Núcleo estratificado, procedimiento y aparato para fabricar un núcleo estratificado, y estator.

Un bloque (100) de núcleo estratificado que comprende:

una pluralidad de miembros (10) de núcleo fabricados con chapas magnéticas apiladas unas sobre otras,

incluyendo dicha pluralidad de miembros (10) de núcleo los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo que están contiguos en una dirección de estratificación; y

un filamento (20) de resina termoplástica colocado entre los miembros (10A, 10B)de núcleo primero y segundo; en donde dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a lo largo de una superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo, entre los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo y a lo largo de una superficie lateral del segundo miembro (10B) de núcleo en un lado opuesto a dicha superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo en este orden, y los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo están unidos entre sí por fusión y curado de dicho filamento (20) de resina termoplástica, y las partes (20a, 20b) fundidas están formadas en las superficies laterales de los miembros (10) de núcleo.

Núcleo estratificado, procedimiento y aparato para fabricar un núcleo estratificado, y estator Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a un núcleo estratificado utilizado en un motor, un generador, un transformador, o similar, estando el núcleo estratificado configurado por estratificación de los miembros de núcleo que están fabricados de chapas magnéticas. La invención se refiere también a un procedimiento y un aparato para fabricar un núcleo estratificado, así como un estator que emplea el núcleo estratificado.

Descripción de los antecedentes de la técnica Un procedimiento convencional de fabricar un núcleo estratificado utiliza un proceso de estampación por perforación en el que los miembros de núcleo son estratificados al igual que perforados a partir de una chapa delgada a modo de cinta y estampados juntos. En el proceso de estampación por perforación, las partes que sobresalen y las rebajadas en el sentido del espesor se forman en los miembros de núcleo individuales con la parte que sobresale formada en un lado anterior de cada miembro del núcleo y la parte rebajada formada en un lado posterior del mismo, por ejemplo, y cuando una pluralidad de dichos miembros de núcleo se estratifican, los miembros de núcleo son fijados unos sobre otros con las partes que sobresalen y las rebajadas de los miembros de núcleo contiguas en una dirección de estratificación ajustadas y unidas de forma segura por la aplicación de una presión como se describe en la patente japonesa nº 3294348, por ejemplo.

La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público nº 2003-324869 introduce otro procedimiento convencional de estratificar una pluralidad de miembros de núcleo mediante el uso de un adhesivo dieléctrico. Según este procedimiento, el adhesivo puede aplicarse a las superficies de los miembros de núcleo individuales por un fabricante de chapa de acero o por un fabricante de núcleo estratificado (ensamblador) para unir los miembros de núcleo. Alternativamente, el fabricante del núcleo estratificado puede empapar los miembros de núcleo apilados en un baño del adhesivo para unir los miembros de núcleo.

Además, la patente japonesa nº 3822020 describe un aparato montado en una prensa formando una línea para la fabricación de un núcleo estratificado. El aparato incluye un aplicador de adhesivo para aplicar adhesivo en puntos específicos en un patrón de manchas sobre al menos una de las superficies superior e inferior de cada chapa de acero de pared delgada (miembro de núcleo) y un mecanismo de sujeción en el que los miembros de núcleo individuales perforados en una forma específica por una máquina de prensado y aplicados con el adhesivo son apilados y unidos sucesivamente mediante unión adhesiva.

Actualmente existe una necesidad creciente de ahorro de energía y mayor eficiencia en varios tipos de equipos que utilizan motores. A este respecto, los recientes argumentos se han centrado en los inconvenientes de los procedimientos convencionales de fabricación de núcleos estratificados.

Según el proceso de estampación por perforación antes mencionado, las partes que sobresalen y las rebajadas están formadas en ambos lados de cada miembro de núcleo y los miembros de núcleo apilados unos sobre otros son estampados juntos mediante la aplicación de una presión. Este procedimiento convencional tiene el problema de que los miembros de núcleo se deforman en las áreas alrededor de las partes que sobresalen y las rebajadas prensadas de modo que un revestimiento dieléctrico formado sobre las chapas de acero electromagnéticas podría romperse, causando con ello cortocircuitos entre los miembros de núcleo estratificados y la resultante degradación de la propiedad magnética del núcleo estratificado. Este problema ha sido un cuello de botella en el aumento de la eficiencia de los equipos que utilizan motores.

Aunque existe una técnica conocida para reducir la corriente parásita por estratificación de un mayor número de miembros de núcleo de pared delgada para mejorar la propiedad magnética, este enfoque plantea un problema que dificulta conformar las partes que sobresalen y las rebajadas en los miembros de núcleo de pared delgada.

También debido a que las partes estampadas de los miembros de núcleo están unidas simplemente por el ajuste a presión de las partes que sobresalen dentro de las partes rebajadas, no todos los miembros de núcleo estratificado están perfectamente fijados juntos, sino que pueden crearse espacios entre algunos de los miembros de núcleo. En consecuencia, ha existido el problema de que el núcleo estratificado podía producir ruido cuando se utiliza debido a los movimientos relativos de los miembros de núcleo.

Un enfoque para reducir la degradación de la propiedad magnética del núcleo estratificado debido a deformación por el procesado del mismo sería unir los miembros de núcleo apilados mediante un adhesivo. Este enfoque, sin embargo, causa una pérdida de coste y un problema medioambiental, porque, en la fabricación del núcleo estratificado, una chapa de acero revestida con un adhesivo de resina termoestable en el fabricante de la chapa de acero es troquelada y la parte no utilizada de la chapa de acero recortada de la misma se desecha junto con el revestimiento de adhesivo.

Cuando el fabricante del núcleo estratificado aplica el adhesivo como en el caso de la patente japonesa nº 3822020, por ejemplo, no puede aparecer corrimiento, atascamiento, bandas o fenómenos similares del adhesivo, dependiendo de la viscosidad del adhesivo y/o de la limpieza del cabezal aplicador, dando como resultado problemas tales como variaciones en la dispersión del adhesivo y dificultades para lograr la unión deseada y exactitud dimensional y fuerza de adhesión. También pueden aparecer problemas tales como el goteo del adhesivo en las instalaciones de fabricación o en los productos terminados (núcleos estratificados) , así como dificultades en la gestión y mantenimiento de la línea de producción con respecto a la vida útil del adhesivo y la temperatura ambiente y humedad adecuadas para la prevención de atascamiento, bandas, etc., del adhesivo.

Mientras que la técnica anterior divulga el procedimiento de estratificación de miembros de núcleo apilados empapando los mismos en el adhesivo como se muestra en la solicitud de patente japonesa nº 2003-324869 abierta a consulta por el público, así como un procedimiento para hacer que el adhesivo se infiltre en los espacios entre los miembros de núcleo cortados, es difícil que el adhesivo penetre en los espacios en las condiciones atmosféricas. Por eso, los miembros de núcleo apilados son impregnados a menudo con el adhesivo a modo de barniz bajo presión de vacío mediante un proceso laborioso.

En la fabricación de un núcleo estratificado multibloques de un estator de un motor, una pluralidad de bloques de núcleo estratificado producidos estratificando individualmente miembros de núcleo, teniendo cada uno una parte diente y una parte yugo, están dispuestos en una forma anular y se ensamblan juntos por retractilado de un bastidor en los bloques de núcleo estratificados así dispuestos. Cuando se ejerce una tensión radial sobre los bloques de núcleo estratificado cilíndricamente dispuestos desde afuera, como resultado de la contracción del bastidor, una tensión de contacto actúa entre el bastidor y los bloques de núcleo o entre los bloques de núcleo. Parte de la tensión de contacto se deja en la forma de tensión residual en el producto del núcleo estratificado al final de este proceso de montaje, y la tensión residual dentro del núcleo estratificado podría aumentar la pérdida de hierro en el mismo debido a la degradación de la propiedad magnética del material de núcleo del núcleo estratificado especialmente en un motor de alta eficiencia. Este ha sido un cuello de botella en el aumento de la eficiencia del estator del motor que emplea el núcleo estratificado multibloques.

Además, partes de las superficies troqueladas de los bloques de núcleo estratificado individuales que constituyen superficies exteriores curvadas de los mismos se mantienen en contacto con el bastidor, de manera que los miembros de núcleo estratificado, o estratificaciones, fabricados de chapas de acero electromagnéticas que tienen recubrimientos superficiales aislantes son cortocircuitados entre sí a través del bastidor. Otras partes de las superficies troqueladas de los bloques de núcleo estratificado que constituyen superficies finales circunferenciales de los mismos están cortocircuitadas entre los bloques de núcleo adyacentes debido a las desviaciones del espesor del material del núcleo o los espacios entre las estratificaciones.... [Seguir leyendo]

1. Un bloque (100) de núcleo estratificado que comprende:

una pluralidad de miembros (10) de núcleo fabricados con chapas magnéticas apiladas unas sobre otras, incluyendo dicha pluralidad de miembros (10) de núcleo los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo que están contiguos en una dirección de estratificación; y un filamento (20) de resina termoplástica colocado entre los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo;

en donde dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a lo largo de una superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo, entre los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo y a lo largo de una superficie lateral del segundo miembro (10B) de núcleo en un lado opuesto a dicha superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo en este orden, y los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo están unidos entre sí por fusión y curado de dicho filamento (20) de resina termoplástica, y las partes (20a, 20b) fundidas están formadas en las superficies laterales de los miembros (10) de núcleo.

2. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, y dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para recorrer la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo en una dirección generalmente en ángulos rectos con una dirección de proyección de la parte (10b) diente.

3. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 2, en el que la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene una parte (41) rebajada formada en una superficie lateral de la parte (10a) yugo y una parte (42) que sobresale formada en la superficie lateral opuesta de la parte (10a) yugo, teniendo la parte

(42) que sobresale una forma encajable en la parte (41) rebajada, y en la que dicho filamento (20) de resina termoplástica situado entre los miembros (10A, 10B) contiguos primero y segundo de núcleo está dispuesto entre la parte (41) rebajada del primer miembro (10A) de núcleo y una parte raíz de la parte (42) que sobresale del segundo miembro (10B) de núcleo.

4. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, y dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para recorrer a través de la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo en una dirección generalmente paralela a una dirección de proyección de la parte (10b) diente a lo largo de dos líneas situadas de forma generalmente simétrica alrededor de una línea central de la parte (10b) diente.

5. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 4, en el que la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene una pieza (50) recortada formada en un lado periférico exterior de la parte (10a) yugo opuesta a la parte (10b) diente en una línea extendida desde allí, y dicho filamento (20) de resina termoplástica colocada entre los miembros (10A, 10B) de núcleo primero y segundo contiguos está dispuesto entre cada esquina de la pieza (50) recortada formada en el primer miembro (10A) de núcleo y una parte raíz de la parte (10b) diente del segundo miembro (10B) de núcleo.

6. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 4, en el que la parte (10A) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene un par de piezas (60) recortadas formadas en un lado periférico exterior de la parte (10a) yugo opuesta a la parte (10b) diente de forma generalmente simétrica alrededor de la línea central del mismo, y dicho filamento (20) de resina termoplástica colocada entre los miembros (10A, 10B) primero y segundo contiguos de núcleo está dispuesto entre cada una de las piezas (60) recortadas formadas en el primer miembro (10A) de núcleo y un lado de la ranura de la parte (10a) yugo del segundo miembro (10B) de núcleo.

7. El bloque (100) de núcleo estratificado según la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene una pieza (60) recortada formada en un lado periférico exterior de la parte (10a) yugo opuesta a la parte (10b) diente así como una pieza (41) rebajada formada en una superficie lateral de la parte (10a) yugo y una parte (42) que sobresale formada en la superficie lateral opuesta de la parte (10a) yugo, teniendo la parte (42) que sobresale una forma encajable en la pieza (41) rebajada, y en la que dicho filamento (20) de resina termoplástica colocado entre los miembros (10A, 10B) adyacentes primero y segundo de núcleo está dispuesto para recorrer a lo largo de dos líneas situadas de forma generalmente simétrica alrededor de una línea central de la parte (10b) diente entre una superficie lateral de la pieza (60) recortada formada en el primer miembro (10A) de núcleo y una superficie lateral de al menos una de entre la pieza (41) rebajada y la pieza (42) que sobresale formada en el segundo miembro (10B) de núcleo.

8. El bloque (100) de núcleo estratificado según una de las reivindicaciones 2 a 7, en el que dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a través de la parte (10b) diente de cada uno de dichos miembros

(10) de núcleo en una dirección generalmente en ángulos rectos con la dirección de proyección de la parte (10b)

diente.

9. Un estator (200, 201) que comprende:

una pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado cada uno de los cuales comprende:

una pluralidad de miembros (10) de núcleo realizados de chapas magnéticas apiladas unas sobre otras, incluyendo dicha pluralidad de miembros (10) de núcleo los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo que están contiguos en una dirección de estratificación; y un filamento (20) de resina termoplástica colocado entre los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo;

en el que dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a lo largo de una superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo, entre los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo y a lo largo de una superficie lateral del segundo miembro (10B) de núcleo en un lado opuesto a dicha superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo en este orden, y los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo están unidos entre sí por fusión y curado de dicho filamento (20) de resina termoplástica y las partes (20a, 20b) fundidas están formadas sobre las superficies laterales de los miembros (10) de núcleo; y una bobina enrollada sobre dicha pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado con un aislante colocado en el medio;

en el que dicho estator (200, 201) es producido disponiendo y fijando dicha pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado en una forma anular.

10. El estator (200, 201) según la reivindicación 9, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, y dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a través de la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo en una dirección generalmente en ángulos rectos con una dirección de proyección de la parte (10b) diente.

11. El estator (200, 201) según la reivindicación 9, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, y dicho filamento (20) de resina termoplástica está dispuesto para pasar a través de la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo en una dirección generalmente paralela a una dirección de proyección de la parte (10b) diente a lo largo de dos líneas situadas de forma generalmente simétrica alrededor de una línea central de la parte (10b) diente.

12. El estator (200, 201) según la reivindicación 9, en el que cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene generalmente una forma de T que incluye una parte (10a) yugo y una parte (10b) diente que se extiende desde la parte (10a) yugo, la parte (10a) yugo de cada uno de dichos miembros (10) de núcleo tiene una pieza (60) recortada formada en un lado periférico exterior de la parte (10a) yugo opuesta a la parte (10b) diente, así como una parte (41) rebajadas formada en una superficie lateral de la parte (10A) yugo y una parte (42) que sobresale formada en la superficie lateral opuesta de la parte (10A) yugo, teniendo la parte (42) que sobresale una forma encajable en la parte (41) rebajada, y en el que dicho filamento (20) de resina termoplástica colocado entre los miembros (10A, 10B) contiguos primero y segundo de núcleo está dispuesto para pasar a lo largo de dos líneas situadas de forma generalmente simétrica alrededor de una línea central de la parte (10b) diente entre una superficie lateral de la pieza

(60) recortada formada en el primer miembro (10A) de núcleo y una superficie lateral de al menos una de entre la pieza (41) rebajada y la pieza (42) que sobresale formada en el segundo miembro (10B) de núcleo.

13. El estator (200, 201) según la reivindicación 10 o 12, en el que dicha pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado están dispuestos en forma anular con extremos circunferenciales opuestos de las partes (10a) yugo de dichos bloques (100) adyacentes de núcleo estratificado que se unen a tope cara con cara y firmemente unidos mediante dicho filamento (20) de resina termoplástica.

14. El estator (201) según la reivindicación 11 o 12, que comprende además un bastidor (110) de metal que está ajustado en una periferia exterior de dicha pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado dispuestos en una forma anular con extremos circunferenciales opuestos de las partes (10a) yugo de dichos bloques (100) de núcleo estratificado adyacentes unidos a tope cara con cara, en el que dicho bastidor (110) de metal está firmemente unido a dicha pluralidad de bloques (100) de núcleo estratificado dispuestos en la forma anular por dicho filamento (20) de resina termoplástica.

15. Un procedimiento de fabricación de un bloque (100) de núcleo estratificado mediante la estratificación de una pluralidad de miembros (10) de núcleo fabricados de chapas magnéticas apiladas unas sobre otras, incluyendo dicha pluralidad de miembros (10) de núcleo los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo que están contiguos en una dirección de estratificación, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

disponer un filamento (20) de resina termoplástica para pasar a lo largo de una superficie lateral del primer miembro 11

(10A) de núcleo, entre los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo y a lo largo de una superficie lateral del segundo miembro (10B) de núcleo en un lado opuesto a dicha superficie lateral del primer miembro (10A) de núcleo en este orden; y unir los miembros (10A, 10B) primero y segundo de núcleo entre sí por fusión y curado de dicho filamento (20) de 5 resina termoplástica, y conformando partes (20a, 20b) fundidas sobre dichas superficies de los miembros (10) de núcleo.

16. Un aparato para fabricar un bloque (100) de núcleo estratificado mediante la estratificación de una pluralidad de miembros (10) de núcleo realizado con chapas magnéticas apiladas unas sobre otras, comprendiendo dicho aparato:

un mecanismo de perforación que incluye un cabezal (31) de perforación y un troquel (32) , estando configurado dicho mecanismo de perforación para perforar sucesivamente dicha pluralidad de miembros (10) de núcleo de una chapa magnética en banda a medida que el cabezal (31) de perforación desciende sobre el troquel (32) ; y una boquilla (36) configurada para moverse atrás y adelante entre el troquel (32) y un apilador (37) para suministrar un filamento (20) de resina termoplástica de tal manera que dicho filamento (20) de resina termoplástica es doblado entre dichos miembros (10) de núcleo que están contiguos en una dirección de estratificación del mismo pasando a lo largo de dichas superficies de dichos miembros de núcleo (10) cada vez que el miembro (10) de núcleo es perforado y apilado en el apilador (37) .