. Pelo contrário, isso também vale para enrolamentos de núcleos 40 com lados de enrolamento 36 que são pressionados de tal forma que, em virtude de sua largura na direção da circunferência, eles não podem ser inseridos por si na abertura ranhu-rada 72, mas só depois do alargamento da abertura ranhurada, após o encurvamento do núcleo 24, através de sua superfície traseira 60.

[0065] A fim de melhorar uma estabilidade de forma dos lados de enrolamento 36, pode ser empregado um chamado Backlack para a fixação dos lados de enrolamento 36. Isso é possível, por exemplo, pelo fato de que é empregado um fio 91 já tratado com um verniz desse tipo, cuja camada de verniz é aquecida na ferramenta de prensagem 44, e assume, pelo menos, um estado pastoso adesivo de tal forma que os fios 91 podem aderir um ao outro e, após o resfriamento e o endurecimento, são ligados solidamente entre si, e podem facilmente continuar a ser processados.

[0066] O fator de enchimento da ranhura eletricamente atuante aqui é definido como a relação da seção transversal de superfície da soma de todas as seções transversais dispostas em uma ranhura 32 da parte eletricamente atuante das seções de fio de ranhuras 105, com referência à seção transversal da ranhura 32 após o encurvamento.

[0067] No quadro da invenção está previsto realizar um fator de enchimento da ranhura eletricamente atuante de, pelo menos, 55%. Esse limite inferior para a eficiência elétrica representa uma exigência mínima. Um limite superior de 75% ainda é tecnicamente possível. Um fator de enchimento da ranhura mais alto leva a forças tão altas durante a prensagem dos lados de enrolamento 36, que uma camada de verniz sobre os fios 91 é danificada, e dessa forma curtos-circuitos no enrolamento de núcleo 40 podem tornar esses fios inutilizados. Um bom compromisso levando-se em consideração as tolerâncias de fabricação e a capacidade técnica é dado com um fator de enchimento da ranhura em uma faixa entre 57% e 70%.

[0068] Na figura 19A está representado um estator 150 de um núcleo 24 montado de lâminas 153 com um enrolamento de laço como enrolamento de núcleo 40. Na figura 18B está representado um ponto de junção 156 formado das duas superfícies finais 68 ligadas entre si do núcleo 24. A fim de não deixar o núcleo 24 curvado abrir-se em torno da parte elástica do encurvamento, no ponto de junção 156 está colocado um cordão de solda 160, a fim de ligar solidamente entre si as duas extremidades 61 do núcleo 24.

[0069] Na figura 20 está representada uma representação simbólica de uma máquina elétrica 140 com o estator 150 de acordo com a invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Processo para a fabricação de um núcleo (24) excitável magneticamente com um enrolamento de núcleo (40) para uma máquina elétrica, de acordo com o qual em uma etapa do processo (S1) é provido o núcleo (24) que apresenta, em essência, uma forma de bloco (20) com ranhuras (32) que transcorrem paralelamente em um lado, em cujas ranhuras (32), em uma etapa do processo (S3) o enrolamento de núcleo (40) é inserido com seus lados de enrolamento (36) e em uma etapa do processo (S4) que se segue, o núcleo (24) com enrolamento de núcleo (40) é conformado em uma forma de anel cilíndrico com ranhuras (32) direcionadas radialmente para dentro, caracterizado pelo fato de que, respectivamente, todos os lados de enrolamento (36) que são inseridos em cada ranhura (32), antes da inserção na ranhura (32), em uma etapa de processo (S2), são prensados e conformados em uma forma de ranhura (119) em uma ferramenta (44), que corresponde à uma forma de seção transversal das ranhuras (32) do núcleo (24) curvado.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o núcleo (24) é fabricado de tal forma que, em suas extremidades (61) a serem juntadas entre si, na direção de circunferência, respectivamente é construído um meio dente (88).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, os lados de enrolamento (36) do enrolamento de núcleo (40) são prensados em uma forma de ranhura (119), que corresponde à uma forma de seção transversal das ranhuras (32) do núcleo (24) curvado, descontando, pelo menos, uma parte de uma espessura (diso) de uma camada isolante (123).

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, o enrolamento de núcleo (40) é enrolado com, pelo menos, uma saliência de enrolamento (115).

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, uma distância (d2) de um lado de enrolamento (36) que se sobressai em relação a um lado de enrolamento (36) adjacente que não se sobressai é enrolado maior que uma distância (d1) entre duas ranhuras (32).

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, por meio da prensagem dos lados de enrolamento (36) na forma de ranhura (119), pelo menos, um dos lados de enrolamento (36) que se sobressai é tirado de um plano que é formado pelos lados de enrolamento (36) que não se sobressaem.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, o enrolamento de núcleo (40) é executado como enrolamento de laço de duas camadas.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, o núcleo (24) antes da inserção do enrolamento de núcleo (40) é curvado nas ranhuras (32) através de seu dorso do núcleo (89) de tal forma que, aberturas ranhu-radas (72) são alargadas para a inserção dos lados de enrolamento (36).

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, o enrolamento de núcleo (40) é executado como enrolamento de laço simples de uma camada.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, uma saliência de enrolamento (115) é embutido na forma de anel cilíndrico antes do término da flexão do núcleo (24) em, pelo menos, uma ranhura (32).

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, após a flexão do núcleo (24) na forma de anel cilíndrico, as extremidades (61) são ligadas entre si com fecho devido ao material.

12. Processo para a fabricação de um núcleo (24) excitável magneticamente com um enrolamento de núcleo (40) para uma máquina elétrica, de acordo com o qual em uma etapa do processo (S1) é provido o núcleo (24) que apresenta, em essência, uma forma de bloco (20) com ranhuras (32), que transcorrem paralelamente em um lado, em cujas ranhuras (32), em uma etapa do processo (S2) o enrolamento de núcleo (40) com seus lados de enrolamento (36) é inserido e em uma etapa do processo (S3) que se segue, o núcleo (24) com enrolamento de núcleo (40) é conformado em uma forma de anel cilíndrico com ranhuras (32) direcionadas radialmente para dentro, caracterizado pelo fato de que, respectivamente, todos os lados de enrolamento (36), que são inseridos em cada uma ranhura (32), após a inserção na ranhura (32) por meio de um punção perfilado (176), são conformados de tal forma que, todos os lados de enrolamento (36) são conformados em conjunto, de tal forma que, seu contorno externo corresponde a uma ranhura (32) do núcleo (24) curvado.