Procedimiento de arrollamiento, en especial para la formación de bobinas eléctricas.

Procedimiento de arrollamiento, en especial para la formación de bobinas eléctricas,

en el que un producto (8)para bobinar de forma de cordel, alimentado desde un dispositivo (7) de alimentación, se enrolla en un cuerpo (1)portante con sección transversal no redonda circular, mediante un movimiento relativo del producto (8) para bobinary el cuerpo portante, ejerciéndose sobre el producto (8) para bobinar, antes de depositarlo sobre la superficie abobinar, una fuerza transversal a su extensión longitudinal, caracterizado porque la fuerza transversal ejerce sobre elproducto (8) para bobinar al incidir en el cuerpo (1) portante, un esfuerzo previo de elástico a plástico, e influyeeficazmente durante la configuración progresiva de la espira, de tal manera que compensa total o suficienteparcialmente, la tendencia del alambre colocado a formar abombamientos (6) entre puntos de flexión, activándosecíclicamente la fuerza transversal, pudiendo ser llevado al menos un elemento (9, 9.1, 9.2) de conformación previa,móvil con relación al dispositivo (7) de alimentación, a intervenir con el cordel del producto para bobinar.

Procedimiento de arrollamiento, en especial para la formación de bobinas eléctricas La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 7. Un procedimiento correspondiente sirve para el arrollamiento ordenado por espiras de un producto de forma de cordel, en un cuerpo portante con sección transversal no redonda circular, referida al eje de la bobina y, en especial, para la obtención de una capa superior bien contorneada del producto de forma de cordel en el cuerpo portante, así como el dispositivo para ello.

Producto de forma de cordel en el sentido de esta invención (en lo sucesivo designado también como producto para bobinar) comprende materiales de forma de alambres, cordones, filamentos, cables o fibrosos, en especial de materiales conductores de la electricidad, con una sección transversal uniforme en toda su longitud, y con la característica de ser flexible, pero adoptar también deformaciones plásticas y/o elásticas. Este producto para bobinar está provisto por regla general con una envuelta aislante de la electricidad. Los materiales correspondientes pueden conformar sobre el cuerpo portante, bobinas por espiras, mediante el movimiento relativo entre este y el medio alimentador del producto de forma de cordel.

Como ejemplo de producto de forma de cordel, se cita aquí hilo esmaltado de cobre, que se puede presentar tanto como alambre redondo, o como alambre plano. Cuerpos portantes con sección transversal no redonda circular son, por ejemplo, los núcleos polares de los paquetes laminados de chapas de los motores eléctricos. Sobre ellos hay que aplicar bobinas que se pueden energizar para la realización del funcionamiento del motor eléctrico. Además, entre dos núcleos polares contiguos que se extienden radialmente hacia dentro o hacia fuera desde un anillo circular designado como culata, solamente hay a disposición un espacio limitado aprovechable que con frecuencia sólo dispone de accesibilidad limitada. Este espacio se debe de aprovechar lo mejor posible.

A un aprovechamiento máximo semejante del espacio de arrollamiento para secciones transversales de líneas conductoras de corriente (para maximizar el factor de relleno) , se han puesto límites. Esto se produce por una parte, por la geometría del producto para bobinar en forma de cordel, en la que no se pueden evitar los llamados espacios vacíos en cuña, de arrollamiento, entre alambres redondos. Por otra parte se ponen límites mediante el procedimiento utilizado de arrollamiento, cuando un alambre no se coloca bien contorneado a lo largo de la generatriz de un cuerpo portante, o sea por ejemplo, de un núcleo polar.

Se entiende por “bien contorneada” la disposición en general tangencial del producto para bobinar en la superficie a arrollar del cuerpo portante, referida al recorrido periférico de una espira entre dos vértices que actúan como puntos de flexión, de la sección transversal, esto considerado para la primera capa de una bobina. Para todas las otras capas de una bobina comenzada así, es válida como bien contorneada, la capa en general tangencial del producto para bobinar, en las espiras colocadas bien contorneadas de la capa precedente. La colocación bien contorneada se influencia, y en especial se dificulta, por las características del material del producto para bobinar, porque el material del producto para bobinar, se opone mediante reacciones plásticas o elásticas, a una modificación de la forma provocada por el proceso de flexión al bobinar. Mientras una sección transversal redonda circular del cuerpo portante, produce una carga uniforme continua de flexión del producto para bobinar, para la que se puede optimizar la fuerza de tracción a aplicar, una sección transversal, por ejemplo, rectangular con una relación longitud / anchura >> 1, como es típico, por ejemplo, para núcleos polares, produce una carga de flexión que se eleva en forma de impulsos, en los puntos de desviación de los cuatro vértices, y una deposición subsiguiente casi sin carga, del alambre en la cara siguiente del cuerpo portante. Esto permite al alambre, un retorno elástico, lo cual conduce entonces a un abombamiento del arrollamiento respecto al cuerpo portante. El espacio distanciador así generado entre arrollamiento y cuerpo portante se va a perder para la ocupación útil con la sección transversal del conductor. Si en lugar de un hilo redondo esmaltado de cobre, se utiliza quizá un hilo plano, esto complica adicionalmente las condiciones del paso del alambre desde una hilera de alambre o desde un rodillo de guía, al cuerpo portante. El concepto “abombamiento”, designado también con “convexidad”, describe un estado de colocación del producto para bobinar en el cuerpo portante, en el que una espira o incluso todas las espiras colocadas en el mismo sector entre dos aristas flectoras de desviación, no han adoptado la disposición bien contorneada. El abombamiento o convexidad es la distancia entre la superficie del cuerpo portante y de la espira situada más próxima a ella, medida en el centro del trecho entre dos aristas flectoras contiguas de desviación. El tamaño de la convexidad depende del diámetro del alambre, de la fuerza de tracción aplicada, y de la longitud entre los puntos flectores de desviación.

Otro impedimento para una colocación bien contorneada del producto para bobinar, lo representa la accesibilidad del cuerpo portante, proporcionada por la geometría del producto, para el dispositivo que coloca el producto para bobinar. Esto es válido en especial cuando estos cuerpos portantes, para continuar en el ejemplo de núcleos polares, se presentan como conjunto de polos. La accesibilidad del espacio de arrollamiento restringe el grado de libertad para ajustar óptimamente el dispositivo que proporciona el producto para bobinar, con respecto a la distancia, dirección y acción directora, concerniente al punto de colocación en la superficie del cuerpo portante. El dispositivo que proporciona el producto para bobinar, se tiene que adaptar a los datos de la accesibilidad. Para esto de han acreditado, por ejemplo, hileras tubulares que pueden operar en el espacio de arrollamiento y así realizan un movimiento lineal relativo respecto al cuerpo portante, mientras se realiza un movimiento giratorio complementario por el mismo cuerpo portante.

En el estado actual de la técnica existen soluciones para conseguir la colocación densa del producto para bobinar, de forma de cordel, aquí en especial, alambre para bobinar, y un aprovechamiento máximo posible del espacio de arrollamiento teóricamente disponible entre flancos contiguos de dos cuerpos portantes, como son los núcleos polares de los estatores para motores eléctricos. Aquí se produce al mismo tiempo la condición adicional de que, de este modo, los costados de las bobinas se aproximan unos a otros en un espacio semejante de arrollamiento, con los flancos casi paralelos, sucediendo esto con una ondulación del contorno de su borde, que puede corresponder, por ejemplo, a la mitad del diámetro de un alambre redondo para bobinar. Una convexidad como la que se puede producir durante el arrollamiento de la bobina en sus caras longitudinales, es perjudicial para este propósito.

Entre las propuestas de solución ocupa una posición especial la colocación ortocíclica de las capas de espiras de una bobina semejante, a causa del elevado factor de relleno. Arrollamiento ortocíclico quiere decir que no se configuran las espiras de una bobina de alambre redondo progresando helicoidalmente sobre la superficie lateral del cuerpo portante; mediante la configuración helicoidal es que se producen en las bridas que limitan los flancos, espacios mayores en cuña, pero todavía más, el movimiento en hélice en sentido contrario entre capas sucesivas, conduce en último término a una inversión de espiras individuales, lo que permite interrumpir el bobinado compacto de las espiras, y conduce a una llamada estructura al azar de las capas, con pérdidas de densidad del empaquetamiento. Por el contrario, el arrollamiento ortocíclico coloca las espiras bajo un ángulo de 0º respecto al eje de simetría de un cuerpo portante, por ejemplo, cilíndrico, y antes de la ejecución de la espira completa, desvía el alambre, dentro de un breve recorrido periférico, en el valor de su diámetro.

En el documento DE 10 2007 037 611 B3 se propone colocar el punto de discontinuidad en el ciclo de la espira de una bobina ortocíclica, en una cara frontal estrecha del núcleo polar, porque aquí perturba en al menos la relativa lisura de las caras longitudinales opuestas de bobinas inductoras contiguas. Para poder realizar con seguridad, la discontinuidad de la... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de arrollamiento, en especial para la formación de bobinas eléctricas, en el que un producto (8) para bobinar de forma de cordel, alimentado desde un dispositivo (7) de alimentación, se enrolla en un cuerpo (1) portante con sección transversal no redonda circular, mediante un movimiento relativo del producto (8) para bobinar y el cuerpo portante, ejerciéndose sobre el producto (8) para bobinar, antes de depositarlo sobre la superficie a bobinar, una fuerza transversal a su extensión longitudinal, caracterizado porque la fuerza transversal ejerce sobre el producto (8) para bobinar al incidir en el cuerpo (1) portante, un esfuerzo previo de elástico a plástico, e influye eficazmente durante la configuración progresiva de la espira, de tal manera que compensa total o suficiente parcialmente, la tendencia del alambre colocado a formar abombamientos (6) entre puntos de flexión, activándose cíclicamente la fuerza transversal, pudiendo ser llevado al menos un elemento (9, 9.1, 9.2) de conformación previa, móvil con relación al dispositivo (7) de alimentación, a intervenir con el cordel del producto para bobinar.

2. Procedimiento de arrollamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuerza ejercida sobre el producto (8) para bobinar, presenta al menos una componente de la fuerza, transversal a la dirección de deposición del producto (8) para bobinar a depositar en la superficie a bobinar.

3. Procedimiento de arrollamiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la fuerza ejercida sobre el producto (8) para bobinar, presenta al menos una componente de la fuerza que señala en la dirección del cuerpo portante.

4. Procedimiento de arrollamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el producto (8) para bobinar de forma de cordel, se trata de conductores eléctricos de forma de alambres, cordones o cables.

5. Procedimiento de arrollamiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el cuerpo portante se trata de un componente constructivo de motores eléctricos, en especial, de estatores de polos interiores

o exteriores.

6. Procedimiento de arrollamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para el movimiento relativo entre cuerpo portante y producto (8) para bobinar se emplea el arrollamiento por rotación con hilera estacionaria de colocación, el arrollamiento de mecheras con hilera rotativa de colocación, o el arrollamiento de elevación – giro con hilera guiada en su recorrido.

7. Dispositivo para la realización del procedimiento de arrollamiento, en especial según una de las reivindicaciones precedentes, con un dispositivo (7) de alimentación que alimenta el producto (8) para bobinar y con un alojamiento para la fijación al cuerpo (1) portante a bobinar, estando configurados móviles uno respecto a otro, el dispositivo (7) de alimentación y el cuerpo (1) portante, estando previsto al menos un elemento (9; 9.1, 9.2) de conformación previa móvil con respecto al dispositivo (7) de alimentación, y siendo móvil entre una posición de reposo y una posición de aplicación, caracterizado porque el elemento (9; 9.1, 9.2) de conformación previa, en su posición de aplicación, está en condiciones de ejercer una fuerza transversal sobre el producto (8) para bobinar, y de este modo un esfuerzo previo de elástico a plástico, el cual influye eficazmente en el comportamiento del producto (8) para bobinar, al incidir en el cuerpo (1) portante, y en la configuración progresiva de la espira, de tal manera que se compensa total o suficiente parcialmente, la tendencia del alambre colocado, a formar abombamientos (6) entre puntos de flexión.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento (9) de conformación previa presenta una pieza de sujeción y guía que está unida desmontable con un actuador.

9. Dispositivo según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque el dispositivo (7) de alimentación y el / los elemento/s (9; 9.1, 9.2) asignado/s a él, están configurados como una unidad.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los elementos (9.1, 9.2) están dispuestos en lo esencial en un plano paralelo al eje (X) longitudinal del dispositivo (7) de alimentación, y/o en este plano, también con ejes paralelos uno a otro.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el dispositivo (7) de alimentación está configurado giratorio.