Gli statori dei motori a filo piatto offrono una densità di potenza e un'efficienza superiori, ma la loro produzione comporta processi precisi e multistadio. Ecco una panoramica delle fasi principali di produzione e delle attuali sfide del settore:
1. Inserimento del rivestimento degli slot:
L'isolamento tra i conduttori e il nucleo dello statore è fondamentale. Ciò comporta la formazione di rivestimenti degli slot a forma di O, C, B o S (tipicamente di tipo O; B/S offrono un migliore isolamento ma un riempimento di rame inferiore e maggiore complessità), il taglio e l'inserimento negli slot dello statore. Un importante ostacolo all'automazione sorge quando sono necessari due rivestimenti separati tra le fasi, riducendo la densità di potenza e complicando l'inserimento robotizzato. I progressi si concentrano su progetti di rivestimento integrati per superare questo problema.
2. Fabbricazione della bobina a forcina:
I trefoli di rame diritti vengono sottoposti a raddrizzamento, spellatura dell'isolamento (la spellatura laser è precisa ma costosa; i metodi tradizionali rischiano di danneggiare il rame), taglio e formatura in forme a forcina (I-PIN, Hairpin, Wave Winding). Le tecniche di formatura includono la stampatura e la formatura a molla CNC più delicata e costosa, che riduce al minimo lo stress del conduttore.
3. Inserimento automatizzato della bobina:Le forcine preformate vengono caricate in un dispositivo e inserite come un set completo negli slot del nucleo dello statore, premute nella loro posizione finale. Sono stati compiuti progressi significativi nella complessità dell'inserimento automatizzato, passando da sistemi a 2/4 strati a sistemi avanzati a 6/8 strati, ora raggiungibili dai principali produttori.
4. Espansione, torsione e saldatura:
Espansione: I dispositivi posizionano lo statore. Uno strumento afferra ed espande radialmente le estremità di tutti gli strati di forcine tranne quelli più interni.
Torsione (Trasposizione): Gli strumenti allineano le estremità dello strato più interno. Un meccanismo di torsione ruota gli stampi interni ed esterni in direzioni opposte per piegare le gambe della forcina in posizione per la saldatura. Questo si ripete strato per strato.
Saldatura: La saldatura laser o TIG sono comuni, utilizzando calore elevato localizzato per fondere il rame e formare collegamenti elettrici. Esistono alternative come CMT (Cold Metal Transfer). Gli svantaggi principali del laser/TIG includono il potenziale danneggiamento dell'isolamento dovuto al calore, compromettendo l'affidabilità, e la saldatura lenta punto per punto, che ostacola la produttività per gli statori che richiedono centinaia di giunti. Metodi di saldatura più veloci e più freddi sono un'esigenza critica del settore.
5. Rivestimento e impregnazione dell'isolamento:
Questo sigilla l'avvolgimento. I processi in genere comportano:
Rivestimento: Preriscaldamento dello statore, applicazione di isolamento in polvere o liquido, quindi polimerizzazione.
Impregnazione (Verniciatura): Preriscaldamento, applicazione di vernice tramite immersione tradizionale, impregnazione sottovuoto a pressione (VPI) o metodi a goccia, seguita da gelificazione e polimerizzazione completa. VPI è spesso preferito per una penetrazione superiore e l'eliminazione dei vuoti. Controlli post-impregnazione come il confronto del peso garantiscono la qualità.
Principali fattori trainanti del settore:
L'automazione è fondamentale, soprattutto per i rivestimenti degli slot complessi e l'inserimento ad alto strato. Il miglioramento della velocità e dell'affidabilità della saldatura, proteggendo al contempo l'isolamento, rimane una priorità assoluta. L'ottimizzazione delle tecniche di impregnazione garantisce la resistenza dielettrica a lungo termine e le prestazioni termiche in applicazioni automobilistiche elettriche e industriali esigenti. Il continuo affinamento di questi processi è essenziale per scalare in modo efficiente la produzione di statori a forcina ad alte prestazioni.
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