Método y aparato para retorcer conductores de barra, en particular para devanados de barra de máquinas eléctricas.

Método (100) para retorcer conductores preformados (25) de barra para devanados de barra de máquinas eléctricas,

comprendiendo dichos conductores (25) unas patas (5) primera y segunda unidas entre sí por una porción (15) de conexión, comprendiendo el método (100) las etapas de:

a) proporcionar (101) un aparato (30) de retorcimiento que comprende un dispositivo (50) de retorcimiento que tiene al menos unos cuerpos primero (51) y segundo (52) coaxiales entre sí y extendidos alrededor de un eje (Zt-Zt) de retorcimiento, y que comprenden, respectivamente, una primera (A1) y una segundo (A2) matrices circulares de bolsillos con centro en tal eje (Zt-Zt), siendo dichos cuerpos (51 y 52) relativamente giratorios uno con respecto al otro alrededor del eje (Zt-Zt) de retorcimiento con el fin de asumir una primera configuración de inserción en la que los bolsillos respectivos de las matrices primera y segunda (A1, A2) están radialmente alineados entre sí en parejas con respecto al eje (Zt-Zt) de retorcimiento;

b) carga (102), en un subconjunto de dichos bolsillos, de una pluralidad de dichos conductores preformados (25) de tal manera que los bolsillos alineados de las matrices primera y segunda reciben, respectivamente, unas patas (5) primera y segunda del conductor respectivo, siendo la etapa (102) de carga tal que deje un primer subconjunto residual de bolsillos libres;

c) accionamiento (103) de los cuerpos primero (51) y segundo (52) en rotación relativa alrededor de dicho eje (Zt-Zt), con el fin de separar tales patas (5) entre sí mediante un primer paso preestablecido de retorcimiento, hasta que se alcanza una segunda configuración de inserción en la que los bolsillos de una segunda pluralidad de bolsillos de los cuerpos primero (51) y segundo (52) de dicho subconjunto residual son radialmente alineados entre sí;

caracterizado porque el método (100) también comprende, después de la etapa c), las etapas de:

d) de carga (104), en un segundo subconjunto de dicha pluralidad de bolsillos, de una segunda pluralidad de conductores preformados (25) de tal manera que los bolsillos alineados de las matrices primera y segunda que pertenecen a dicho segundo subconjunto reciben, respectivamente, unas patas (5) primera y segunda del conductor respectivo;

e) accionamiento (106) de los cuerpos primero (51) y segundo (52) en rotación relativa alrededor de dicho eje (Zt-Zt), con el fin de separar las patas (5) de los conductores de la segunda pluralidad de conductores entre sí mediante un segundo paso preestablecido de retorcimiento y de separar adicionalmente las patas de la primera pluralidad de conductores entre sí mediante dicho segundo paso preestablecido de retorcimiento, obteniendo, por consiguiente, que dicha primera pluralidad de conductores tenga las patas separadas entre sí por una distancia igual a la suma de dichos pasos primero y segundo, y que dicha segunda pluralidad de conductores tenga las patas separadas entre sí mediante dicho segundo paso.

Método y aparato para retorcer conductores de barra, en particular para devanados de barra de máquinas eléctricas

La presente descripción se refiere a un método para retorcer conductores de barra, en particular para devanados de barra de máquinas eléctricas, y el aparato de retorcimiento relacionado.

Son conocidos los componentes de las máquinas eléctricas, tales como estatores y rotores, que comprenden conductores de barra que están doblados y conectados entre sí de diferentes maneras para hacer los llamados

"devanados de barra".

En particular, pertenecen al estado de la técnica los devanados de barra hechos por medio de conductores de barra que tienen una sección transversal esencialmente rectangular, donde por rectangular se entiende tanto la sección cuadrada como la sección "plana", con la que se indica generalmente una sección de forma rectangular. En tal sección "plana", uno de los dos lados tiene un tamaño inferior con respecto al otro.

Los conductores de barra mencionados son usualmente preformados por medio de pliegues con forma de 'U' o de `P1, partiendo de conductores de barra recta. La patente de Estados Unidos US 7.48.987 describe una realización del método de preformado de conductores de barra (denominados "conductores de horquilla" en tal documento). El preformado es tal que modifica la forma de los conductores rectos de tal manera que se puedan ser insertar adecuadamente en bolsillos radialmente alineados hechos en un dispositivo de retorcimiento adaptado para deformar, después de la inserción, los mencionados conductores preformados. En la práctica, el dispositivo de retorcimiento sirve esencialmente para "expandir" la forma de las patas con forma de "U" o "P" con el fin de garantizar que dos patas de un mismo conductor, después de haber extraído este último del dispositivo de retorcimiento, puedan ser subsiguientemente insertadas en las ranuras de un núcleo de estator o de rotor, radialmente desplazadas entre sí mediante un paso predefinido.

La solicitud de patente europea EP 132447 describe un método para retorcer una pluralidad de conductores de barra preformados, incluyendo conductores regulares y conductores especiales, en el que las porciones de la cabeza, tanto de los conductores regulares como de los especiales, son retorcidas simultáneamente para formar los pasos de ranura respectivamente requeridos después de que se haya dado un retorcimiento preliminar a los conductores especiales.

La solicitud de patente de Estados Unidos publicada con el número US 29/17827 describe un método para retorcer, con paso uniforme, conductores de barra preformados después de la inserción de estos últimos en los bolsillos del dispositivo de retorcimiento.

El método de retorcimiento antes mencionado hace los siguientes pasos:

- la operación de doblado de las porciones libres de extremo de los conductores de barra (también llamado retorcimiento desde el lado de la soldadura), después de la inserción de tales conductores en las ranuras de un núcleo de estator, y

- la operación subsiguiente de soldadura de tales porciones libres de extremo juntas, relativamente complejos.

Existe, por lo tanto, la necesidad de proporcionar un método de retorcimiento alternativo a los descritos anteriormente, que simplifique las operaciones antes mencionadas de doblado y soldadura de las porciones libres de extremo de los conductores de barra.

El objeto de la presente descripción es proporcionar un método tal que satisfaga la necesidad descrita anteriormente con referencia a la técnica anterior.

Tal objeto se consigue por medio de un método de retorcimiento tal como se define en general en la reivindicación 1 y en las reivindicaciones dependientes de la misma de ciertas realizaciones particulares.

Un objeto adicional de la presente invención es el de proporcionar un aparato de retorcimiento como se define en la reivindicación adjunta 1.

Otras características y ventajas adicionales de la presente invención serán más comprensibles a partir de la descripción posteriormente aquí presentada de las realizaciones preferidas y no limitadas de la misma, en las que:

- la figura 1 muestra esquemáticamente una vista lateral de una realización de estator para una máquina eléctrica, que comprende un núcleo de estator y un devanado de barra de estator;

- la figura 2 muestra una vista en perspectiva de un primer tipo básico de conductor;

- la figura 3 muestra una vista en perspectiva de un segundo tipo básico de conductor;

- la figura 4 muestra una vista en perspectiva de un conductor de barra adaptado para realizar la función de terminal de fase;

- la figura 5 muestra una vista en perspectiva de un conductor de barra adaptado para realizar la función de puente;

- la figura 6 muestra una vista en perspectiva de un conductor de barra adaptado para realizar la función de un conductor neutral o centro de estrella;

- la figura 7 muestra esquemáticamente una vista superior de una porción del núcleo de estator, en la que resultan visibles dos ranuras que están destinadas a ser llenadas con láminas aislantes preformadas y conductores de barra;

- la figura 8 muestra esquemáticamente una vista superior de una porción del núcleo de estator, en la que resultan visibles dos ranuras llenadas con láminas aislantes y conductores de barra;

- la figura 9 representa un conductor preformado con forma de "P" de barra;

- la figura 1 muestra una vista superior de un aparato de devanado;

- la figura 11 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de retorcimiento comprendido en el aparato de retorcimiento de la figura 1;

- la figura 12 muestra una vista superior del dispositivo de retorcimiento de la figura 11 con algunas partes retiradas;

- la figura 13 muestra un detalle ampliado de la figura 12;

- la figura 14 muestra una vista superior adicional del dispositivo de retorcimiento de la figura 11;

- la figura 15 muestra una vista superior adicional del dispositivo de retorcimiento de la figura 11;

- la figura 16 muestra una vista superior adicional del dispositivo de retorcimiento de la figura 11;

- la figura 17 muestra una vista superior adicional del dispositivo de retorcimiento de la figura 11;

- la figura 18 muestra una vista superior adicional del dispositivo de retorcimiento de la figura 11;

- la figura 19 muestra un diagrama que sirve de ejemplo de un posible tipo de conductor que se carga en el dispositivo de retorcimiento de la figura 11; y

- la figura 2 muestra un gráfico de flujo de un método de retorcimiento.

En las figuras, los elementos equivalentes o similares se indican con los mismos números de referencia.

Para los fines de la presente descripción, por conductor "plano" o "cuadrado" de barra está previsto un conductor de barra que tiene cuatro lados sustancialmente planos, cada uno unido a los lados adyacentes, típicamente por una esquina redondeada.

Por lo tanto, las palabras "plano", "cuadrado" o equivalentes usadas para describir la sección transversal de un conductor de barra se usan en un sentido general y no se deben interpretar para excluir el hecho de que tales conductores de barra tienen, significativamente, esquinas redondeadas que unen los lados sustancialmente planos. La expresión "conductor plano" debe tener como objetivo en el sentido de que el conductor tiene dos lados opuestos cuya distancia es mayor que la distancia entre los dos lados opuestos restantes. Para los fines de la presente invención, la expresión "conductor rectangular" debe ser concebida como la generalización del conductor plano y del conductor cuadrado, siendo el cuadrado un caso especial de conductor rectangular en el que los cuatro lados tienen el mismo tamaño.

Con referencia a las figuras adjuntas, se indica con un 1 un estator en su totalidad que comprende un núcleo 2 de estator. Por ejemplo, el estator 1 es el estator de un motor eléctrico para, por ejemplo, un vehículo de accionamiento eléctrico o híbrido.

Es claro que tal estator también se puede usar en una máquina eléctrica empleada como generador, o usar, alternativamente, para realizar la función de motor y la función de generador. En las figuras adjuntas, se ha representado sólo el estator de dicha máquina eléctrica, ya que se considera que las partes restantes de una

máquina eléctrica o, en general, de un vehículo de accionamiento eléctrico o híbrido son ampliamente conocidas para un experto en la técnica.

En aras de la simplicidad y la economía de la descripción, no se describirá aquí el rotor en detalle, ya que se considera que un experto en la técnica, para quien la estructura... [Seguir leyendo]

1. Método (1) para retorcer conductores preformados (25) de barra para devanados de barra de máquinas eléctricas, comprendiendo dichos conductores (25) unas patas (5) primera y segunda unidas entre sí por una porción (15) de conexión, comprendiendo el método (1) las etapas de:

a) proporcionar (11) un aparato (3) de retorcimiento que comprende un dispositivo (5) de retorcimiento que tiene al menos unos cuerpos primero (51) y segundo (52) coaxiales entre sí y extendidos alrededor de un eje (Zt-Zt) de retorcimiento, y que comprenden, respectivamente, una primera (A1) y una segundo (A2) matrices circulares de bolsillos con centro en tal eje (Zt-Zt), siendo dichos cuerpos (51 y 52) relativamente giratorios uno con respecto al otro alrededor del eje (Zt-Zt) de retorcimiento con el fin de asumir una primera configuración de inserción en la que los bolsillos respectivos de las matrices primera y segunda (A1, A2) están radialmente alineados entre sí en parejas con respecto al eje (Zt-Zt) de retorcimiento;

b) carga (12), en un subconjunto de dichos bolsillos, de una pluralidad de dichos conductores preformados (25) de tal manera que los bolsillos alineados de las matrices primera y segunda reciben, respectivamente, unas patas (5) primera y segunda del conductor respectivo, siendo la etapa (12) de carga tal que deje un primer subconjunto residual de bolsillos libres;

c) accionamiento (13) de los cuerpos primero (51) y segundo (52) en rotación relativa alrededor de dicho eje (Zt-Zt), con el fin de separar tales patas (5) entre sí mediante un primer paso preestablecido de retorcimiento, hasta que se alcanza una segunda configuración de inserción en la que los bolsillos de una segunda pluralidad de bolsillos de los cuerpos primero (51) y segundo (52) de dicho subconjunto residual son radialmente alineados entre sí;

caracterizado porque el método (1) también comprende, después de la etapa c), las etapas de:

d) de carga (14), en un segundo subconjunto de dicha pluralidad de bolsillos, de una segunda pluralidad de conductores preformados (25) de tal manera que los bolsillos alineados de las matrices primera y segunda que pertenecen a dicho segundo subconjunto reciben, respectivamente, unas patas (5) primera y segunda del conductor respectivo;

e) accionamiento (16) de los cuerpos primero (51) y segundo (52) en rotación relativa alrededor de dicho eje (Zt-Zt), con el fin de separar las patas (5) de los conductores de la segunda pluralidad de conductores entre sí mediante un segundo paso preestablecido de retorcimiento y de separar adicionalmente las patas de la primera pluralidad de conductores entre sí mediante dicho segundo paso preestablecido de retorcimiento, obteniendo, por consiguiente, que dicha primera pluralidad de conductores tenga las patas separadas entre sí por una distancia igual a la suma de dichos pasos primero y segundo, y que dicha segunda pluralidad de conductores tenga las patas separadas entre sí mediante dicho segundo paso.

2. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que durante la etapa b) de carga (12), se deja libre un segundo subconjunto residual de bolsillos, y en donde el método (1) también comprende una etapa adicional (15) para la carga bolsillos de dicho segundo subconjunto residual con una pluralidad de conductores preformados especiales (S1, S2 y S3) de barra prevista para la realización de un devanado.

3. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha etapa (15) de carga de bolsillos de dicho segundo subconjunto residual se lleva a cabo antes de ejecutar dicha etapa (16) e) de accionamiento.

4. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho primer paso preestablecido es igual a la distancia angular entre los centros de dos bolsillos adyacentes de una misma matriz (A1, A2).

5. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las etapas de carga se llevan a cabo mediante la inserción de las patas de los conductores en los bolsillos en una

posición fijada (P_I) de inserción y haciendo que roten dichos cuerpos primero (51) y segundo (52), manteniendo

dichos cuerpos (51,52) integrales uno con el otro en rotación.

6. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha rotación se lleva a cabo accionando en rotación sólo uno de dichos cuerpos primero (51) y segundo (52), siendo inmovilizado el otro de dichos cuerpos al cuerpo accionado mediante elementos retirables (55) de inmovilización, adaptados para impedir una rotación relativa entre dichos cuerpos (51, 52) y, sin embargo, permitir una rotación integral de ambos cuerpos con respecto a una referencia externa.

7. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha etapa c) de accionamiento se lleva a cabo accionando en rotación uno de dichos cuerpos primero y segundo, manteniendo el otro de dichos cuerpos en una posición angular fijada por medio de unos segundos elementos de inmovilización selectivamente activables (61,62).

8. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa b) de carga, se carga un primer arco de dichas matrices de bolsillo, dejando libre un segundo arco complementario a dicho primer arco.

9. Método (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho primer arco es más extenso que dicho segundo arco.

1. Aparato (3) de retorcimiento que comprende dicho dispositivo (5) de retorcimiento y que está adaptado y 1 configurado para implantar un método (1) de retorcimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones

precedentes.

11. Aparato (3) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 1, como dependiente de la reivindicación 6, en el que los primeros elementos de inmovilización (55) comprenden al menos una abrazadera de muelle asociado con

uno de dichos cuerpos (51,52) adaptado para ser enganchado en al menos un ahuecamiento (c1, c2) proporcionado en el otro de dichos cuerpos.

12. Aparato (1) de retorcimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho al menos un ahuecamiento comprende un par de ahuecamientos (c1, c2) separados angularmente uno de otro mediante dicho primer paso

predefinido de retorcimiento, siendo dicha abrazadera (55) de muelle tal como para ser aplicada selectivamente a uno u otro de dichos ahuecamientos para, respectivamente, inmovilizar juntos dichos cuerpos en dicha etapa b) de carga o en dicha etapa d) de carga.