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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehbare bzw. sich drehende
elektrische Einheit und ein Verfahren für ihre Herstellung, und insbesondere
auf ein Herstellungsverfahren der drehbaren elektrischen Einheit
mit einem Vorgang des Installierens einer in eine konzipierte Form
vorgeformten bzw. vorgebildeten Spule in einem Statorkern.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Herkömmlicherweise
und weit verbreitet wurde eine drehbare elektrische Einheit auf
verschiedensten Gebieten verwendet. Hier wird die drehbare elektrische
Einheit, die einen Motor und einen Generator aufweist, beispielsweise,
jedoch nicht beschränkt
darauf, als ein Antriebsmotor für
den Kompressor einer Klimaanlage bzw. eines Klimageräts, ein
Antriebsmotor für
ein elektrisches Fahrzeug mit einem Hybridfahrzeug und dem Generator
für ein Fahrzeug
verwendet.
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Die
drehbare elektrische Einheit ist im Allgemeinen mit einer Spule
zur Erzeugung eines Magnetfelds ausgestattet (während bei einem Generator eine
Spule zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft gemäß der Flussänderung
vorhanden ist). Ein vereinfachter Herstellungsvorgang für die Spule
wird verschiedenste Vorteile erzielen, wie beispielsweise eine Herstellungskostenreduktion
der drehbaren elektrischen Einheit. Daher sind die diejenigen Verfahren,
welche in den nachfolgend aufgelisteten Patentdokumenten 1 bis 4
beschrieben sind, als Techniken zur Vereinfachung des Herstellungsvorgangs
einer Spule für
die drehbare elektrische Einheit bekannt.
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Bei
dem in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Verfahren wird
zuerst ein Leitungsdraht in einen Ring für eine Vielzahl von Umdrehungen
bzw. Windungen gewickelt, wie in 1A gezeigt,
dann wird eine ringförmige
Spule in eine zyklisch konkavkonvexe Form geformt, welche der Anzahl
von Polen in einem Motor entspricht, wie in 1B gezeigt.
Dann wird der Leitungsdraht in die Schlitze eingefügt, die
in dem Statorkern eines Motors zur Verfügung gestellt sind. Auf diese
Weise werden bei den in diesen Patentdokumenten beschriebenen Herstellungsverfahren
im Voraus in eine konzipierte Form vorgeformte Spulen vorbereitet,
so dass sie in die Schlitze eines Statorkerns eingefügt werden
können.
Dieses Verfahren erbringt verglichen mit einem Verfahren des direkten
Wickelns eines Leitungsdrahts in die Schlitze eines Statorkerns
eine höhere
Prozesseffizienz bzw. Vorgangseffizienz.
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Außerdem wird
in dem Patentdokument 3 ein Herstellungsverfahren vorgestellt, bei
welchem eine in eine konzipierte Form vorgeformte Spule vorbereitet
wird, um in die Schlitze eines Statorkerns eingefügt zu werden.
Jedoch werden bei dem in dem Patentdokument 3 beschriebenen Herstellungsverfahren
die polspezifischen Spulen für
jeden der individuellen Pole vorgeformt und diese Spulen werden
in jeden einen Satz bzw. Gruppe der entsprechenden Schlitze eingefügt. Alternativ
werden bei dem in dem Patentdokument 4 beschriebenen Herstellungsverfahren
eine Vielzahl von als Kiefernnadeln ausgebildete bzw. ausgestaltete
Leiter, die Segmentspulen genannt werden, in einen Satz von entsprechenden Schlitzen
eingefügt,
und es wird eine Spule gebildet bzw. geformt, indem diese Leiter
eins nach dem anderen verbunden werden. Außerdem sind aus den Patentdokumenten
5 und 6 weitere verwandte Techniken bekannt.
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[Patentdokument 1]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 2002-209358 (6 und 7, Absätze
0013 bis 0015)
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[Patentdokument 2]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 10-14149 (1 und 2, Absätze 0007
bis 0010)
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[Patentdokument 3]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 2003-153478 (4,
Absätze
0012 bis 0014)
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[Patentdokument 4]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 2001-37132 (2 bis 6)
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[Patentdokument 5]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 10-271733
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[Patentdokument 6]
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- Japanische Patentoffenlegungsschrift 2000-69700
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Beispielsweise
soll eine drehbare elektrische Einheit nicht nur bei einem einfachen
Prozess bzw. Vorgang hergestellt werden, wie zuvor beschrieben, sondern
dieser soll auch eine hohe Effizienz aufweisen. Es sei erwähnt, dass
die Effizienz einer drehbaren elektrischen Einheit mit einer engeren
Wicklung der eine Spule bildenden Leitungsdrähte zunimmt. Das heißt, die
Effizienz einer drehbaren elektrischen Einheit nimmt mit dem Laminations- bzw. Schichtungsfaktor
der Leitungsdrähte
in einem die Spule aufnehmenden Schlitz zu. Hier ist der Schichtungsfaktor
der Leitungsdrähte
in einem Schlitz als das Verhältnis
von „der
Summe jedes Querschnittsbereichs einer Vielzahl der in dem Schlitz
aufgenommenen bzw. untergebrachten Leitungsdrähte" zu „dem Querschnittsbereich des
Schlitzes" definiert.
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Jedoch
haben diese herkömmlichen
drehbaren elektrischen Einheiten, die durch die Prozesse bzw. Vorgänge, wie
beispielsweise den zuvor erwähnten
Vorgang, hergestellt wurden, bei welchem die in eine konzipierte
Form vorgeformten Spulen in den Schlitz eines Statorkerns eingefügt werden,
nicht notwendigerweise einen hohen Schichtungsfaktor in den jeweiligen
Schlitzen erzielt. Mit anderen Worten war es herkömmlicherweise
schwierig, eine Vereinfachung des Herstellungsvorgangs zu erlangen,
während
die Effizienz einer drehbaren elektrischen Einheit erhöht wird,
indem der Schichtungsfaktor der Leitungsdrähte in einem Schlitz verbessert
wird.
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Unterdessen
gibt es bei dem aus dem Patentdokument 3 bekannten Motor Probleme,
wie beispielsweise: (1) Unfähigkeit
Spulen in drei oder mehr Schlitzen kontinuierlich zu bilden bzw.
zu formen; (2) als Resultat ist ein großes Spulenende zur Einfügung vorhanden,
da das Spulenende auf einer Seite des Kerns aufeinander gestapelt
wird; (3) Erfordernis eines speziellen Werkzeugs zur Formung von
Spulen in eine besondere Form und eine Vorrichtung zur Installation
der Spule in einem Stator; und (4) eine Beschränkung darauf, es für einen
Stator mit halbgeschlossenen Schlitzen einzusetzen.
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Andererseits
wird der Herstellungsvorgang bei dem aus dem Patentdokument 4 bekannten
Motor, da die Vielzahl der Segmentspulen eins nach dem anderen zur
Bildung einer Spule zusammengeschweißt werden müssen, zusätzlich zu einer reduzierten
Effizienz des Motors selbst aufgrund eines Verlustes bei den geschweißten Punkten
kompliziert. Darüber
hinaus besteht der Bedarf, die Anzahl der Spulenwindungen und Schlitze
für eine
Verwendung bei hohen Spannungen zu erhöhen, wodurch die Produktivität und die
Effizienz des Motors selbst reduziert wird. Zudem ist es schwierig,
die Anzahl der Spulenumdrehungen bzw. Windungen aufgrund ihres Spulenlayouts
bzw. Spulengestaltung Windung für
Windung zu erhöhen,
weshalb es eine beschränkte
Freiheit bei der Gestaltung eines Produkts gibt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drehbare elektrische
Einheit, welche einen einfachen Herstellungsprozess bzw. Herstellungsvorgang
und eine hohe Effizienz aufweist, und ihr Herstellungsverfahren
zur Verfügung
zu stellen.
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Ein
Herstellungsverfahren einer drehbaren elektrischen Einheit gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst den ersten Vorgang des Formens einer Spule, indem
ein flacher Leitungsdraht mit einer Vielzahl von Windungen um ein
vorformendes Bauteil mit einer konzipierten Form gewickelt wird,
und den zweiten Vorgang eines Herstellens eines Stators, indem die
Spule in drei oder mehr Schlitze eingefügt wird, die bei einem Statorkern
einer drehbaren elektrischen Einheit zur Verfügung gestellt sind, um die Vielzahl
von Schlitzen zu überkreuzen,
wobei, bei dem ersten Vorgang, der flache Leitungsdraht derart um
das vorformende Bauteil gewickelt wird, dass eine Querschnittform
der Spule ungefähr
mit der des Schlitzes abgestimmt ist.
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Gemäß der Erfindung
ist der Herstellungsvorgang einfach, da die in eine konzipierte
Form vorgeformte Spule in drei oder mehr Schlitze eingefügt wird,
um die Vielzahl von Schlitzen zu überkreuzen. Da der flache Leitungsdraht
als ein Leitungsdraht zur Bildung der Spule Verwendung findet, wird
der Schichtungsfaktor (oder die Dichte) der Leitungsdrähte in einem
Schlitz erhöht,
wodurch die Effizienz einer drehbaren elektrischen Einheit verbessert
wird. Außerdem
wird, da die Querschnittsform der Spule ungefähr mit der des Schlitzes abgestimmt
wird, der Schichtungsfaktor der Leitungsdrähte in einem Schlitz weiter
erhöht,
wodurch die Effizienz der drehbaren Einheit an sich stark verbessert
wird.
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Bei
dem zweiten Vorgang des zuvor beschriebenen Herstellungsvorgangs
kann die Spule in drei oder mehr Schlitze eingefügt werden, um die Vielzahl
von Schlitzen zu überkreuzen
und eine Wellenwicklung zu bilden. Gemäß der Erfindung ist eine geringere
Anzahl von Vorgängen
erforderlich, und es wird im Vergleich zu dem Herstellungsvorgang,
bei welchem eine Vielzahl von Segmentspulen in die entsprechenden
Schlitze eingefügt
werden, und dann miteinander verbunden werden, ein geringerer Verlust
in der Spule selbst erzeugt.
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Außerdem kann
der erste Vorgang bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren
umfassen: den ersten Untervorgang des Wickelns von n Windungen des
flachen Leitungsdrahts, so dass der flache Leitungsdraht sequentiell
auf in der ersten Richtung aufgereihte n Säulen bzw. Spalten gewickelt
ist, während
er gegen eine Druckfläche
bzw. Anpressfläche
des vorformenden Werkzeugs gedrückt bzw.
gepresst wird, den zweiten Untervorgang des Wickelns von n Windungen
des flachen Leitungsdrahts, so dass der flache Leitungsdraht sequentiell in
n Spalten bzw. n Säulen,
die in der Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung aufgereiht
sind, nach außen
gestapelt auf den bei dem ersten Untervorgang gewickelten flachen
Leitungsdraht gewickelt wird, und den dritten Untervorgang des Abwechselns des
ersten Untervorgangs und des zweiten Untervorgangs, so dass der
flache Leitungsdraht weiter nach außen gestapelt auf den bei dem
ersten und zweiten Untervorgang gewickelten flachen Leitungsdraht
gewickelt ist. Zudem kann der flache Leitungsdraht dem dritten Untervorgang
folgend weitergewickelt werden, so dass die Querschnittsform der
Spule ein Trapezoid wird. Gemäß diesen
Erfindungen befindet sich der die Spule bildende flache Leitungsdraht
immer benachbart zu dem zuvor gewickelten Leitungsdraht, was die
Ausrichtung von eine Spule bildenden Drähten minimal gestört gestaltet,
was einen höheren
Schichtungsfaktor der Leitungsdrähte
in einem Schlitz zur Folge hat und die Effizienz einer drehbaren
elektrischen Einheit verbessert.
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Zudem
kann bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren eine Vielzahl
von Operationen bzw. Arbeitsabläufen
zur Wicklung des flachen Leitungsdrahts in einer Vielzahl von Windungen
bei dem ersten Vorgang derart durchgeführt werden, dass in der Richtung
gestapelt wird, die vertikal zu einer Fläche des vorformenden Bauteils
ist. Gemäß der Erfindung
ist, da es eine geringere Anzahl von Malen gibt, bei welcher die
Ausrichtung von eine Spule bildenden Leitungsdrähten gestört wird, der Schichtungsfaktor der
Leitungsdrähte
in einem Schlitz an sich viel höher.
Es sei erwähnt,
dass, wenn die Anzahl von bei der Vielzahl von vorangehenden Operationen
gewickelten Windungen für
jede Wicklungsoperation die selbe ist, die Querschnittsform der
Spule ein Rechteck wird, während,
wenn die Anzahl von bei der Vielzahl von vorangehenden Operationen
gewickelten Windungen sequentiell eins nach dem anderen heraufgesetzt
wird, die Querschnittsform der Spule ein Trapezoid wird.
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Ferner
wird bei dem Herstellungsverfahren, wie zuvor beschrieben, die Fläche eines
vorformenden Bauteils stufenweise gestaltet, und der flache Leitungsdraht
wird bei dem ersten Vorgang derart gewickelt, dass die Anzahl von
Windungen des flachen Leitungsdrahts, welche in der Richtung vertikal
zu jeder Stufe der Fläche
des vorformenden Bauteils gestapelt sind, um eine vordefinierte
Anzahl für
eine jeweilige Stufe heraufgesetzt werden kann. Gemäß der Erfindung
wird die Querschnittsform der Spule ein Trapezoid.
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Darüber hinaus
weist das vorformende Bauteil bei dem Herstellungsverfahren, wie
zuvor beschrieben, einen geraden Bereich und einen gekrümmten Bereich
auf, und die Spule weist eine Vielzahl von geraden Abschnitten,
die unter Verwendung des geraden Bereichs des vorformenden Bauteils
geformt werden, und einen gekrümmten
Teil auf, welcher unter Verwendung des gekrümmten Bereichs des vorformenden
Bauteils geformt wird. Jeder der Vielzahl von geraden Abschnitten
der Spule wird in den entsprechenden Schlitz eingefügt, und
der gekrümmte
Teil der Spule wird derart zugewiesen, dass der gekrümmte Teil
der Spule die Schlitze überkreuzt, die
jeweils mit dem geraden Teil der Spule bei dem zweiten Vorgang eingefügt werden.
Und wenn es den flachen Leitungsdrähte bei dem ersten Vorgang
nicht ermöglicht
wird, einander bei dem geraden Teil der Spule zu überkreuzen,
ist die Ausrichtung der Leitungsdrähte in einem Schlitz sichergestellt.
Und ist der Statorkern zur Installation einer Vielzahl von Spulen
angeordnet, die bei dem ersten Vorgang hergestellt werden, kann
jeder gekrümmte
Teil jeweils vor dem zweiten Vorgang geformt werden, so dass Spulen
sich nicht gegenseitig störend
beeinflussen, wenn jede der Vielzahl von Spulen in dem Statorkern
installiert ist. Dies macht die Operation des Einfügens der Spulen
in entsprechende Schlitze einfach.
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Zudem
wird bei dem Herstellungsverfahren, wie zuvor beschrieben, nachdem
die Spule mit einer Isolationsverarbeitung behandelt ist, die isolierte Spule
bei dem zweiten Vorgang in die Schlitze eingefügt. Gemäß der Erfindung gibt es keinen
Bedarf, in den Schlitz ein Isolierblatt vorzuinstallieren. Und mit der
Vorbehandlung einer Isolierverarbeitung für die Spule ist die Ausrichtung
der flachen Leitungsdrähte schwer
zu stören,
wenn die Spule in die entsprechenden Schlitze eingefügt wird.
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Eine
drehbare elektrische Einheit gemäß der Erfindung
umfasst einen Stator mit einem Statorkern, der zusammen mit den
Spulen installiert ist, wobei die Spule aus den flachen Leitungsdrähten besteht, und
die Querschnittsform der Spule so konfiguriert ist, dass sie ungefähr mit der
von Schlitzen übereinstimmt,
die in dem Statorkern zur Verfügung
gestellt sind. Der Stator wird hergestellt, indem die Spule in drei
oder mehr Schlitze eingefügt
wird, die in dem Statorkern zur Verfügung gestellt sind, um so die Vielzahl
von Schlitzen zu überkreuzen.
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Bei
der Erfindung ist es möglich,
da eine Spule in eine konzipierte Form geformt wird, indem der flache Leitungsdraht
Verwendung findet, und ein Stator hergestellt wird, indem die Spule
in die entsprechenden Schlitze in dem Statorkern einer drehbaren
elektrischen Einheit eingefügt
wird, die drehbare elektrische Einheit durch einen einfachen Herstellungsvorgang
und mit einer hohen Effizienz der drehbaren elektrischen Einheit
zur Verfügung
zu stellen. Dementsprechend ist es also möglich, eine drehbare elektrische
Einheit kompakt zu gestalten.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
ausführlicher beschrieben.
Es zeigen:
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1A und 1B ein
Beispiel des Standes der Technik;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines Statorkerns aus einer schrägen
Perspektive, welcher eine drehbare elektrische Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet;
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3 eine
Draufsicht des in 2 gezeigten Statorkerns;
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4 ein
Spulenvorformungswerkzeug zur Formung einer Spule;
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5 ein
Beispiel einer Spule, welche unter Verwendung eines Spulenvorformungswerkzeugs hergestellt
ist;
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6 eine
Spule, welche zur Installation in einem Statorkern geformt ist;
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7A bis 7C einen
Zustand, bei welchem Spulen in einen Statorkern eingefügt sind;
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8A und 8B einen
Vergleich des Schichtungsfaktors zwischen einem runden und einem
flachen Leitungsdraht;
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9A und 9B die
Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
1;
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10 ein
Wicklungsverfahren eines flachen Leitungsdrahts;
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11A und 11B die
Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
2;
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12A und 12B die
Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
3;
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13A und 13B die
Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
4;
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14A bis 14C einen
Einfügevorgang für Spulen
in die Schlitze entsprechend einem Statorkern;
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15 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Überkreuzungsabschnitte
von Spulen;
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16 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Statorkerns; und
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17A und 17B weitere
Beispiele von geformten Spulen.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Ein
drehbare elektrische Einheit gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Ständer
bzw. Stator und einen Läufer
bzw. Rotor als eine gemeinsame drehbare elektrische Einheit, und
die Erfindung weist keine besonderen Charakteristika bei der Rotorstruktur
auf. Dementsprechend wird eine Beschreibung des Rotors hier ausgelassen.
Außerdem besteht
die Prämisse
bei dem Herstellungsverfahren der drehbaren elektrischen Einheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung dahingehend, dass die Herstellungsvorgänge außer für den Herstellungsvorgang eines
Stators mit den herkömmlichen
Techniken ausgeführt
werden können.
Es sei erwähnt,
dass die folgende Beschreibung vorgenommen wird, indem eine dreiphasige
drehbare elektrische Einheit mit sechs Polen in jeder Phase als
ein Gegenstand der Beschreibung gewählt ist.
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2 zeigt,
aus einer schrägen
Perspektive, ein Ausführungsbeispiel
eines Statorkerns 10 in dem auseinandergebauten Zustand,
welcher eine drehbare elektrische Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet. Der Statorkern 10 besteht aus einem inneren Ringbauteil 10 und
einem äußeren Ringbauteil 12,
wie in 2 gezeigt. Es sei erwähnt, dass das innere Ringbauteil 11 mit
einer Vielzahl von Auskragungen ausgestattet ist, welche in ihre
diametrische Richtung auskragen. Und zwischen jeder der Auskragungen
ist jeder Schlitz von Schlitzen 13 zur Verfügung gestellt.
Es sei außerdem
erwähnt,
dass diese Schlitze zur Aufnahme von Spulen Verwendung finden, wie
nachstehend ausführlich
beschrieben. Andererseits ist das äußere Ringbauteil 12,
welches eine annähernd
zylindrische Form aufweist, angeordnet, so dass es das innere Ringbauteil 11 umschließt. Es sei
erwähnt,
dass das innere Ringbauteil 11 optional konfiguriert sein
kann, dass es auf seinem inneren Durchmesser Schlitzöffnungen
aufweist, auch wenn das gezeigte Beispiel auf eine andere Weise konfiguriert
ist.
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3 zeigt
eine Draufsicht des Statorkerns 11, bei welchem das äußere Ringbauteil 12 an
der Außenseite
des inneren Ringbauteils 11 installiert ist. Wie gezeigt,
ist der Statorkern 10 mit einer Vielzahl der Schlitze 13 ausgestattet
(bei diesem Beispiel 18 Schlitze). Und die Querschnittsform
jedes Schlitzes 13 weist eine „trapezoide (oder fächerförmige) Form" auf.
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4 veranschaulicht
ein Spulenvorformungswerkzeug 20 zur Formung einer Spule.
Es sei erwähnt,
dass das Spulenvorformungswerkzeug 20 in der Lage ist,
eine Spule für
eine Phase (beispielsweise die U-Phase, die V-Phase, oder die W-Phase) in
einem Vorgang zu formen. Und das Spulenvorformungswerkzeug 20 ist
unter Berücksichtigung
des Falls konfiguriert, bei dem sechs Pole für jede Phase vorhanden sind.
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Das
Spulenvorformungswerkzeug 20 weist einen Hauptkörper (das
heißt
ein Formungsbauteil) 21, ein Druckbauteil bzw. Anpressbauteil 22 für einen geraden
Abschnitt und ein Druckbauteil bzw. Anpressbauteil 23 für einen
gekrümmten
Abschnitt auf. Der Hauptkörper 21 weist
die in drei radiale Richtungen auskragenden geraden Abschnitte,
die bei dem Ende jedes geraden Abschnitts gestalteten konvex gekrümmten Abschnitte,
und die in der Nähe
der Basis der geraden Abschnitte zur Verfügung gestellten konkav gekrümmten Abschnitte
auf. Das Anpressbauteil 22 für einen geraden Abschnitt,
welches neben dem geraden Abschnitt des Hauptkörpers 21 gesetzt ist,
ist zum Drücken
bzw. Pressen der um den Hauptkörper 21 gewickelten
Leitungsdrähte
gegen den entsprechenden geraden Abschnitt angeordnet. Indessen
ist das Anpressbauteil 23 für einen gekrümmten Abschnitt,
welches neben den konkav gekrümmten
Abschnitt des Hauptkörpers 21 gesetzt
ist, zum Drücken
bzw. Pressen der um den Hauptkörper 21 gewickelten
Leitungsdrähte
gegen den entsprechenden konkav gekrümmten Abschnitt angeordnet.
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Durch
Wickeln eines Leitungsdrahts um den Hauptkörper in einer Vielzahl von
Windungen, wird eine in den Statorkern 10 zu installierende
Spule geformt, was der erste Vorgang genannt wird. Bei diesem Vorgang
wird der Leitungsdraht, welcher um den Hauptkörper 21 auf eine derartige
Weise gewickelt wurde, dass er zwischen dem Hauptkörper 21 und dem
Anpressbauteil 22 für
einen geraden Abschnitt und zwischen dem Hauptkörper 21 und dem Anpressbauteil 22 für einen
gekrümmten
Abschnitt hindurchläuft,
in die selbe Form geformt, wie die äußere Konturform des Hauptkörpers 21.
Es sei erwähnt, dass
ein bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeter
Leitungsdraht ein „flacher
Leitungsdraht" ist,
dessen Querschnittsform entweder ein Rechteck oder ein annäherndes
Rechteck ist, was nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
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5 zeigt
ein Beispiel einer Spule 30, die unter Verwendung eines
Spulenvorformungswerkzeugs 20 hergestellt wird. Es sei
erwähnt,
dass die Spule 30 geformt wird, indem der Leitungsdraht
um den Hauptkörper 21,
wie zuvor beschrieben, in einer Vielzahl von Windungen, beispielsweise
in der Größenordnungen
von wenigen Windungen und ein paar Dutzend Windungen, gewickelt
wird. Daher umfasst die Spule 30 die geraden Abschnitte,
die unter Verwendung der geraden Abschnitte des Hauptkörpers 21 geformt
werden, die konvex gekrümmten
Abschnitte, die unter Verwendung der konvex gekrümmten Abschnitte des Hauptkörpers 21 geformt werden,
und die konkav gekrümmten
Abschnitte, die unter Verwendung der konkav gekrümmten Abschnitte des Hauptkörpers 21 geformt
werden. Insbesondere besteht die Spule 30 aus den geraden
Abschnitten 31a bis 31f, den konvex gekrümmten Abschnitten 32a bis 32c und
den konkav gekrümmten
Abschnitten 33a bis 33c. Es sei erwähnt, dass
die konvex gekrümmten
Abschnitte 32a bis 32c und die konkav gekrümmten Abschnitte 33a bis 33c manchmal
einfach „gekrümmte Abschnitte
oder gekrümmte
Abschnitte einer Spule" genannt
werden.
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Dann
wird die auf diese Weise vorgeformte Spule 30 in das weitergeformt,
was in 6 gezeigt ist. Das heißt, die Spule 30 wird
auf eine derartige Weise geformt, dass jeder der geraden Abschnitte 31a bis 31f nach
oben um die jeweiligen konkav gekrümmten Abschnitte 33a bis 33c gebogen
wird. Mit anderen Worten wird die Spule 30 derart geformt, dass
jeder der geraden Abschnitte 31a bis 31f in den entsprechenden
Schlitz eingefügt
wird, der in dem inneren Ringbauteil 11 des Statorkerns 10 zur
Verfügung
gestellt ist. Es sei erwähnt,
dass bei diesem Vorgang jeder der geraden Abschnitte 31a bis 31f der Spule 30 im
Wesentlichen gerade gehalten wird.
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7a bis 7c zeigen
einen Zustand, bei welchem eine Spule in die entsprechenden Schlitze eines
Statorkerns eingefügt
ist. 7a, 7b und 7c zeigen
jeweils, aus einer schrägen
Perspektive, eine Veranschaulichung der konvex gekrümmten Abschnitte
der Spule, welcher ein Platz an der oberen Seite des Statorkerns
zugewiesen ist, und eine Veranschaulichung der konkav gekrümmten Abschnitte
der Spule, die sich an der unteren Seite eines Statorkerns befindet.
Es sei erwähnt,
dass hier das äußere Ringbauteil 12 ausgelassen
ist, und die Spulen nur für
eine Phase gezeigt sind, um eine einfache Betrachtung der Zeichnung
zu gewährleisten.
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Die
in der Form von 6 geformte Spule 30 wird
dann installiert, um das innere Ringbauteil 11 des Statorkerns 10 von
seiner Außenseite
zu umschließen.
Bei diesem Vorgang wird jeder der geraden Abschnitte der Spule 30 in
das entsprechende jedes Drittels des Schlitzes eingefügt, welches
der zweite Vorgang genannt wird. Insbesondere werden die geraden
Abschnitte 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f der
Spule 30 jeweils in die Schlitze 13a, 13d, 13g, 13j, 13m und 13p von
den 18 Schlitzen 13a bis 13r eingefügt.
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Die
konvex gekrümmten
Abschnitte 32a bis 32c der Spule 30,
wie in 7A und 7B gezeigt, werden
derart zugewiesen, dass sie zwischen den Schlitzen überkreuzen,
in welche ihre jeweiligen geraden Abschnitte eingefügt sind.
Bei diesem Beispiel ist der konvex gekrümmte Abschnitt 32a derart
zugewiesen, dass er von dem oberen Ende des Schlitzes 13a bis
zu dem des Schlitzes 13d überkreuzt, der konvex gekrümmte Abschnitt 32b ist
derart zugewiesen, dass er von dem oberen Ende des Schlitzes 13g zu
dem des Schlitzes 13j überkreuzt,
und der konvex gekrümmte
Abschnitt 32c ist derart zugewiesen, dass er von dem oberen
Ende des Schlitzes 13m zu dem des Schlitzes 13p überkreuzt.
Unterdessen sind die konkav gekrümmten
Abschnitte 33a bis 33c der Spule 30,
wie in 7C gezeigt, derart zugewiesen, dass
sie zwischen den Schlitzen überkreuzen,
in welche die geraden Abschnitte der Spule 30 eingefügt sind.
Bei diesem Beispiel ist der konkav gekrümmte Abschnitt 33a derart
zugewiesen, dass er von dem unteren Ende des Schlitzes 13d zu
dem des Schlitzes 13g überkreuzt,
der konkav gekrümmte
Abschnitt 33b ist derart zugewiesen, dass er von dem unteren
Ende des Schlitzes 13j zu dem des Schlitzes 13m überkreuzt,
und der konkav gekrümmte
Abschnitt 33c ist derart zugewiesen, dass er von dem unteren
Ende des Schlitzes 13p zu dem des Schlitzes 13a überkreuzt.
Es sei erwähnt,
dass die konvex gekrümmten
Abschnitte 32a bis 32c und die konkav gekrümmten Abschnitte 33a bis 33c zwischen
den eingefügten
Schlitzen überkreuzen,
wenn die Spule 30 in den Statorkern 10 installiert
ist, wie zuvor beschrieben, und daher werden diese Abschnitte manchmal „Überkreuzungsabschnitt
(oder Überkreuzungsabschnitt
einer Spule)" genannt.
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Dann
wird, nachdem die Spule 30 in dem inneren Ringbauteil 11 installiert
ist, das äußere Ringbauteil 12 installiert,
so dass es das innere Ringbauteil 11 umschließt, wodurch
der Stator für
eine drehbar elektrische Einheit in sich geschlossen ist.
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Als
ein Ergebnis ist ein Stator vollendet, welcher verteilte Wellenwicklungen
aufweist, bei welchem die Spule in drei oder mehr Schlitze (bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sechs Schlitze) eingefügt
ist, wobei jede Spule eine Vielzahl von Schlitzen überkreuzt
bzw. überquert.
Hier wird die Spulenwicklung beispielsweise auf dem folgenden Weg
vorgenommen: das obere Ende von Schlitz 13d -> unteres Ende von Schlitz 13d -> unteres Ende von Schlitz 13g -> oberes Ende von Schlitz 13g -> oberes Ende von Schlitz 13j -> unteres Ende von Schlitz 13j -> unteres Ende von Schlitz
13m -> oberes Ende
von Schlitz 13m -> oberes
Ende von Schlitz 13p -> unteres
Ende von Schlitz 13p -> unteres
Ende von Schlitz 13a -> oberes
Ende von Schlitz 13a -> unteres
Ende von Schlitz 13d usw.
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Die
Spule 30 kann mit einer Isolationsverarbeitung behandelt
werden, bevor die Spule 30 in die Schlitze des Statorkerns 10 eingefügt wird.
Ihre Isolationsverarbeitung kann beispielsweise auf den geraden
Abschnitt (oder sowohl die geraden als auch die gekrümmten Abschnitte)
der Spule 30 angewendet werden, indem sie mit Isolationspapier,
Isolationsfilm oder Plastikmaterialien bedeckt werden. Mit einer
derartigen Verarbeitung wird die Isolation zwischen der Spule 30 und
dem Statorkern 10 sichergestellt, indem nur die einer Isolationsverarbeitung
unterzogene Spule 30 in die entsprechenden Schlitze eingefügt wird,
was ein Erfordernis beseitigt, im Voraus ein Isolationspapier oder
dergleichen in jeden Schlitz des Statorkerns 10 einzufügen. Außerdem macht
es eine Isolationsverarbeitung für
die Spule 30, wie zuvor beschrieben, zu der Zeit ihrer
Konfiguration, wie in 5 gezeigt, schwierig, dass die
Ausrichtung der die Spule 30 bildenden Leitungsdrähte gestört wird,
wenn sie in die in 6 gezeigte Form geformt wird.
Außerdem
macht es eine Isolationsverarbeitung, wie zuvor beschrieben, für die Spule 30 zu der
Zeit ihrer Konfiguration, wie in 6 gezeigt, schwierig,
dass die Ausrichtung der die Spule 30 bildenden Leitungsdrähte gestört wird,
wenn sie in die entsprechenden Schlitze des Statorkerns 10 eingefügt wird.
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Für eine eine
Spule bildenden Leitungsdraht wird im Allgemeinen ein „runder
Leitungsdraht" verwendet,
dessen Querschnittsform ein Kreis ist. Insbesondere wird der runde
Leitungsdraht grundsätzlich
zur Herstellung einer drehbaren elektrischen Einheit bei dem Herstellungsvorgang,
bei welchem eine in eine konzipierte Form vorgeformte Spule in die Schlitze
des Statorkerns eingefügt
wird, in Anbetracht einer Vereinfachung der Spulenformung verwendet.
Jedoch verursacht ein Formen einer Spule unter Verwendung des runden
Leitungsdrahts die unvermeidlichen Lücken zwischen den Drähten, wie
in
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8A gezeigt,
auch wenn die Drähte
gut zueinander ausgerichtet sind, wodurch ein reduzierter Schichtungsfaktor
der Leitungsdrähte
in einem Schlitz resultiert.
-
Andererseits
wird bei der drehbaren elektrischen Einheit gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung ein „flacher
Leitungsdraht", dessen
Querschnittsform ein Rechteck oder ein ungefähres Rechteck ist, als ein
eine Spule bildender Leitungsdraht verwendet. Hier macht es eine
Konfiguration einer Spule durch den flachen Leitungsdraht möglich, die
Leitungsdrähte
ohne eine Verursachung von Lücken
in dem Schlitz auszurichten, wie in 8B gezeigt,
welches dementsprechend die Schichtungsfaktoren der Leitungsdrähte in einem Schlitz
erhöht.
Das heißt,
der Querschnittsbereich des Leitungsdrahts ist größer mit
den flachen Leitungsdrähten,
vorausgesetzt dass die Anzahl der Leitungsdrähte zwischen den runden und
flachen Leitungsdrähten
die selbe ist. Deshalb wird die Effizienz der drehbaren elektrischen
Einheit verbessert, indem die Spule mit dem flachen Leitungsdraht
gebildet wird.
-
Unterdessen
wird bei dem Herstellungsverfahren gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, wie unter Bezugnahme auf 4 bis 7C beschrieben,
die in die konzipierte Form vorgeformte Spule 30 in die
Schlitze 13 eingefügt.
Hier wird die Spule 30 auf eine derartige Weise geformt,
dass ihre Querschnittsform ungefähr
mit der des Schlitzes 13 abgestimmt wird. Beispielsweise wird
die Spule 30, wenn die Querschnittsform des Schlitzes 13 ein „Trapezoid" (vgl. 3)
ist, derart geformt, dass ihre Querschnittsform ein „Trapezoid" ist. Alternativ
wird, wenn die Querschnittsform des Schlitzes 13 ein „Rechteck" ist, die Spule 30 dann derart
geformt, dass ihre Querschnittsform ein „Rechteck" ist. Dementsprechend ist der Schichtungsfaktor
der Leitungsdrähte
in einem Schlitz weiter verbessert, wodurch die Effizienz einer
drehbaren elektrischen Einheit an sich stark erhöht wird.
-
Es
sei erwähnt,
dass in dem Fall einer Verwendung eines runden Leitungsdrahts zur
Bildung einer Spule ein Ausrichten der runden Drähte verglichen zu den flachen
rechteckigen Drähten
schwierig ist, wenn sie in eine besondere Form geformt werden, was
es schwierig macht, die Spule mit einem runden Draht vorzuformen,
so dass die Querschnittsform der Spule mit derjenigen des Schlitzes
abgestimmt ist.
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Nun
werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele
einer Herstellung der Spule 30 beschrieben. Wie in 5 gezeigt,
wird angenommen, dass die Spule 30 aus den geraden Abschnitten 31 (31a bis 31f),
den konvex gekrümmten
Abschnitten 32 (32a bis 32c) und den
konkav gekrümmten
Abschnitten 33 (33a bis 33c) besteht.
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Die
Spule 30 wird vorgeformt, indem der flache Leitungsdraht
um den Hauptkörper 21 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 für eine Vielzahl von Windungen
gewickelt wird, während
der flache Leitungsdraht ausgerichtet wird. Dann wird die auf diese Weise
vorgeformte Spule 30 geformt, wie in 6 gezeigt,
was es ermöglicht,
sie in die entsprechenden Schlitze des Statorkerns 10 einzufügen. Wohingegen es
bei dem Formungsvorgang und/oder dem nachfolgenden Einfügevorgang
möglich
ist, die Ausrichtung der die Spule 30 bildenden flachen
Leitungsdrähte
zu stören.
Daher werden bei dem Herstellungsverfahren gemäß den Ausführungsbeispielen Gegenmaßnahmen
für ein
Wickeln der flachen Leitungsdrähte
um den Hauptkörper 21 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 präsentiert, um eine Störung der
Ausrichtung der flachen Leitungsdrähte beim Formen der Spule 30 zu
minimieren.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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9A und 9B zeigen
die Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
1, und den in 5 gezeigten Schnitt A-A der
Spule 30. Es sei erwähnt,
dass die Querschnittsform des Schlitzes 13 bei dem Ausführungsbeispiel
1 ein „Trapezoid" (vgl. 3)
ist.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
1 wird zuerst der flache Leitungsdraht in drei Windungen herumgewickelt,
während
der Draht Seite an Seite entlang des Hauptkörpers 21 des Spulenvorformungswerkzeugs 20 aufgereiht
wird (was der erste Untervorgang genannt wird). Es sei hier erwähnt, dass „die erste
Richtung", die in
dem Anspruch definiert ist, in 9A beispielsweise
als die Richtung definiert ist, die von der Position, bei der sich
der mit „1" nummerierte Leitungsdraht
befindet, bis zu der Position läuft,
bei welcher sich der mit „3" nummerierte Leitungsdraht
befindet. Dann wird der flache Leitungsdraht in den vierten bis
sechsten Windungen gewickelt (was der zweite Untervorgang genannt
wird), um außerhalb
von dem flachen Leitungsdraht gestapelt zu werden, welcher bei dem
ersten Vorgang gewickelt wurde, wodurch der flache Leitungsdraht
in einer umgekehrten Reihenfolge zu dem ersten Untervorgang aufgereiht wird.
Anders gesagt, der flache Leitungsdraht wird bei der vierten Windung
außerhalb
von seiner dritten Windung, der flache Leitungsdraht in der fünften Windung
außerhalb
seiner zweiten Windung, und der flache Leitungsdraht bei der sechsten
Windung außerhalb
seiner ersten Windung gestapelt.
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Und
in gleicher Weise werden die ersten und zweiten Untervorgänge wechselweise
bzw. abwechselnd durchgeführt,
um so den flachen Leitungsdraht weiter auf der Außenseite
von zuvor gestapelten bzw. geschichteten Drähten zu wickeln (was als der
dritte Untervorgang bezeichnet wird). Auf eine derartige Weise wird
der flache Leitungsdraht bei der siebten bis zu der einundzwanzigsten
Windung gewickelt.
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Nachfolgend
wird, um die Querschnittsform der Spule 30 zu einem „Trapezoid" zu machen, die zweiundzwanzigste
Windung des flachen Leitungsdrahts auf seiner zwanzigsten Windung,
die dreiundzwanzigste Windung des flachen Leitungsdrahts auf seiner
neunzehnten Windung, und die vierundzwanzigste Windung des flachen
Leitungsdrahts auf seiner dreiundzwanzigsten Windung gestapelt.
Als ein Ergebnis, wie in 9A oder 9B gezeigt,
wird die Anzahl von Windungen des flachen Leitungsdrahts, welcher
auf jeder der drei Säulen
des flachen Leitungsdrahts gestapelt ist, sequentiell um eins verschieden.
Das heißt,
die Querschnittsform der Spule 30 wird ein „Trapezoid".
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Es
sei erwähnt,
dass die Querschnittsform der Spule 30 durch die Querschnittsform
des flachen Leitungsdrahts, die Anzahl von Windungen einer Wicklung
des flachen Leitungsdrahts um das Spulenvorformungswerkzeug 20,
die Anzahl von Säulen bzw.
Spalten und Reihen, das heißt
in der vertikalen und horizontalen Richtung auf dem Papier, wie
aus 9A und 9B ersichtlich,
in welchen die flachen Leitungsdrähte aufgereiht sind, usw. geändert werden
kann. Mit anderen Worten kann die Querschnittsform der Spule 30 ungefähr mit der
des Schlitzes 13 abgestimmt werden.
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10 beschreibt
ein Wicklungsverfahren eines flachen Leitungsdrahts. Die Spule wird
geformt, indem der flache Leitungsdraht gewickelt wird, während er
an die Druckfläche
bzw. Anpressfläche 24 an
dem Hauptkörper 21 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 gedrückt bzw. gepresst wird. Hier
kann die Anpressfläche 24 stufenweise
konfiguriert sein, wie beispielsweise in 10 dargestellt,
um die Querschnittsform der Spule 30 als ein „Trapezoid" zu gestalten. In
diesem Fall ist die Anpressfläche 24 durch
Druckflächen
bzw. Anpressflächen 24a bis 24c gestaltet.
Die Höhe
H jeder Stufe ist beispielsweise die selbe wie die Breite des flachen
Leitungsdrahts, während
die Tiefe D dieser Stufen beispielsweise ungefähr die Hälfte von der Dicke des flachen
Leitungsdrahts beträgt.
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Nun
wird beispielsweise in dem Fall eines Formens einer Spule, wie in 9A gezeigt,
bei Aufrechterhalten der Höhe
des flachen Leitungsdrahts auf der Höhe der Anpressfläche 24a,
der flache Leitungsdraht um den Hauptkörper 21 in einer Windung gewickelt,
während
er an die Anpressfläche 24a angepresst
wird. Dann wird der flache Leitungsdraht, während die Höhe des flachen Leitungsdrahts
auf der Höhe
der Anpressfläche 24b bewahrt
wird, in einer Windung um den Hauptkörper 21 gewickelt,
während er
an die Anpressfläche 24b angepresst
wird. Zudem wird der flache Leitungsdraht, nachdem die Höhe des flachen
Leitungsdrahts an die der Anpressfläche 24c angepasst
ist, in einer Windung um den Hauptkörper 21 gewickelt,
während
er an die Anpressfläche 24c angepresst
wird. In ähnlicher
Weise, und mit einem sequentiellen Aufrechterhalten des flachen
Leitungsdrahts auf den verschiedenen Höhen wird der flache Leitungsdraht
wiederholt um den Hauptkörper 21 gewickelt.
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Beispielsweise
kreuzen die Drähte
im Allgemeinen, beim Konfigurieren einer Spule durch Wickeln eines
Leitungsdrahts für
eine Vielzahl von Windungen manchmal einander an einer Stelle in
der Spule, bei der eine Störung
der Ausrichtung der Leitungsdrähte
resultieren wird.
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Ist
ein Kreuzen zwischen den flachen Leitungsdrähten unvermeidlich, während der
Draht um den Hauptkörper 21 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 gewickelt wird, muss dahingehend
eine Vorsichtsmassnahme getroffen werden, dass sich die Drähte bei
einem gekrümmten
Abschnitt (beispielsweise einem konvex gekrümmten Abschnitt) des Hauptkörpers 21 kreuzen,
um ein Kreuzen der flachen Leitungsdrähte zumindest bei einem geraden Abschnitt
des Hauptkörpers 21 zu
vermeiden, wodurch die Ausrichtung der flachen Leitungsdrähte bei den
geraden Abschnitten 31a bis 31f der Spule 30 aufrechterhalten
bzw. bewahrt wird. Mit anderen Worten bewahren die die Spule 30 bildenden
Leitungsdrähte
ihre Ausrichtung zumindest innerhalb der Schlitze eines Statorkerns 10.
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Ist
der flache Leitungsdraht in der zuvor beschriebenen Reihenfolge
gewickelt, kreuzen sich zwei Drähte
beispielsweise bei dem Beginn der vierten, siebten, zehnten, dreizehnten,
fünfzehnten, achtzehnten,
einundzwanzigsten und vierundzwanzigsten Windung miteinander. Das
heißt,
beispielsweise wird der flache Leitungsdraht bei dem Anfang der
vierten Windung kreuzen, wobei er diagonal über den flachen Leitungsdraht
läuft,
der bei seiner dritten Windung ausgelegt ist. Außerdem ist, wenn der flache
Leitungsdraht in der in 9A oder 9B gezeigten
Reihenfolge gewickelt ist, eine geringe Störung bei der Ausrichtung der
flachen Leitungsdrähte vorhanden,
da die flachen Leitungsdrähte,
welche ansonsten miteinander kreuzen würden, beispielsweise die flachen
Leitungsdrähte
bei der dritten und vierten Windung, bei dem Kreuzungsabschnitt
der Spule 30 zueinander benachbart sind.
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[Ausführungsbeispiel 2]
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11A und 11B zeigen
die Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
2. Es sei erwähnt,
dass während
die Querschnittsform des Schlitzes eines Spulenstatorkerns bei dem
Ausführungsbeispiel
2 als ein „Rechteck" angenommen wird,
der grundlegende Vorgang eines Wickelns des Drahtes der selbe wie bei
dem Ausführungsbeispiel
1 ist, wodurch er hierbei ausgelassen wird. Jedoch ist es nicht
erforderlich, dass die Anpressfläche 24 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 bei dem Ausführungsbeispiel
2 stufenweise gestaltet ist. Es sollte erwähnt werden, dass bei dem Ausführungsbeispiel
2 der selbe Gesamtvorteil erlangt wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel
1.
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[Ausführungsbeispiel 3]
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12A und 12B zeigen
die Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
3. Es sei erwähnt, dass
die Querschnittsform des Schlitzes eines Spulenstatorkerns bei dem
Ausführungsbeispiel
3 wie bei dem Ausführungsbeispiel
1 als ein „Trapezoid" angenommen wird.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
3 wird der Vorgang des Wickelns des flachen Leitungsdrahts mit einer
vordefinierten Anzahl von Windungen eine Vielzahl von Malen ausgeführt, um
ihn vertikal zu der Anpressfläche 24 des
Hauptkörpers 21 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 zu stapeln. Bei diesem Beispiel
wird zuerst der flache Leitungsdraht gewickelt, so dass er bei der
ersten bis zu der neunten Windung eines Wickelns der flachen Leitungsdrähte in der Richtung
des äußeren Umfangs
gestapelt wird. Dann wird die zehnte bis siebzehnte Windung der
flachen Leitungsdrähte
benachbart zu dem Stapel der flachen Leitungsdrähte gewickelt, die bei der
ersten bis zu der neunten Windung gewickelt sind. Die achtzehnte
bis zu der vierundzwanzigsten Windung der flachen Leitungsdrähte wird
zudem benachbart zu seinen zehnten bis siebzehnten Windungen gewickelt.
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Außerdem ist
bei dem Ausführungsbeispiel 3,
auf die gleiche Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1, die Anpressfläche 24 des
Spulenvorformungswerkzeugs 20 stufenweise gestaltet, wie
in 10 gezeigt. Der flache Leitungsdraht ist derart gewickelt,
dass er für
jede Stufe in einer verschiedenen Säule gestapelt wird. Die Anzahl
von Wicklungswindungen, die die flachen Leitungsdrähte an der
jeweiligen Stufe stapeln, ändert
sich eins nach dem anderen gemäß der Wicklungssäulenreihenfolge
(bei diesem Beispiel neun Windungen, acht Windungen und sieben Windungen),
was die Querschnittsform der Spule 30 als ein „Trapezoid" gestalten wird.
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Es
sei erwähnt,
dass die Anzahl von Wicklungswindungen, welche die flachen Leitungsdrähte an der
jeweiligen Stufe stapeln, um eine vorbestimmte Verminderung geändert werden
kann, beispielsweise „2", in welchem Fall
die Querschnittsform einer Spule auch ein „Trapezoid" wird.
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Auch
bei dem Ausführungsbeispiel
3 wird bei dem in 12A gezeigten Beispiel zuerst
der flache Leitungsdraht für
neun Windungen gewickelt, während
seine Höhe
an der Höhe
der Anpressfläche 24a aufrechterhalten
wird, was von acht Windungen davon gefolgt wird, während seine
Höhe an
der Höhe der
Anpressfläche 24b aufrechterhalten
wird. Zudem werden sieben Windungen des flachen Leitungsdrahts gewickelt,
während
seine Höhe
an der Höhe der
Anpressfläche 24c aufrechterhalten
wird. Das heißt,
bei dem Ausführungsbeispiel
3 ist die Anzahl von Punkten, bei welchen der flache Leitungsdraht den
bei der vorangehenden Windung gewickelten flachen Leitungsdraht überkreuzt,
bei dem Vorgang zur Konfiguration der Spule 30 auf ein
Minimum beschränkt.
Daher ist die Anzahl von Punkten reduziert, bei welchen die Ausrichtung
der die Spule 30 bildenden flachen Leitungsdrähte gestört wird.
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[Ausführungsbeispiel 4]
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13A und 13B zeigen
die Wicklungsreihenfolge eines flachen Leitungsdrahts gemäß dem Ausführungsbeispiel
4. Es sei erwähnt, dass,
während
die Querschnittsform des Schlitzes eines Spulenstatorkerns bei dem
Ausführungsbeispiel 4
wie bei dem Ausführungsbeispiel
2 als ein „Rechteck" angenommen wird,
der grundlegende Vorgang zur Wicklung des Drahts derselbe wie bei
dem Ausführungsbeispiel
3 ist, weshalb er hierbei ausgelassen wird. Es sollte erwähnt werden,
dass bei dem Ausführungsbeispiel
4 der selbe Gesamtvorteil erzielt wird wie bei dem Ausführungsbeispiel
3.
-
Die
Spule 30, welche unter Verwendung des Spulenvorformungswerkzeugs 20 geformt
ist, und welche wie in 6 gezeigt, konfiguriert ist,
wird in die entsprechenden Schlitze eines Statorkerns 10 eingefügt, wie
in 7A bis 7C gezeigt.
Hier entspricht eine der Spulen 30 bei diesem Ausführungsbeispiel
einer beliebigen Spule der Spulen für die drei Phasen. Mit anderen
Worten ist es erforderlich, dass drei der Spulen 30 in
den Statorkern 10 installiert werden, um den Stator gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zu konfigurieren.
-
14A bis 14C beschreiben
einen Einfügevorgang
für Spulen
in die entsprechenden Schlitze eines Statorkerns, wobei 14A bis 14C die
Draufsichten des Statorkerns und der Spulen zeigen. Der Statorkern
weist 18 Schlitze 13a bis 13r auf. Hier
sei angenommen, dass drei Spulen, das heißt eine Spule 30U für die U-Phase, eine Spule 30V für die V-Phase
und eine Spule 30W für
die W-Phase, in die entsprechenden Schlitze 13 eingefügt werden.
-
Zuerst
wird jeder der geraden Abschnitte der U-Phase-Spule 30U in die entsprechenden
Schlitze 13a, 13d, 13g, 13j, 13m und 13p eingefügt, wie
in 14A gezeigt. Bei diesem Beispiel werden die konvexgekrümmten Abschnitte
und die konkavgekrümmten
Abschnitte der U-Phase-Spule 30U derart angeordnet, dass
jede von ihnen zwischen entsprechenden zwei Schlitzen überkreuzt,
in welche die geraden Abschnitte der U-Phase-Spule 30U eingefügt werden.
Insbesondere verhält
sich dies, wie zuvor unter Bezugnahme auf 7A bis 7C beschrieben.
Es sei erwähnt,
dass die Überkreuzungsabschnitte
der U-Phase-Spule 30U,
das heißt,
dass ihre konvex und konkav gekrümmten
Abschnitte platziert sind, dass sie so weit wie möglich in
Richtung auf das Zentrum des Statorkerns vorgespannt sind, um eine Interferenz
bzw. Störung
mit der V-Phase-Spule 30V und der W-Phase-Spule 30W zu
vermeiden, welche nachfolgend später
eingefügt
werden.
-
Dann
wird jeder der geraden Abschnitte der V-Phase-Spule 30V in
die entsprechenden Schlitze 13b, 13e, 13h, 13k, 13n und 13q eingefügt, wie
in 14B gezeigt. Bei diesem Beispiel wird jeder der Überkreuzungsabschnitte
der V-Phase-Spule 30V platziert, dass er so weit wie möglich in
Richtung auf das Zentrum des Statorkerns an einer Seite des Schlitzes
vorgespannt wird und er wird an seiner anderen Seite platziert,
dass er in den entsprechenden Schlitz von außerhalb der U-Phase-Spule eingefügt wird.
-
Nachfolgend
wird jeder der geraden Abschnitte der W-Phase-Spule 30W in die entsprechenden
Schlitze 13c, 13f, 13i, 13l, 13o und 13r eingefügt, wie
in 14C gezeigt. Bei diesem Beispiel wird jeder der Überkreuzungsabschnitte
der W-Phase-Spule 30W derart platziert, dass er in die
entsprechenden Schlitze von außerhalb
der U-Phase-Spule 30U und der V-Phase-Spule 30V platziert
wird, welche beide zuvor installiert sind.
-
Auf
diese Weise erlangt ein Installieren der Spulen 30U, 30V und 30W in
dem Statorkern 10 durch das Herstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
eine verteilte und Wellenwicklungsspule für jede Phase.
-
Es
sei erwähnt,
dass der Überkreuzungsabschnitt,
das heißt
die konvex und konkav gekrümmten
Abschnitte, jeder der Spulen 30U, 30V und 30W derart
durchgeführt
werden können,
dass sie wie zuvor beschrieben platziert sind, wenn jede der Spulen in
den Statorkern 10 installiert wird. Jedoch ist es wünschenswert,
jede der Spulen 30U, 30V und 30W derart
zu platzieren, dass jeder Überkreuzungsabschnitt
nicht miteinander in Kontakt steht, wodurch ein Bedarf an einer
Isolierverarbeitung zwischen jeder Spule beseitigt wird.
-
Zudem
sei erwähnt,
dass die Konfiguration jeder Spule 30U bis 30W nicht
auf die in 14A bis 14C gezeigten
beschränkt
ist, sondern auf eine Weise gestaltet sein kann, die eine Interferenz
bzw. Störung
miteinander vermeidet. Beispielsweise kann jeder der Überkreuzungsabschnitte
in einer „S"-Form geformt werden,
wie in 15 gezeigt. Das heißt, die Überkreuzungsabschnitte
jeder Spule sind beispielsweise in Richtung auf das Zentrum des
Statorkerns so weit wie möglich
auf einer Seite des Schlitzes zu platzieren und sind auf seiner
anderen Seite zu platzieren, um in den entsprechenden Schlitz von
der Außenseite
der anderen Spule eingefügt
zu werden. Es sei erwähnt,
dass der Überkreuzungsabschnitt
jeder Spule durch eine veranschaulichte einzelne Linie für eine vereinfachte
Betrachtung in 15 skizziert ist.
-
Wie
zuvor beschrieben, wird bei einer drehbaren elektrischen Einheit
gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen,
da die vorgeformten Spulen in die entsprechenden Schlitze in dem
Statorkern eingefügt
werden, während
die flachen Leitungsdrähte als
ein die Spule bildender Leitungsdraht Verwendung finden, die Effizienz
der drehbaren elektrischen Einheit verbessert sowie der Spulenwicklungsvorgang
vereinfacht.
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Die
Spule gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist keine Segmentspule, wie bei den zuvor zitierten Patentdokumenten
3 und 4 beschrieben, wodurch es möglich ist, eine höhere Freiheit
bei der Gestaltung der Anzahl ihrer Windungen zu erlangen, und wodurch
keine Zunahme bei der Anzahl von Schlitzen für eine Anwendung auf eine drehbare elektrische
Einheit bei einer Hochvoltspezifikation erforderlich ist.
-
Zudem
erzielt, da der Stator erlangt wird, indem die vorgeformte Spule
in die entsprechenden Schlitze eingefügt wird, ein resultierendes
schmaleres Spulenende eine kompakte, hoch effiziente drehbare elektrische
Einheit.
-
Es
sei erwähnt,
dass eine drehbare elektrische Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Beispielsweise umfasst bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ein Statorkern ein inneres Ringbauteil und ein äußeres Ringbauteil, jedoch ist
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, ein
Statorkern kann beispielsweise ein Statorkern mit Schlitzöffnungen
in Richtung auf das Zentrum des Stators sein, wobei in diesem Fall
vorgeformte Spulen in die entsprechenden Schlitze von innerhalb
des Statorkerns auf eine Weise eingefügt werden, die ihren Durchmesser
erweitern. Auf diese Weise wird die Querschnittsform jedes Schlitzes
bei dieser Anwendung grundlegend ein „Rechteck".
-
Darüber hinaus
ist eine drehbare elektrische Einheit nicht darauf beschränkt, dass
sie drei Phasen aufweist, oder dass jede Phase aus „sechs" Polen besteht. Beträgt beispielsweise
die Anzahl von Polen für
jede Phase „vier", wird eine Spule
durch die flachen Leitungsdrähte
in der Form geformt, wie in 17A gezeigt.
Beträgt
die Anzahl von Polen für jede
Phase „acht", wird eine Spule
durch die flachen Leitungsdrähte
in der Form geformt, wie in 17B gezeigt.
Dann werden diese Spulen, wie in 6 gezeigt,
geformt, und dann in die entsprechenden Schlitze in einen Statorkern
bei dem selben Vorgang eingefügt,
wie zuvor für
einen beliebigen der vorangehenden Fälle beschrieben. Es sei erwähnt, dass der
erstere Fall eine verteilte Wellenwicklung erlangen wird, wobei
die Spulen in vier Schlitze eingefügt sind, um die Vielzahl von
Schlitze zu überkreuzen, während der
letztere Fall eine verteilte Wellenwicklung erlangen wird, bei der
die Spulen in acht Schlitze eingefügt werden, so dass sie die
Vielzahl von Schlitzen überkreuzen.
-
Darüber hinaus
werden bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die Überkreuzungsabschnitte
der Spule, das heißt
die konvex gekrümmten
Abschnitte 32a bis 32c in einer Krümmung durch
die konvex gekrümmten
Abschnitte des Hauptkörpers 21 in
dem Spulenvorformungswerkzeug 20 gebildet, wie in 4 gezeigt,
jedoch muss dieses nicht notwendigerweise gekrümmt sein. Das heißt, beispielsweise
ist eine optionale Form mit einem geraden Abschnitt möglich, indem
ein Anpressbauteil ähnlich
zu dem Anpressbauteil 22 für einen geraden Abschnitt geformt
wird. In ähnlicher
Weise können die
anderen überkreuzten
Abschnitte der Spule, das heißt
die konkav gekrümmten
Abschnitte 33a bis 33c auch mit geraden Abschnitten
darin gestaltet werden. Es sei erwähnt, dass der „gekrümmte Abschnitt
einer Spule" in
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung derartige alternative
Strukturen bzw. Aufbauten umfasst.
-
Noch
darüber
hinaus ist bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, auch wenn
der Leitungsdraht direkt um das Spulenvorformungswerkzeug 20 gewickelt
ist, dies nicht als solches beschränkt. Das heißt, es kann
sich derart verhalten, dass eine Ringspule geformt wird, die wie
zuvor beschrieben zueinander ausgerichtete Leitungsdrähte aufweist,
und die Ringspule dann durch das Spulenvorformungswerkzeug 20 geformt
wird, wie in 5 dargestellt, während die
Leitungsdrähte
darin die Ausrichtung zumindest in den Abschnitten bewahren bzw.
aufrechterhalten, die in die entsprechenden Schlitze einzufügen sind.
-
Es
wird eine Spule 30 geformt, indem ein flacher Leitungsdraht
mit einer vordefinierten Anzahl von Windungen um ein Spulenvorformungswerkzeug gewickelt
wird. Die Querschnittsform der Spule 30 wird an die Querschnittsform
des Schlitzes in einem Statorkern annähernd angeglichen bzw. mit
ihr abgestimmt, in welchen die Spule 30 einzufügen ist.
Ein Stator einer drehbaren elektrischen Einheit wird in sich geschlossen,
indem die Spule 30 in eine Vielzahl von Schlitzen eingefügt wird,
so dass die Vielzahl von Schlitzen überkreuzt wird.