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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine, wie z.B.
eines Wechselstromgenerators, für
die Installation an Bord eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft
die Erfindung das Formen der Endabschnitte der Statorwicklungen.
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Es
besteht heutzutage ein wachsender Bedarf an kompakten, rotierenden
elektrischen Maschinen hoher Leistung, wie z.B. Wechselstromgeneratoren
für Fahrzeuge.
Insbesondere ist es erwünscht, elektrische
Leiter in einem magnetischen Schaltkreis eines Stators mit einem
vergrößerten Raumfaktor
zu verlegen und die Spulenendabschnitte der Statorwicklungen präzise zu
formen und unter einer höheren
Dichte anzuordnen.
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Ein
früherer
Ansatz, um diese Erfordernisse zu erfüllen, ist in der japanischen
Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2002-176752 zu finden, in der z.B. Statorwicklungen angeordnet werden,
indem eine Vielzahl von Wicklungsanordnungen kombiniert werden,
von denen jede durch Biegen mehrerer streifenförmiger Leiterelemente gleichzeitig
gebildet wird, um einen Stator kompakter Größe zu erzeugen.
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Ein
anderer früherer
Ansatz ist ein Spulenformverfahren, das in der japanischen Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer
2004-135438 offenbart ist, in der Endabschnitte mehrerer Spulenelemente,
die aus aufeinanderfolgenden Schlitzen hervorstehen, welche in einem
ringförmigen
Muster in einem Rotor (oder Stator) gebildet sind, in Vertiefungen eines
Verdrehwerkzeugs eingepasst werden und gleichzeitig gebogen werden.
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Noch
ein anderer früherer
Ansatz ist ein Leiterendformverfahren zum Formen von Endabschnitten
mehrerer Statorspulen einer rotierenden elektrischen Maschine, das
in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 1996-205487
gezeigt ist. Bei dem Leiterendenformverfahren dieses Ansatzes werden
eine Vielzahl von Spulenendabschnitten, die sich in einem ringförmigen Muster aus
einem Stator erstrecken, von einem Paar flacher oder kreisförmiger,
gegenüberliegender
Formelemente eingelegt, und werden in eine bestimmte Form gebracht,
indem mittels eines beweglichen Presselements eine mechanische Kraft
ausgeübt
wird.
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Entsprechend
dem Ansatz der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2002-176752,
in der mehrere, Seite an Seite ausgerichtete streifenförmige Leiterelemente
in Spülen
geformt sind, sind Endabschnitte der mehreren streifenförmigen Leiterelemente
oder Leiterstränge
so geformt, dass Anschlussadern zur Verbindung mit spezifischen
anderen Leitern konfiguriert werden. Wenn die Endabschnitte der
Leiterstränge
gleichzeitig zusammen in einer Ebene geformt werden, in welcher die
Leiterendabschnitte nahe aneinander parallel ausgerichtet sind,
werden die einzelnen Leiterendabschnitte durch gegenseitige Reibung
in Abhängigkeit
von der Richtung des Biegens beschädigt. Es ist insbesondere schwierig,
Beschädigung
an den Leitersträngen
zu vermeiden, wenn deren Endabschnitte in gebogene Formen geformt
werden sollen, und zwar in einer Ebene, die keinen Winkel mit der
Ebene macht, in welcher die Endabschnitte parallel ausgerichtet
sind, oder in derselben Ebene wie die Ausrichtungsebene des Leiterstrangs.
Obwohl die mehreren Leiterendabschnitte einzeln gebogen werden könnten, und
nicht alle zusammen, um Beschädigung
zu vermeiden, ist es ineffizient und zeitraubend, eine große Anzahl
von Leitersträngen einzeln
zu formen.
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Entsprechend
dem Spulenformverfahren der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2004-135438 werden gerade Abschnitte der individuellen Spulenelemente
in die im Rotor (oder Stator) gebildeten Schlitze platziert und
die Endabschnitte der Spulenelemente werden mit einer Verdrehung
an Punkten verbogen, wo die Spulenelemente gerade aus den Schlitzen
herausstehen. In diesem Spulenformverfahren werden zwischen die Seite
an Seite angeordneten Spulenelemente Manschetten eingepasst und
die große
Zahl von Spulenelementen werden zusammen verdreht. Dieses Verfahren
erfordert zusätzliche
mit den Manschetten zusammenhängende
Bearbeitungsschritte, inklusive deren Einsetzen, und einen komplexen
Arbeitsablauf, der durchgeführt
wird, indem eine komplizierte Verdrehvorrichtung mit einer großen Zahl
von Positionierteilen verwendet wird, welche dicht Seite an Seite
angeordnet sind, um die parallel ausgerichteten Spulenelemente zu
verdrehen.
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Entsprechend
dem Leiterendformverfahren der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
1996-205487 werden die mehreren Spulenendabschnitte von zwei einander
zugewandten Formelementen eingelegt, welche beweglich gemacht sind,
und dann zusammen geformt und gesammelt. Es ist daher unvermeidlich,
gegenseitige Reibung der einzelnen Leiter zu vermeiden.
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Darstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist dazu bestimmt, die zuvor genannten Probleme
des Standes der Technik zu lösen.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
zum Formen von Endabschnitten einer Vielzahl von Leitersträngen in eine
gebogene Form bereitzustellen. Es ist insbesondere eine Aufgabe
der Erfindung, ein Verfahren zum Formen von Leiterendabschnitten
in eine gebogene Form in einer Ebene bereitzustellen, in der die
Leiterendabschnitte in einem parallel ausgerichteten Zustand liegen,
ohne den Leitersträngen
Schaden zuzufügen.
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In
einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen
eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine das Ausrichten
einer Vielzahl von streifenförmigen,
Seite an Seite liegenden Leitersträngen und das Formen der Leiterstränge in eine
Spiralform, um eine flach-gemusterte Wicklungsanordnung zu erzeugen,
das Einpassen der flach-gemusterten Wicklungsanordnung in mehrere
Schlitze, die in einer flachen Statorkernplatte gebildet sind, und
das Formen der Statorkernplatte in zylindrische Form zusammen mit
der in den Schlitzen eingepassten Wicklungsanordnung. Dieses Statorherstellungsverfahren
umfasst einen Leiterendformarbeitsgang zum Formen einer Vielzahl
von Leitungsdrähten,
die Endabschnitte der mehreren, Seite an Seite in einer einzelnen
Schicht ausgerichteten Leiterstränge
sind, in eine bestimmte Form in einer Ebene in welcher die Führungsdrähte anfänglich ausgerichtet
sind, bevor die flach-gemusterte Wicklungsanordnung in die mehreren
Schlitze eingepasst wird. Der zuvor genannte Leiterendformarbeitsgang
umfasst die Schritte des Formens der Vielzahl von Leitungsdrähten in
eine gebogene Form unter Bedingungen, in denen die Führungsdrähte voneinander entlang
einer Richtung getrennt sind, die allgemein senkrecht zu der Ebene
liegt, in welcher die Leitungsdrähte
anfänglich
ausgerichtet sind, und das Zurückkehrenlassen
der Vielzahl von Leitungsdrähten
in Positionen in der anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte.
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Bei
diesem Statorherstellungsverfahren wird der Leiterendformarbeitsgang
durchgeführt,
bevor die flachgemusterte Wicklungsanordnung in die in der flachen
Statorkernplatte gebildeten Schlitze eingepasst wird. Dies macht
es möglich,
einen adäquaten
Arbeitsraum zum Formen der Leitungsdrähte bereitzustellen und eine
verbesserte Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit zu erzielen. Bei diesem
Leiterendformarbeitsgang werden die mehreren Leitungsdrähte unter
Bedingungen in eine gebogene Form geformt, bei denen die Leitungsdrähte entlang der
Richtung allgemein senkrecht zu der Ebene voneinander getrennt sind,
in welcher die Leitungsdrähte anfänglich ausgerichtet
sind, und dann werden die Leitungsdrähte in die Positionen in der
anfänglichen Ausrichtungsebene
der Leitungsdrähte
zurückgebracht.
So können
mehrere Leitungsdrähte
leicht gebogen werden, ohne einander zu beschädigen. Dies macht es möglich, die
mehreren Leitungsdrähte
mit Leichtigkeit und hoher Zuverlässigkeit alle zusammen in eine
gebogene Form zu formen. Auch können die
geeignet angeordneten mehreren Leitungsdrähte mit hoher Zuverlässigkeit
in einer kurzen Zeit in die gebogene Form gebracht werden.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen
eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine das Ausrichten
einer Vielzahl von streifenförmigen
Leitersträngen
Seite an Seite und das Formen der Leiterstränge in eine Spiralform, um
eine flach-gemusterte Wicklungsanordnung zu gestalten, das Einpassen
der flach-gemusterten Wicklungsanordnung in mehrere in einer flachen
Statorkernplatte gebildete Schlitze und das Formen der Statorkernplatte
in eine zylindrische Form zusammen mit der in die Schlitze eingepassten
Wicklungsanordnung. Dieses Statorherstellungsverfahren umfasst einen
Leiterendformarbeitsgang zum Formen einer Vielzahl von Leitungsdrähten, die
Endabschnitte der mehreren, Seite an Seite in einer einzigen Schicht
ausgerichteten Leiterstränge
sind, in eine bestimmte Form in einer Ebene, in welcher die Leitungsdrähte anfänglich ausgerichtet sind,
bevor die flach-gemusterte Wicklungsanordnung in die mehreren Schlitze
eingepasst wird. Der zuvor genannte Leiterendformarbeitsgang umfasst das
temporäre
Formen der mehreren Leiterstränge durch
Verdrehen derselben an jeweiligen Formungsausgangspunkten, von denen
jeder an einer bestimmten Stelle innerhalb des in einen der Schlitze einzupassenden
Leiterstrangs gewählt
wird, der so an einem der Leitungsdrähte angeschlossen ist, dass die
Vielzahl der Leitungsdrähte
sich Seite an Seite in einer Ebene ausrichten, die die Ebene schneidet,
in welcher die Leitungsdrähte
anfänglich
unter einem bestimmten Winkel ausgerichtet sind, das Formen der
Vielzahl von Leitungsdrähten,
die in der Ebene, die die anfängliche
Ausrichtungsebene schneidet, parallel ausgerichtet sind, in eine
bestimmte gebogene Form, und das Veranlassen der Vielzahl von Leitungsdrähten, durch
die Aufdrehwirkung der Leiterstränge
um die jeweiligen Formungsstartpunkte an Positionen in der ursprünglichen
Ausrichtungsebene zurückzukehren.
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Bei
diesem Statorherstellverfahren wird der Leiterendformarbeitsgang
durchgeführt,
bevor die flachgemusterte Wicklungsanordnung in die in der flachen
Statorkernplatte gebildeten Schlitze eingepasst wird. Dies macht
es möglich,
einen adäquaten Arbeitsraum
zum Formen der Leitungsdrähte
bereitzustellen und eine verbesserte Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit
zu erzielen. Bei diesem Leiterendformarbeitsgang werden die mehreren
Leiterstränge temporär durch
Verdrehen derselben an jeweiligen Formungsstartpunkten geformt,
von denen jeder an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Leiterstrangabschnitts
gewählt
ist, der an einem der Leitungsdrähte
angeschlossen ist, die mehreren Leitungsdrähte werden in die bestimmte
gebogene Form gebracht, und dann werden die Leitungsdrähte durch die
Aufdrehwirkung der Leiterstränge
an die Positionen in der Ebene zurückgebracht, in der die Leitungsdrähte anfänglich ausgerichtet
sind. Somit können die
mehreren Leitungsdrähte
leicht gebogen werden, ohne einander zu beschädigen. Dies macht es möglich, die
mehreren Leitungsdrähte
mit Leichtigkeit und mit hoher Zuverlässigkeit alle zusammen in eine gebogene
Form zu bringen. Auch können
die geeignet angeordneten mehreren Leitungsdrähte leicht und mit hoher Zuverlässigkeit
in einer kurzen Zeit in die gebogen Form gebracht werden.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen deutlicher werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Stators eines Wechselstromgenerators
entsprechend einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm, das eines der Wicklungspaare zeigt, die zum Gestalten
der Statorwicklungen des Stators der 1 verwendet
werden;
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3 ist
ein Diagramm, das eine flach-gemusterte Wicklungsanordnung in einer
Gestaltung der ersten Ausführungsform
zeigt;
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4 ist
ein Diagramm, das eine flach-gemusterte Wicklungsanordnung in einer
anderen Gestaltung der ersten Ausführungsform zeigt;
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5A und 5B sind
jeweils eine Draufsicht und eine Vorderansicht, die eine flache
Statorkernplatte zeigen, welche in einen Statorkern des Stators
der 1 ausgebildet ist;
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6A, 6B und 6C sind
Diagramme, die einen Leiterendformarbeitsgang entsprechend der ersten
Ausführungsform
zeigen;
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7A und 7B sind
Diagramme, die den Leiterendformarbeitsgang entsprechend der ersten
Ausführungsform
veranschaulichen;
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8A, 8B und 8C sind
Diagramme, die den Leiterendformarbeitsgang veranschaulichen, der
unter Verwendung einer treppenförmigen Leiterformschablone
entsprechend der ersten Ausführungsform
durchgeführt
wird;
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9A, 9B und 9C sind
Diagramme, die ein bestimmtes Beispiel der treppenförmigen Leiterformschablone
zeigen, die zum Durchführen des
Leiterendformarbeitsganges entsprechend der ersten Ausführungsform
verwendet wird;
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10 ist
ein Diagramm, das die geformten Anschlussleiter der Leiterstränge entsprechend
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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11A, 11B, 11C und 11D sind
Diagramme, die eine treppenförmige
Leiterformschablone zeigen, die in der zweiten Ausführungsform
verwendet wird;
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12A und 12B sind
Diagramme, die einen Leiterendformarbeitsgang entsprechend einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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13A und 13B sind
Diagramme, die weiter den Leiterendformarbeitsgang entsprechend der
dritten Ausführungsform
zeigen;
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14A und 14B sind
Diagramme, die weiter den Leiterendformarbeitsgang entsprechend der
dritten Ausführungsform
zeigen; und
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15A und 15B sind
Diagramme, die weiter den Leiterendformarbeitsgang entsprechend der
dritten Ausführungsform
zeigen.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Stators 1 einer rotierenden
elektrischen Maschine, die durch ein Herstellungsverfahren entsprechend
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wurde.
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Der
Stator 1 der rotierenden elektrischen Maschine, der als
ein in einem Fahrzeug zu installierender Wechselstromgenerator verwendet
wird, umfasst einen zylindrischen Statorkern 3 mit einer
Vielzahl von Schlitzen 2, die in einer gekrümmten inneren
Fläche
des Statorkerns 3 unter regelmäßigen Abständen entlang einer Umfangsrichtung
davon gebildet sind, wobei sich die Schlitze 2 entlang
einer axialen Richtung erstrecken, und in dem Statorkern 3 gewickeltes
Statorwicklungen 4. Die Statorwicklungen 4 werden
gebildet, indem mehrere Leiterstränge 5, die längliche
Leiterstreifen sind, Seite an Seite angeordnet werden, die Leiterstränge 5 in
eine Spiralform gebracht werden und die spiralförmigen Leiterstränge 5 in
die Schlitze 2 im Statorkern 3 eingepasst werden. Endabschnitte
der mehreren Leiterstränge 5 werden geformt,
um die gebildeten Anschlussleiter 6, 7 zur Verbindung
mit bestimmten anderen Leitern zu gestalten.
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Die
Statorwicklungen 4 bestehen aus einem Paar von dreiphasigen
Wechselstromwicklungen, von denen jede durch Verbinden dreier Phasenwicklungen
gestaltet ist. Leitungsdrähte 8 der
individuellen Phasenwicklungen und ein Leitungsdraht 9 zur Verbindung
mit einem neutralen Punkt jeder dreiphasigen Wechselstromwicklung
werden so gebogen, dass die einzelnen Leitungsdrähte 8, 9 sich
allgemein entlang der axialen Richtung des Stators 1 an
seinem Spulenendabschnitt nach außen erstrecken.
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Das
Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform zur Erzeugung des
so aufgebauten Stators 1 wird mit Bezug auf die 1, 2, 3, 4, 5A und 5B detailliert
beschrieben. Der Stator 1 wird hergestellt, indem die mehreren
Leiterstränge 5 Seite
an Seite angeordnet werden und dieselben in eine Spiralform gebracht
werden, um eine flach-gemusterte Wicklungsanordnung zu gestalten,
indem die Wicklungsanordnung 11 in die mehreren Schlitze 2 eingepasst
wird, die in einer Seite einer flachen Statorkernplatte 3A gebildet
sind, und indem die Statorkernplatte 3A zusammen mit der in
die Schlitze 2 eingepassten Wicklungsanordnung 11 in
eine zylindrische Form gebracht wird.
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Die
flach-gemusterte Wicklungsanordnung 11 wird gebildet, indem
eine Vielzahl von Wicklungspaaren 10 kombiniert werden,
die z.B. eine Form wie in 2 haben.
Jedes dieser Wicklungspaare 10 besteht aus einem Paar von
spiralförmigen
Leitersträngen 5A, 5B,
von denen jeder in die Schlitze 2 einzupassende, gerade
Abschnitte und gebogene Enden aufweist, die die Spulenendabschnitte
darstellen. Wie aus dem dargestellten Beispiel ersichtlich ist, sind
die geraden Abschnitte des Leiterstrangs 5A abwechselnd über und
unter den geraden Abschnitten des Leiterstrangs 5B platziert,
sodass aufeinander folgende gerade Abschnitte jedes der Leiterstränge 5A, 5B in
abwechselnden Windungen in einer inneren Schicht und einer äußeren Schicht
liegen würden,
wenn sie in die Schlitze 2 eingepasst werden.
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3 zeigt,
wie die flach-gemusterte Wicklungsanordnung 11 gestaltet
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
wird die flach gemusterte Wicklungsanordnung 11 aus einer
Wicklungsgruppe 12 gebildet, die aus sechs Wicklungspaaren 10A, 108, 10C, 10D, 10E, 10F besteht.
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In
einer Gestaltung der Ausführungsform sind
die Endabschnitte der individuellen Leiterstränge 5, die die Leitungsdrähte 13 davon
darstellen, so angeordnet, dass die Leitungsdrähte 13 sich parallel zueinander
an einem Ende einer Reihe der Schlitze 2 ausrichten würden, wenn
sie darin eingepasst werden. Dann werden die so angeordneten Leitungsdrähte 13 in
eine bestimmte Form gebracht, um geformte Anschlussleiter 13A wie
veranschaulicht durch einen Leiterendformarbeitsgang zu erzeugen, welcher
später
detailliert beschrieben wird.
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In
einer anderen Gestaltung der Ausführungsform ist die flach-gemusterte
Wicklungsanordnung 11 wie in 4 gezeigt
so gestaltet, dass die geformten Anschlussleiter 6, 7 an
beiden Enden der Reihe der Schlitze 2 liegen würden, wie
in 1 veranschaulicht. Bei der so gestalteten flach-gemusterten
Wicklungsanordnung 11 sind die Endabschnitte der individuellen
Leiterstränge 5,
die die Leitungsdrähte 13 darstellen,
so angeordnet, dass die Leitungsdrähte 13 sich parallel
zueinander an einem und dem anderen Ende der Reihe der Schlitze 2 ausrichten
würden,
wenn sie darin eingepasst werden. Während die so angeordneten Leitungsdrähte auch in
eine bestimmte Form gebracht werden, um geformte Anschlussleiter 13A wie
veranschaulicht (4) durch einen ähnlichen
Leiterendformarbeitsgang zu erzeugen, werden die Leitungsdrähte 13 in zwei
Gruppen geteilt, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken,
und dies erleichtert den Leiterendformarbeitsgang und die nachfolgende
Verdrahtung.
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In 3 und 4 sind
die Leitungsdrähte 8 der
einzelnen Phasenwicklungen und der Leitungsdraht 9 zur
Verbindung mit dem neutralen Punkt aus Einfachheit der Darstellung
nicht gezeigt.
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5A und 5B sind
jeweils eine Draufsicht und eine Vorderansicht, die die flache Statorkernplatte 3A zeigen,
welche in eine zylindrischre Form gebracht wird, um den Statorkern 3 zu
gestalten, der Teil des in 1 gezeigten
Stators 1 darstellt. Wie zuvor erwähnt werden die mehreren Schlitze 2 in
einer Seite der Statorkernplatte 3A unter regelmäßigen Abständen ausgebildet.
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Bei
Vollendung des Leiterendformarbeitsganges wird die flach-gemusterte
Wicklungsanordnung 11 in die in der flachen Statorkernplatte 3A gebildeten
Schlitze 2, in 5A und 5B gezeigt, eingepasst,
und dann wird die flache Statorkernplatte 3A zusammen mit
der in die Schlitze 2 eingepassten Wicklungsanordnung 11 in
eine zylindrische Form gebracht, um den in 1 gezeigten
Stator 1 zu gestalten.
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Der
Leiterendformarbeitsgang, der zum Formen der Leitungsdrähte 13 nach
Gestalten der flach-gemusterten Wicklungsanordnung 11 durchgeführt wird,
wird nun in größerem Detail
beschrieben.
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6A, 6B und 6C sind
Diagramme, die die flach gemusterte Wicklungsanordnung 11 zeigen,
die aus der Wicklungsgruppe 12 gebildet ist, welche aus
den sechs Wicklungspaaren 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F besteht.
Die folgende Diskussion zeigt, wie die Leitungsdrähte 3,
die sich von der Wicklungsanordnung 11 nach unten erstrecken,
geformt werden.
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Insbesondere
ist 6A eine Seitenansicht der Wicklungsanordnung 11, 6B ist
eine teilweise Vorderansicht der Wicklungsanordnung 11,
und 6C ist eine teilweise Vorderansicht der Wicklungsanordnung 11,
die einen Zustand zeigt, in welchem die Leiterstränge 5 in
einer vertikalen Richtung von einer in 6B gezeigten
Position verschoben wurden, um die Leitungsdrähte 13 zu formen.
Wie in diesen Figuren veranschaulicht, sind die Leitungsdrähte 13,
die die Endabschnitte der mehreren Leiterstränge 5 sind, anfänglich Seite
an Seite in einer einzigen Ebene (der anfänglichen Ausrichtungsebene) ausgerichtet.
Der vorliegende Leiterendformarbeitsgang dient zum Formen der mehreren
Leitungsdrähte 13 in
die zuvor genannte bestimmte Form in derselben Ebene wie die anfängliche
Ausrichtungsebene. D.h., dass die Leitungsdrähte 13 so geformt
werden, dass deren gebogene Abschnitte keinen Winkel mit der anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 in
diesem Leiterendformarbeitsgang bilden.
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Da
die individuellen Leiterstränge 5,
die Seite an Seite angeordnet sind, nicht aneinander befestigt sind,
werden die Leiterstränge 5 von
einer in 6B gezeigten Position in eine
in 6C gezeigte Position geschoben, sodass die sich
(wie veranschaulicht) nach unten erstreckenden Leitungsdrähte 13 und
die unteren Abschnitte der Leiterstränge 5, von denen sich
die Leitungsdrähte 13 nach
unten erstrecken, besser bloßgelegt
sind.
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Obwohl
die sich nach oben erstreckenden Leitungsdrähte 13 auch auf dieselbe
Weise wie die sich nach unten erstreckenden Leitungsdrähte 13 geformt
werden können,
wird der Leiterendformarbeitsgang aus Gründen der einfacheren Erklärung hier
mit Bezug auf eine Gestaltung diskutiert, in welcher die Leitungsdrähte 13 der
Leiterstränge 5 sich
nur wie in 7A und 7B dargestellt,
nach unten erstrecken.
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Da
die individuellen Leiterstränge 5,
die Seite an Seite angeordnet sind, wie oben erwähnt nicht aneinander befestigt
sind, kann der Endabschnitt A (der den Leitungsdraht 13 darstellt),
der gerade Abschnitt B und ein gebogener Endabschnitte C jedes Leiterstrangs 5 leicht
von den entsprechenden Abschnitten des benachbarten Leiterstrangs 5 getrennt
werden, indem z.B. jeder Leiterstrang 5 durch Verwendung
einer Spitze 14 des nächsten
unteren gebogenen Endabschnitts als Aufstützpunkt gebogen wird. Dementsprechend
werden die mehreren Leiterstränge 5,
die Seite an Seite eng aneinander angeordnet sind, unter Verwendung
der Spitze 14 des unteren gebogenen Endabschnitts jedes
Leiterstrangs 5, der dem Leitungsdraht 13 davon
am nächsten
liegt, als Punkt zum Aufstützen
verformt, und zwar auf solche Weise, dass die Führungsdrähte 13 (Endabschnitte A)
der individuellen Leiterstränge 5 leicht
voneinander entlang einer X-Richtung 16 getrennt
werden (siehe 8B), die allgemein senkrecht
zu der zuvor genannten, anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 ist.
Dann werden die mehreren Leitungsdrähte 13 in eine bestimmte
gebogene Form gebracht, die sich in einer Richtung allgemein parallel zur
anfänglichen
Ausrichtungsebene erstreckt.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf 8A, 8B und 8C ein
Beispiel eines Verfahrens zum Biegen der Leitungsdrähte 13 (Endabschnitte
A) beschrieben, die parallel zueinander angeordnet sind, nachdem
dieselben in einer Richtung allgemein senkrecht zur anfänglichen
Ausrichtungsebene der Führungsdrähte getrennt
wurden.
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Die
mehreren Leitungsdrähte 13,
die sich anfänglich
in einer bestimmten Richtung 15A erstrecken und Seite an
Seite in einer Querrichtung 15B ausgerichtet sind, wie
in 8A gezeigt, werden individuell von einem unteren
abgestuften Element 17 einer treppenförmigen Leiterformschablone
getragen, wie in 8B gezeigt. Als Ergebnis werden
die Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der zuvor genannten X-Richtung 16 getrennt, welche
allgemein senkrecht zur anfänglichen
Ausrichtungsebene der Führungsdrähte 13 ist,
die durch die anfängliche
Erstreckungsrichtung 15A der Leitungsdrähte 13 und die Querrichtung 15B definiert
ist. In einem in 8B gezeigten Zustand werden
jene Abschnitte der individuellen Leiterstränge 5, die einen Hauptteil
der Wicklungsanordnung 11 darstellen, parallel zueinander ausgerichtet
gehalten. Daher behält
der Hauptteil der Wicklungsanordnung 11 seine ursprüngliche
Form über
jenen Aufstützpunkt 14 hinaus,
selbst wenn die Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt werden, indem die Leiterstränge 5 unter
Verwendung der bestimmten Spitze 14 des unteren gebogenen
Endabschnitts jedes Leiterstrangs 5 als Aufstützpunkt
wie oben beschrieben verformt werden. Da die benachbarten Leitungsdrähte 13 voneinander
nur entlang der X-Richtung 16 um bis zu der Höhe jeder
Stufe des unteren abgestuften Elements 17 getrennt werden,
werden die Leitungsdrähte 13 in den
anfänglichen
Relativpositionen in der Querrichtung 15B gehalten und
nicht übermäßig verformt. Dann
werden die von dem unteren abgestuften Element 17 getragenen Leitungsdrähte 13 gebogen,
indem ein oberes Stanzelement der treppenförmigen Leiterformschablone
sich in der Richtung eines in der 8C gezeigten
Pfeils 18 entlang des unteren abgestuften Elements 17 bewegt.
Dementsprechend werden die mehreren Leitungsdrähte 13 in der Richtung
allgemein parallel zu der anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 gebogen
und werden dadurch in die erwünschte
Form gebracht.
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8A, 8B und 8C veranschaulichen
schematisch das untere abgestufte Element 17 der stufenförmigen Leiterformschablone,
um ein besseres Verständnis
eines Beispiels des Leiterendformarbeitsganges zu ermöglichen,
der durchgeführt wird,
indem die mehreren Leitungsdrähte 13 auf
eine stufenartige Weise angeordnet werden und dieselben in die gewünschte Form
gebracht werden. 9A, 9B und 9C veranschaulichen
ein spezifischeres Beispiel der Struktur einer treppenförmigen Leiterformschablone 19,
wobei 9A eine perspektivische Ansicht
eines oberen abgestuften Elements 19A der treppenförmigen Leiterformschablone 19 ist, 9B eine
perspektivische Ansicht eines unteren abgestuften Elements 19B ist,
und 9C eine Draufsicht des unteren abgestuften Elements 19B ist.
Mit dem Bezugszeichen 20 in 9C ist
eine Linie bezeichnet, die durch die Ecken von aufeinanderfolgenden
Stufen des unteren abgestuften Elements 19B führt, um
die gebogenen Ecken der einzelnen Leitungsdrähte 13 zu bilden.
Die einzelnen Stufen der oberen und unteren abgestuften Elemente 19A, 19B der
treppenförmigen
Leiterformschablone 19 haben in Draufsicht jeweils konkave bzw.
konvexe Ecken, um die Leitungsdrähte 13 in
die gewünschte
Form zu bringen. Um Schaden an jeglichen gebogenen Teilen der Leitungsdrähte 13 zu
minimieren, sind die Kanten der treppenförmigen Leiterformschablone 19 zumeist
bogenförmig.
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Nachdem
die individuellen Leitungsdrähte 13 unter
Bedingungen in die gewünschte
Form gebracht wurden, in denen die Leitungsdrähte 13 geringfügig voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt
sind, welche allgemein senkrecht zur anfänglichen Ausrichtungsebene
der Leitungsdrähte 13 wie oben
beschrieben liegt, werden die mehreren Leitungsdrähte 13 veranlasst,
in Positionen in der anfänglichen
Ausrichtungsebene zurückzukehren,
indem einfach die oberen und unteren abgestuften Elemente 19A, 19B der
treppenförmigen
Leiterformschablone 19 entfernt werden. Da die Leitungsdrähte 13 voneinander
um lediglich einen geringfügigen
Betrag entlang der X-Richtung 16 getrennt sind, kehren die
Leitungsdrähte 13 leicht
in die Positionen in der anfänglichen
Ausrichtungsebene zurück,
wenn die oberen und unteren abgestuften Elemente 19A, 19B entfernt
werden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
werden die Leitungsdrähte 13 in
die zuvor genannte spezifische Form gebracht, bevor die flach-gemusterte Wicklungsanordnung 11,
die durch Formen der Seite an Seite angeordneten, mehreren Leiterstränge 5 in eine
Spiralform gebildet ist, in die in der flachen Statorkernplatte 3A gebildeten
Schlitze 2 eingepasst wird. Dieses Verfahren macht es möglich, einen
adäquaten
Arbeitsraum zum Formen der Leitungsdrähte 13 bereitzustellen,
die Struktur der für
das Leiterendformen verwendeten Schablone zu vereinfachen und eine
verbesserte Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit zu erzielen. Zusätzlich,
da die Leitungsdrähte 13 geformt
werden, wobei die unteren Abschnitte der Leiterstränge 5 wie
in 6C weit abgedeckt sind, wird der Arbeitsraum zum
Formen der Leitungsdrähte 13 weiter
verbreitert. Wie bisher beschrieben, werden bei dem Leiterendverformarbeitsgang
der vorliegenden Ausführungsform
die in parallelen Linien ausgerichteten Führungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt, die allgemein senkrecht zur
anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 liegt,
werden in die gewünschte
Form gebogen und werden dann an in der anfänglichen Ausrichtungsebene
ausgerichtete Positionen zurückgebracht.
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Wenn
die mehreren Leitungsdrähte 13 gleichzeitig
in der Ebene gebogen werden, in welcher sich die Seite an Seite
ausgerichteten Leitungsdrähte 13 anfänglich aus
der flachgemusterten Wicklungsanordnung 11 erstrecken,
werden die individuellen Leitungsdrähte 13 durch gegenseitige
Reibung beim Formarbeitsgang beschädigt. Entsprechend dem zuvor
genannten Leiterendformarbeitsgang der Ausführungsform werden jedoch die
Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 geringfügig getrennt,
welche allgemein senkrecht zu der Ebene liegt, in welcher die Leitungsdrähte 13 anfänglich ausgerichtet
sind, sodass die Leitungsdrähte 13 nicht in
einer einzigen Ebene geformt oder gebogen werden. Da die Leitungsdrähte 13 unter
Bedingungen gebogen werden, in denen die Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt sind,
werden die Leitungsdrähte 13 vor
Beschädigung
durch gegenseitige Reibung geschützt.
Dies macht es möglich,
die mehreren Leitungsdrähte 13 alle
zusammen mit hoher Zuverlässigkeit
in eine gebogene Form zu bringen. Es sollte aus der vorangegangen
Diskussion deutlich werden, dass die geeignet ausgerichteten, mehreren
Leitungsdrähte 13 leicht
und in einer kurzen Zeit mit hoher Zuverlässigkeit in eine gebogene Form
gebracht werden können.
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Da
des weiteren die auf eine stufenartige Weise angeordneten, mehreren
Leitungsdrähte 13 in die
gebogene Form gebracht werden, indem die unteren und oberen abgestuften
Elemente 19A, 19B der treppenförmigen Leiterformschablone 19 verwendet
werden, kann der Leiterendformarbeitsgang leicht und auf eine zuverlässige Weise
durchgeführt werden,
wobei die Leitungsdrähte 13 voneinander entlang
der X-Richtung 16 getrennt sind, die allgemein senkrecht
zu der Ebene steht, in welcher die Leitungsdrähte 13 anfänglich ausgerichtet
sind, ohne irgendwelche komplizierten Schablonen (Aufspannvorrichtungen)
oder komplexe Arbeitsvorgänge
zu benötigen.
Da darüber
hinaus die Leitungsdrähte 13 unmittelbar
vor und nach dem Leiterendformarbeitsgang durch Verwendung des oberen
und unteren abgestuften Elements 19A, 19B sicher
gehalten werden, ist es möglich,
das zurückspringende
Verhalten der Leitungsdrähte 13 zu
verhindern.
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Während das
obere und untere abgestufte Element 19A, 19B der
treppenförmigen
Leiterformschablone 19 aus vertikalen Oberflächen geformte, aufeinander
folgende Stufen aufweist, wie in 9A, 9B und 9C veranschaulicht,
muss die treppenförmige
Leiterformschablone nicht notwendigerweise einer Art sein, deren
aufeinander folgende Stufen aus exakt vertikalen Oberflächen gebildet
sind.
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Zweite Ausführungsform
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Während die
treppenförmige
Leiterformschablone 19 der ersten Ausführungsform aus jeweils einem
oberen und einem unteren abgestuften Element 19A, 19B gebildet
ist, kann das obere abgestufte Element 19A aus einem Satz
von abgestuften Segmenten bestehen.
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Während in
der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sechs geformte Anschlussleiter 6 der
Leiterstränge 5 Seite
an Seite in einer einzigen Schicht angeordnet sind, sind in einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 10 gezeigt, die geformten Anschlussleiter 6 der
Leiterstränge 5 so
gestaltet, dass zwei geformte Anschlussleiter 13C von den
anderen vier geformten Anschlussleitern 13D beispielsweise
weit getrennt sind. 11A, 11B und 11C veranschaulichen eine treppenförmige Leiterformschablone 21,
die in einem Leiterendformarbeitsgang entsprechend der zweiten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird. Ein Stator 1 der zweiten
Ausführungsform
wird auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass
die treppenförmige
Leiterformschablone 21 beim Leiterendformarbeitsgang verwendet
wird.
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11A und 11B sind
jeweils perspektivische Ansichten der beiden oberen abgestuften Elemente 21A und 21B, 11C ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen
unteren abgestuften Elements 21C, und 11D ist eine Draufsicht des unteren abgestuften
Elements 21C. Die abgestuften Elemente 21A, 21B, 21C werden
kombiniert, um die treppenförmige
Leiterformschablone 21 zu bilden, wobei das obere abgestufte
Element 21A an der Rückseite
und das obere abgestufte Element 21B an der Vorderseite
positioniert ist, wie dargestellt. Bei dem Leiterendformarbeitsgang
der zweiten Ausführungsform
werden eine Vielzahl von Seite an Seite ausgerichteter Leitungsdrähte 13 individuell
von dem unteren abgestuften Element 21C auf solche Weise getragen,
dass die beiden geformten Anschlussleiter 13C von den anderen
vier geformten Anschlussleitern 13D horizontal weit getrennt
sein werden (wie in 11C veranschaulicht), und gleichzeitig
alle sechs Leitungsdrähte 13 (13C, 13D)
voneinander entlang einer X-Richtung 16 getrennt sind,
die allgemein senkrecht zu einer anfänglichen Ausrichtungsebene der
Leitungsdrähte 13 liegt.
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Dann
werden die von dem unteren abgestuften Element 21C getragenen
Leitungsdrähte 13 gebogen,
indem die beiden oberen abgestuften Elemente 21A, 21B der
treppenförmigen
Leiterformschablone 21 entlang des unteren abgestuften
Elements 21C bewegt werden, um die geformten Anschlussleiter 13C, 13D zu
erzeugen. Dann werden die mehreren geformten Anschlussleiter 13C, 13D veranlasst,
in Positionen in der anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 zurückzukehren, indem
einfach die treppenförmige
Leiterformschablone 21, die aus den drei abgestuften Elementen 21A, 21B, 21C besteht,
entfernt wird.
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Da
die Leitungsdrähte 13 mit
den geformten Anschlussleitern 13C, 13D unter
Bedingungen gebogen werden, in denen die Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt sind, werden die Leitungsdrähte 13 auch
in der zweiten Ausführungsform
vor Beschädigung
durch gegenseitige Reibung geschützt.
Dies macht es möglich,
die mehreren Leitungsdrähte 13 alle
zusammen mit hoher Zuverlässigkeit
in eine gebogene Form zu bringen. Es sollte aus der vorangehenden
Diskussion deutlich werden, dass die geeignet angeordneten, mehreren Leitungsdrähte 13 leicht
und in einer kurzen Zeit mit hoher Zuverlässigkeit in eine gebogene Form
gebracht werden können.
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Während die
treppenförmige
Leiterformschablone 21 in der vorliegenden Ausführungsform die
beiden oberen abgestuften Elemente 21A, 21B umfasst,
können
mehr als zwei obere abgestufte Elemente vorgesehen werden, um den
Leiterendformarbeitsgang in einem Fall durchzuführen, in dem die Leitungsdrähte 13 in
kompliziertere Formen gebracht werden sollen, die komplizierte Biegearbeitsschritte und/oder
verschiedene Leitungsdrahtformen mit sich bringen, obwohl die Anzahl
der Schritte des Arbeitsverfahrens zunehmen kann.
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Dritte Ausführungsform
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Während die
vorangehenden ersten und zweiten Ausführungsformen jeweils den Leiterendformarbeitsgang
einsetzen, bei dem die mehreren Leitungsdrähte 13 unter Bedingungen
in eine gebogene Form gebracht werden, in denen die Leitungsdrähte 13 voneinander
entlang der X-Richtung 16 getrennt sind, verwendet eine
dritte Ausführungsform der
Erfindung, die im Folgenden mit Bezug auf die 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B, 15A, 15B beschrieben
wird, einen auf eine unterschiedliche Weise durchgeführten Leiterendformarbeitsgang.
Ein Stator 1 der dritten Ausführungsform wird auf dieselbe
Weise wie in der ersten Ausführungsform
hergestellt, mit Ausnahme des Leiterendformarbeitsganges.
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12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B, 15A und 15B sind
teilweise Diagramme einer flach-gemusterten Wicklungsanordnung 11 der dritten
Ausführungsform,
wobei die 12A, 13A, 14A, und 15A Seitenansichten
sind und die 12B, 13B, 14B und 15B teilweise
Vorderansichten sind.
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Im
Folgenden wird beschrieben, wie die Leitungsdrähte 13 der einzelnen
Leiterstränge 5,
die sich nach unten aus der Wicklungsanordnung 11 erstrecken,
geformt werden. Aus Gründen
der Einfachheit veranschaulichen die 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B, 15A und 15B eine Gestaltung, in welcher die Leitungsdrähte 13 der
mehreren Leiterstränge 5 sich
nur nach unten erstrecken.
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Wie
in diesen Figuren veranschaulicht, sind die Leitungsdrähte 13 anfänglich Seite
an Seite in einer einzelnen Ebene ausgerichtet (der anfänglichen Ausrichtungsebene).
Der vorliegende Leiterendformarbeitsgang dient zum Formen der mehreren
Leitungsdrähte 13 in
die zuvor genannte spezifische Form in derselben Ebene wie die anfängliche
Ausrichtungsebene. Das bedeutet, dass bei diesem Leiterendformarbeitsgang
die Leitungsdrähte 13 so
geformt werden, dass deren gebogene Abschnitte keinen Winkel mit
der anfänglichen
Ausrichtungsebene bilden.
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Mit
Bezug auf 12A und 12B sind
die geraden Abschnitte der parallel ausgerichteten Leiterstränge 5,
die an einen Endabschnitt A davon angeschlossen sind, Leiterabschnitte,
die in einem späteren
Arbeitsgang in die Schlitze 2 eingepasst werden. Jeder
der mehreren Leiterstränge 5 wird
temporär
mit einer Verdrehung an einem temporären Formungsstartpunkt 22 in
die gebogene Form gebracht, welche an einer spezifischen Stelle
innerhalb einer Verlängerung
eines geraden Abschnitts B' gewählt wird,
der gebogene Teile an beiden Enden des zuvor genannten geraden Abschnitts
ausschließt,
wie in 13A und 13B gezeigt.
In diesem Stadium des Leiterendformarbeitsganges werden die Leiterstränge 5 verdreht,
während
sie ihre ursprüngliche gebogene
Form beibehalten (12B). Als Ergebnis dieses temporären Formvorgangs
richten sich die mehreren Leitungsdrähte 13 (Endabschnitte
A) Seite an Seite in geraden Linien aus, wie wenn sie sich aus den
geraden Abschnitten B' der
Leiterstränge 5 erstrecken
würden,
wie aus der Vorderansicht der 13B ersichtlich
ist, und zwar in einer Ebene, die die anfängliche Ausrichtungsebene der
Leitungsdrähte 13 unter
einem spezifischen Winkel schneidet.
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Dann
werden die mehreren Leitungsdrähte 13,
die in der die anfängliche
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 schneidenden
Ebene parallel ausgerichtet sind, wie in 13A und 13B veranschaulicht, aus der geraden Form (durch
eine gestrichelte Linie in 14A gezeigt)
in eine spezifische gebogene Form (durch eine durchgehende Linie
in 14A gezeigt) gebracht, um die geformten Anschlussleiter 13A unter
Verwendung einer Leiterformschablone zu gestalten, welche aus einem
oberen und unteren abgestuften Element besteht. Dann werden die
temporär
geformten mehreren Leitungsdrähte 13 veranlasst,
in Positionen in der anfänglichen
Ausrichtungsebene der Leitungsdrähte 13 aufgrund
der Aufdrehwirkung (zurückspringendes
Verhalten) der Leiterstränge 5 um
die jeweiligen temporären
Formungsstartpunkte 22 zurückzukehren, wie in 15A und 15B gezeigt.
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Der
zuvor genannte Leiterendformarbeitsgang der dritten Ausführungsform
umfasst die Schritte des temporären
Formens jedes der mehreren Leiterstränge 5 durch Verdrehen
derselben an den temporären
Formungsstartpunkten 22, die an den spezifischen Stellen
innerhalb der Verlängerung
des geraden Abschnitts B' gewählt werden,
die an dem Endabschnitt A angeschlossen sind, der den Führungsdraht 13 darstellt
(13A und 13B),
das Formen der mehreren Leitungsdrähte 13, die in der
die anfängliche
Ausrichtungsebene schneidenden Ebene parallel ausgerichtet sind,
in die spezifische gebogene Form (14A und 14B) und dann das Veranlassen der mehreren Leitungsdrähte 13,
in die Positionen in der anfänglichen Ausrichtungsebene durch
die Aufdrehwirkung der Leiterstränge 5 um
die jeweiligen temporären
Formungsstartpunkte 22 zurückzukehren (15A und 15B).
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Wenn
wie zuvor erwähnt,
die mehreren Leitungsdrähte 13 gleichzeitig
in der Ebene gebogen werden, in welcher sich die Seite an Seite
ausgerichteten Leitungsdrähte 13 anfänglich aus
der flach-gemusterten Wicklungsanordnung 11 erstrecken,
werden die einzelnen Leitungsdrähte 13 durch
gegenseitige Reibung beim Formarbeitsgang beschädigt. Entsprechend dem zuvor
genannten Leiterendformarbeitsgang der vorliegenden Ausführungsform
werden jedoch die Leitungsdrähte 13 temporär in einer
von der anfänglichen
Ausrichtungsebene verschiedenen Ebene ausgerichtet, wie in 13A und 13B gezeigt,
indem die individuellen Leitungsdrähte 13 an den temporären Formungsstartpunkten 22 verdreht werden,
die stromaufwärts
der jeweiligen Leitungsdrähte 13 gelegen
sind. Da die Leitungsdrähte 13 nicht
innerhalb der Ebene gebogen werden, in welcher die Leitungsdrähte 13 Seite
an Seite ausgerichtet sind, werden die Leitungsdrähte 13 vor
Beschädigung
durch gegenseitige Reibung geschützt.
Dies macht es möglich,
die mehreren Leitungsdrähte 13 alle
zusammen mit hoher Zuverlässigkeit
in eine gebogene Form zu bringen. Es sollte aus der vorangegangenen
Diskussion deutlich werden, dass die geeignet angeordneten mehreren
Leitungsdrähte 13 leicht
und in einer kurzen Zeit mit hoher Zuverlässigkeit in die gebogene Form
gebracht werden können. Zusätzlich kann
der Leiterendformarbeitsgang durchgeführt werden, indem eine aus
einfachen abgestuften Elementen bestehende Leiterformschablone verwendet
wird.
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Während die
Erfindung in den vorausgegangenen ersten bis dritten Ausführungsformen
bisher hinsichtlich ihrer Anwendung auf die Herstellung eines Generatorstators
diskutiert wurde, ist die Erfindung auch auf die Herstellung eines
Rotors eines Motors anwendbar, wobei dieselben Vorteile wie zuvor
beschrieben erzeugt werden.