Inspección dimensional para ensambles de estator en horquilla

Los ensambles de estator en horquilla de los motores eléctricos requieren de diversas mediciones complejas cuya mejor obtención se logra con una combinación de tecnologías de sensores táctiles y ópticos.

Acercamiento de un estator en horquilla

El estator es la pieza estática de un motor eléctrico de imán permanente que contiene al conductor. Es un componente crucial en el tren motriz de vehículos híbridos, de pila de combustible y eléctricos y requieren de atenci´ón especial en la fabricación para garantizar la eficiencia del proceso. La fabricación del estator como una pieza fija del motor de tracción requiere de un esfuerzo de inspección y producción especialmente elevado para satisfacer los exigentes objetivos de la industria de la automoción de calidad, costos y tiempos de ciclo.   

El conductor en la generación más reciente de motores de vehículos eléctricos se construye a partir de barras de cobre curvas llamadas horquillas, las cuales se insertan en el estator. El diseño de bobinado de horquilla acepta presiones térmicas mayores y garantiza una estrecha cobertura de ranuras para incrementar la eficiencia del motor en aplicaciones de automoción en comparación con los cables estándar de cobre embobinados, los cuales son más delgados. El estator se forma de láminas de acero delgadas que permanecen unidas en grupos y se conocen como pila del estator. Las horquillas se cargan en la pila del estator, se giran y se sueldan con láser en el extremo para crear el cable de cobre entrelazado que corre a través del ensamble. 

La calidad del ensamble del estator en horquilla es muy importante para la función principal del motor eléctrico, que consiste en convertir la electricidad en movimiento al generar una fuerza de rotación con un comportamiento de velocidad de par giratorio definido. Para garantizar la óptima eficiencia y evitar fallos debido a un cortocircuito eléctrico, los fabricantes deben comprobar diversas características principales que incluyen: 

  • Aislamiento eléctrico de horquilla en las ranura del estator 
  • Posicionamiento preciso de cada horquilla relativa con relación a la base del estator 
  • La aplicación precisa del barniz aislante alrededor de los extremos de las horquillas soldadas 
  • Geometría y distancias del punto de soldadura 
  • Geometrías generales del estator y de las horquillas

Estas características cruciales agregan complejidad a la inspección del ensamble del estator de horquilla, especialmente debido al elevado número de puntos soldados y elementos aislantes que deben ser probados en cada estator. 
 
El proceso de inspección requiere de la medición dimensional, que incluye tamaño, forma y posición, del ensamble del estator en horquilla, que consiste de forma libre 3D y geometrías estándar. Entre los elementos principales que se miden está la forma del perfil de los extremos de la horquilla curva, la posición de los extremos con relación al datum de la base del estator, la geometría de los puntos de soldadura, la distancia mínima radial y axial entre los puntos de soldadura y la altura máxima de los puntos de soldadura con relación a la base del estator. También es necesario capturar la altura y el grosor del aislamiento alrededor de las horquillas, así como el tamaño y la concentricidad del estator mismo. 
 
El número y los tipos de elementos que se encuentran en un ensamble de estator en horquilla típico requieren de una solución exhaustiva y flexible para alcanzar la precisión necesaria sin comprometer los tiempos de ciclo. Una máquina de medición por coordenadas con capacidades de inspección multisensor y una configuración de 4 ejes con mesa giratoria resulta ideal para la inspección detallada de ensambles complejos como los estatores en horquilla de motores eléctricos. Al combinar las capacidades de medición de un cabezal de sensor táctil fijo, un escáner láser de línea y un sensor óptico de luz blanca en una sola máquina, es posible capturar con precisión todos los elementos importantes del ensamble del estator en horquilla del ensamble del estator en horquilla de forma rápida y completamente automática.  

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Para la inspección de superficies delicadas como las horquillas de cobre, el escáner láser HP-L-5.8 ofrece capacidades de medición precisa y sin contacto. 

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