DE102010036429A1

DE102010036429A1 - Stator für drehende elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE102010036429A1
Application number: DE102010036429A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kariya-city Umeda; Atsuo Kariya-city Ishizuka; Shigenobu Kariya-city Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-02-24
Also published as: JP5471867B2; JP2011109895A; US8450899B2; CN101958589B; CN101958589A; US20110012450A1

Abstract

Ein Stator enthält einen Statorkern und eine mehrphasige Statorspule, welche aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten besteht. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte weist erste, zweite, ..., n-te Schlitz-Abschnitte und erste, zweite, ..., (n – 1)-te Wendeabschnitte auf, wobei n eine Ganzzahl ist, die nicht kleiner als 4 ist. Die ersten Schlitz-Abschnitte der elektrischen Leitungsdrähte sind radial ganz außen und die n Schlitz-Abschnitte sind radial ganz innen in den Schlitzen des Statorkerns angeordnet. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte weist zudem einen ersten Endabschnitt auf, welcher auf der Seite des ersten Schlitz-Abschnitts positioniert ist, und einen zweiten Endabschnitt, welcher auf der Seite des n-ten Schlitz-Abschnitts positioniert ist. Jede der Phasenwicklungen der Statorspule ist aus zumindest zwei der elektrischen Leitungsdrähte ausgebildet. Der erste Endabschnitt des einen elektrischen Leitungsdrahts der zwei elektrischen Leitungsdrähte ist mit dem zweiten Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts verbunden.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2009-169520 , eingereicht am 17. Juli 2009, Nr. 2009-241798 , eingereicht am 20. Oktober 2009, und Nr. 2010-135853 , eingereicht am 15. Juni 2010, wobei deren Offenbarungsgehalt hierbei unter Bezugnahme beansprucht wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Statoren für drehende elektrische Maschinen, die z. B. bei motorbetriebenen Fahrzeugen als Elektromotoren und elektrische Generatoren verwendet werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind bereits Statoren für drehende elektrische Maschinen bekannt, welche einen hohlzylindrischen Statorkern und eine Statorspule enthalten. Der Statorkern weist dabei eine Mehrzahl von Schlitzen auf, die in der radialen Innenfläche des Statorkerns ausgebildet sind, und in Umfangsrichtung des Statorkerns beabstandet sind. Die Statorspule besteht aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten, die auf dem Statorkern montiert sind.
Darüber hinaus ist z. B. in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2001-145286 ein Verfahren zum Herstellen eines Stators offenbart. Gemäß diesem Verfahren sind U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen der Statorspule mit einem rechtwinkligen Querschnitt konfiguriert, und weisen eine derartige Gesamtform auf, dass, wenn sie in einer Ebene abgewickelt werden, sich die Wicklungen mäandrisch in Form einer Kurbel erstrecken, um dadurch die Raumfaktoren bzw. die Raumausnutzung der elektrischen Leitungsdrähte in den Schlitzen des Statorkerns zu verbessern. Ferner ist jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen um eine vorbestimmte Anzahl von Windungen bzw. Wicklungen in Spiralform gewunden bzw. gewickelt, um eine Statorspule mit einer hohlzylindrischen Form auszubilden.
Mit dem obenstehenden Verfahren ist jedoch jeder der elektrischen Leitungsdrähte (oder elektrischen Leiter), die entsprechend die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen der Statorspule ausbilden, in einer gewissen Länge erforderlich. Demgemäß ist eine lange bzw. große Formmaschine zum Formen bzw. Ausbilden der elektrischen Leitungsdrähte notwendig. Darüber hinaus ist es schwierig, mit den elektrischen Leitungsdrähten während der Herstellung des Stators zu arbeiten, da die elektrischen Leitungsdrähte lang sind. Daher ist es schwierig, eine hohe Produktivität und niedrige Kosten bzgl. des Stators zu gewährleisten. Da die elektrischen Leitungsdrähte spiralförmig aufgewickelt sind und in den Schlitzen des Statorkerns aufgenommen sind, kann zudem eine Interferenz aufgrund der Rückfederung der elektrischen Leitungsdrähte zwischen der Statorspule und einem Rotor auftreten, welcher radial innen im Stator angeordnet ist. Demgemäß kann die Statorspule aufgrund dieser Interferenz beschädigt werden, wodurch die Langlebigkeit des Stators negativ beeinflusst wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der obenstehenden Probleme des Standes der Technik gemacht worden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator für eine drehende elektrische Maschine vorgesehen, welche einen hohlzylindrischen Statorkern und eine Statorspule enthält. Der Statorkern weist eine Mehrzahl von Schlitzen auf, die in einer radialen Innenfläche des Statorkerns ausgebildet sind, und in Umfangsrichtung des Statorkerns beabstandet sind. Die Statorspule besteht aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten, die auf dem Statorkern montiert sind. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte weist erste, zweite, ..., n-te Schlitz-Abschnitte und erste, zweite, ..., (n – 1)-te Wendeabschnitte auf, wobei n eine Ganzzahl ist, die nicht kleiner als 4 ist. Die ersten bis n-ten Schlitz-Abschnitte sind sequentiell in p der Schlitze des Statorkerns aufgenommen, wobei p eine Ganzzahl ist, die nicht größer als n ist. Die ersten bis (n – 1)-ten Wendeabschnitte sind abwechselnd auf entgegengesetzten axialen Seiten des Statorkerns außerhalb der Schlitze angeordnet, um korrespondierende benachbarte Paare der ersten bis n-ten Schlitz-Abschnitte zu verbinden. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte weist zudem erste und zweite Endabschnitte auf. Der erste Endabschnitt ist näher am ersten Schlitz-Abschnitt als einer der Schlitz-Abschnitte des elektrischen Leitungsdrahts; der zweite Endabschnitt ist näher am n-ten Schlitz-Abschnitt als einer der Schlitz-Abschnitte des elektrischen Leitungsdrahts. Die ersten Schlitz-Abschnitte der elektrischen Leitungsdrähte sind radial ganz außen, und die n-ten Schlitz-Abschnitte sind radial ganz innen in den Schlitzen des Statorkerns angeordnet. Die Statorspule ist eine mehrphasige Statorspule, welche aus einer Mehrzahl an Phasenwicklungen besteht. Jede der Phasenwicklungen der Statorspule ist aus zumindest zwei der elektrischen Leitungsdrähte ausgebildet. Der erste Endabschnitt von einem der zwei elektrischen Leitungsdrähte ist mit dem zweiten Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts verbunden.
Da jede der Phasenwicklungen der Statorspule aus zumindest zwei elektrischen Leitungsdrähten ausgebildet ist, ist es bei der obenstehenden Konfiguration möglich, die Länge von jedem der elektrischen Leitungsdrähte zu verkürzen. Demnach können die elektrischen Leitungsdrähte unter Verwendung einer kleineren Formmaschine ausgebildet werden, und während der Herstellung des Stators einfach gehandhabt werden. Als Ergebnis ist es möglich, eine hohe Produktivität und niedrige Kosten für den Stator zu erzielen. Ferner können die ersten und zweiten Endabschnitte von jedem der elektrischen Leitungsdrähte entsprechend von den radialen inneren und radialen äußeren Peripherien des Statorkerns gezogen bzw. entnommen werden, da die ersten Schlitz-Abschnitte der elektrischen Leitungsdrähte radial ganz außen, und die n-ten Schlitz-Abschnitte radial ganz innen in den Schlitzen des Statorkerns angeordnet sind. Demnach kann jedes entsprechende bzw. korrespondierende Paar der ersten und zweiten Endabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte entsprechend von zwei im Wesentlichen beabstandeten Plätzen bzw. Stellen gezogen bzw. entnommen werden. Dadurch wird die Flexibilität der Verbindung der elektrischen Leitungsdrähte verbessert.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Figuren bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden, wobei die spezifische Ausführungsformen die Erfindung nicht darauf beschränken, sondern lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis dienen sollen.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonfiguration des Stators für drehende elektrische Maschinen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine Draufsicht des Stators;
3 eine Seitenansicht des Stators;
4 eine Draufsicht des Statorkerns des Stators;
5 eine Draufsicht von einem der Statorkernsegmente, welche zusammen den Statorkern ausbilden;
6 eine perspektivische Ansicht der Statorspule des Stators;
7 eine Seitenansicht der Statorspule;
8 eine Draufsicht der Statorspule;
9 eine Bodenansicht der Statorspule;
10A eine Querschnittsansicht, welche die Konfiguration von elektrischen Leitungsdrähten darstellt, welche die Statorspule ausbilden;
10B eine Querschnittsansicht, welche eine Modifikation der elektrischen Leitungsdrähte darstellt, die in 10A dargestellt sind;
11A eine Draufsicht von einem der elektrischen Leitungsdrähte;
11B eine Vorderansicht von einem der elektrischen Leitungsdrähte;
12A eine perspektivische Ansicht, die einen Wendeabschnitt von einem der elektrischen Leitungsdrähte darstellt;
12B eine perspektivische Ansicht, die eine Mehrzahl von Wendeabschnitten der elektrischen Leitungsdrähte darstellt, welche zueinander benachbart sind;
13A eine Bodenansicht der elektrischen Leitungsdrahtanordnung, die aus den elektrischen Leitungsdrähten zum Ausbilden der Statorspule besteht;
13B eine Vorderansicht der elektrischen Leitungsdrahtanordnung;
13C eine perspektivische Ansicht, die einen der elektrischen Leitungsdrähte in der elektrischen Leitungsdrahtanordnung darstellt, nachdem die elektrische Leitungsdrahtanordnung in hohlzylindrischer Form aufgerollt ist;
14 ein Schaltungsdiagramm der Statorspule;
15 eine schematische Ansicht, welche die Anordnung des radial äußersten Schlitz-Abschnitts von jedem der elektrischen Leitungsdrähte im Statorkern darstellt;
16 eine schematische Ansicht, welche die Art und Weise der Erstreckung bzw. des Verlaufs des elektrischen Leitungsdrahts darstellt, das mit (U1-4') markiert ist, betrachtet entlang der Längsachse O des Statorkerns;
17 eine rohrförmige Darstellung, welche sowohl die Nummer des elektrischen Leitungsdrahts, der an der radial äußersten Schicht, als auch die Nummer des elektrischen Leitungsdrahts, der an der radial innersten Schicht in jedem der Schlitze des Statorkerns angeordnet ist, darstellt;
18 eine schematische Ansicht, welche die Verbindung zwischen jenem der elektrischen Leitungsdrähte darstellt, welcher zusammen eine V-Phasenwicklung der Statorspule ausbilden, betrachtet von der radialen Innenseite des Statorkerns;
19A eine Vorderansicht eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden der Statorspule gemäß einer ersten Modifikation der Erfindung;
19B eine Vorderansicht eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden der Statorspule gemäß einer zweiten Modifikation der Erfindung;
20A eine Vorderansicht eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden der Statorspule gemäß einer vierten Modifikation der Erfindung;
20B eine Vorderansicht eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden der Statorspule gemäß einer vierten Modifikation der Erfindung;
21 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines Wendeabschnitts eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden einer Statorspule gemäß einer fünften Modifikation der Erfindung;
22A eine Draufsicht eines elektrischen Leitungsdrahts zum Ausbilden der Statorspule gemäß einer sechsten Modifikation der Erfindung;
22B eine Vorderansicht des elektrischen Leitungsdrahts gemäß der sechsten Modifikation;
23 eine Draufsicht eines Stators gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
24 eine Seitenansicht des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform;
25 eine Draufsicht des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei auf einen Anschluss bzw. eine Verbindung verzichtet wird;
26 eine Seitenansicht des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei auf einen Anschluss bzw. eine Verbindung verzichtet wird;
27 eine Draufsicht der Verbindung;
28 eine Seitenansicht der Verbindung;
29 eine Bodenansicht der Verbindung;
30 eine schematische Ansicht, welche die Art und Weise der Verbindung der elektrischen Leitungsdrähte gemäß der siebten Modifikation der Erfindung darstellt; und
31 eine schematische Ansicht, welche die Art und Weise der Verbindung der elektrischen Leitungsdrähte gemäß der achten Modifikation der Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hiernach bezüglich den 1 bis 31 beschrieben. Dabei sollte beachtet werden, dass hinsichtlich der Klarheit und dem besseren Verständnis gleiche Komponenten mit gleichen Funktionen in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in den Figuren wenn möglich mit gleichen Bezugszeichen versehen worden sind.
1 bis 3 stellen zusammen die Gesamtkonfiguration eines Stators 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar. Der Stator 20 ist zum Beispiel für die Verwendung in einer drehenden elektrischen Maschine vorgesehen, welche konfiguriert ist, sowohl als Elektromotor als auch als elektrischer Generator in einem motorbetrieben Fahrzeug zu funktionieren. Die drehende elektrische Maschine enthält ferner einen Rotor (nicht dargestellt), der derart drehbar angeordnet ist, dass er vom Stator 20 umgeben ist. Der Rotor enthält eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die eine Mehrzahl von magnetischen Polen auf einem radialen äußeren Randbereich des Rotors ausbilden, und einem radialen inneren Randbereich des Stators gegenüberliegen. Die Polaritäten der magnetischen Pole wechseln sich zwischen Nord und Süd in Umfangsrichtung des Rotors ab. Zudem sind in der vorliegenden Ausführungsform acht magnetische Pole im Rotor ausgebildet (d. h. vier Nordpole und vier Südpole).
Wie in den 1 bis 3 dargestellt enthält der Stator 20 einen hohlzylindrischen Statorkern 30 und eine Drei-Phasen-Statorspule 40, die aus einer Mehrzahl von (z. B. 48 in der vorliegenden Ausführungsform) elektrischen Leitungsdrähten 50 besteht, die auf bzw. an dem Statorkern 30 montiert sind. Zudem kann der Stator 20 eine Isolationspapierschicht enthalten, welche zwischen dem Statorkern 30 und der Statorspule 40 eingebracht ist.
Der Statorkern 30 weist wie in 4 dargestellt eine Mehrzahl von Schlitzen 31 auf, die in der radialen Innenfläche des Statorkerns 30 ausgebildet sind, und in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 mit einer festen bzw. bestimmten Teilung beabstandet sind. Bei jedem der Schlitze 31 ist die Tieferichtung der Schlitze 31 gleich einer radialen Richtung des Statorkerns 30. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Schlitze 31 pro Magnetpol des Rotors vorgesehen, der acht magnetische Pole pro Phase der Drei-Phasen-Statorspule 40 hat. Demgemäß ist die Gesamtanzahl der Schlitze 31, die in dem Statorkern 30 vorgesehen sind, 48 (d. h. 2 × 8 × 3).
Darüber hinaus besteht der Statorkern 30 in der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel aus 24 Statorkernsegmenten 32, wie in 5 dargestellt. Die Statorkernsegmente 32 sind so miteinander verbunden, dass sie in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 benachbart sind, wobei jedes der Statorkernsegmente 32 darin einen der Schlitze 31 definiert. Ferner definiert jedes in Umfangsrichtung benachbarte Paar der Statorkernsegmente 32 zusammen dazwischen einen weiteren Schlitz 31. Jedes der Statorkernsegmente 32 weist zudem zwei Zahnabschnitte 33 auf, welche sich radial erstrecken, um einen der Schlitze 31 dazwischen auszubilden, und einen hinteren Kernabschnitt 34, welcher radial außerhalb der Zahnabschnitte 33 angeordnet ist, um diese zu verbinden. Zudem ist an den radialen Außenflächen der Statorkernsegmente 32 ein zylindrischer äußerer Rand bzw. Randteil 37 eingepasst (siehe 1 bis 3).
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der Statorkernsegmente 32 durch Laminieren der Mehrzahl von magnetischen Stahlschichten mit einer Mehrzahl von Isolationsfilmen dazwischen ausgebildet. Dabei ist zu erwähnen, dass auch herkömmliche Metallschichten an Stelle der magnetischen Metallschichten verwendet werden können.
6 bis 9 stellen zusammen die Konfiguration der Statorspule 40 dar. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Statorspule 40 wie später beschrieben durch Stapeln der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 hergestellt, um eine bandförmige Leitungsdrahtanordnung 45 wie in den 13A bis 13B dargestellt auszubilden, und anschließend die elektrische Leitungsdrahtanordnung 45 in hohlzylindrischer Form aufzurollen.
Wie in den 6 bis 9 dargestellt, weist die Statorspule 40 als Gesamtes betrachtet einen geraden Teil 41 auf, der in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufzunehmen ist, und ein Paar von Spulenendteilen 42, die entsprechend auf entgegengesetzten axialen Seiten des geraden Teils 41 ausgebildet sind, und außerhalb der Schlitze 31 anzuordnen sind. Darüber hinaus ragen auf einer axialen Seite des geraden Teils 41 U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse der Statorspule 40 von der ringförmigen axialen Endfläche des Spulenendteils 42 hervor, wobei eine Mehrzahl von Überschneidungsteilen bzw. Überkreuzungsteilen 70 der elektrischen Leitungsdrähte 50 die axiale Endfläche von der radialen Innenseite bis zur radialen Außenseite der ringförmigen axialen Endfläche überschneiden bzw. kreuzen, um entsprechende Paare der elektrischen Leitungsdrähte 50 zu verbinden.
Jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 zum Ausbilden der Statorspule 40 ist wie in 10A dargestellt mit einem elektrischen Leiter 67 und einer Isolationsschicht 68 konfiguriert, welche die äußere Oberfläche des elektrischen Leiters 67 bedeckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der elektrische Leiter 67 aus Kupfer, und weist einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt auf. Die Isolationsschicht 68 besteht aus einer zweischichtigen Struktur, um eine Innenschicht 68a und eine Außenschicht 68b zu umfassen. Die Stärke des Isolationsmantels 68 (d. h. die Summe der Stärken aus den inneren und äußeren Schichten 68a und 68b) wird auf einen Wert zwischen 100 und 200 μm eingestellt.
Mit einer solchen Stärke des zweischichtig strukturierten Isolationsmantels 68 ist es möglich, die elektrischen Leitungsdrähte 50 zuverlässig voneinander zu isolieren, ohne dabei auf die dazwischen liegenden Isolationspapierschichten angewiesen zu sein. Dabei ist es jedoch auch möglich, Isolationspapierschichten zwischen den elektrischen Leitungsdrähten 50 so anzubringen, dass die elektrische Isolation dazwischen weiter verbessert wird.
Ferner besteht die Außenschicht 68b aus einem Isolationsmaterial wie zum Beispiel Nylon. Die Innenschicht 68a besteht aus einem thermoplastischen Harz mit einer höheren Glasübergangstemperatur als die Außenschicht 68b, oder einem Isolationsmaterial mit keiner Glasübergangstemperatur wie zum Beispiel ein Polyamidimid Harz. Daher verfestigen sich die Außenschichten 68b der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch die Wärme bzw. Hitze, welche durch die Betätigung bzw. den Betrieb der drehenden elektrischen Maschine erzeugt wird, vor den Innenschichten 68a. Demnach wird die Oberflächenhärte der äußeren Schichten 68b erhöht, wodurch die elektrische Isolation zwischen den elektrischen Leitungsdrähten 50 erhöht bzw. verbessert wird.
Ferner kann wie in 10B dargestellt jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 auch möglich, zudem einen schmelzbaren Mantel 69 aufweisen, um die Außenfläche des Isolationsmantels 68 abzudecken; der schmelzbare Mantel 69 kann zum Beispiel aus einem Epoxidharz bestehen. In diesem Fall werden die Schutzmäntel 69 der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch die Hitze, welche bei dem Betrieb der drehenden elektrischen Maschine erzeugt wird, vor den Isolationsmänteln 68 geschmolzen, wodurch diese Abschnitte der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche in denselben Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufgenommen sind, miteinander verbunden werden. Als Ergebnis gehen diese Abschnitte der elektrischen Leitungsdrähte 50 in einen festen Körper über, wodurch die mechanische Festigkeit verbessert wird. Zudem können auch die äußeren Schichten 68b der Isolationsmäntel 68 der elektrischen Leitungsdrähte 50 aus einem PPS (Polyphenylensulfid) bestehen.
11A und 11B stellen zusammen die Form von jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 dar, bevor die elektrischen Leitungsdrähte 50 gestapelt werden, um die bandförmige Leitungsdrahtanordnung 45 auszubilden.
Wie in den 11A und 11B dargestellt, ist jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 wellenförmig ausgebildet, um eine Mehrzahl von Schlitz-Abschnitten 51 und eine Mehrzahl von Wendeabschnitten 52 zu enthalten. Die Schlitz-Abschnitte 51 sind in Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 an vorbestimmten Abständen beabstandet und erstrecken sich rechtwinklig zur Längsrichtung Y. Jeder der Schlitz-Abschnitte 51 ist in einem Entsprechenden der Schlitze 31 des Statorkerns 30 aufzunehmen. Jeder der Wendeabschnitte 52 erstreckt sich derart, dass er ein entsprechendes angrenzendes Paar von Schlitz-Abschnitten 51 berührt und ist außerhalb der Schlitze 31 des Statorkerns 30 anzuordnen.
Genauer gesagt enthält die Mehrzahl der Schlitz-Abschnitte 51 zumindest einen ersten Schlitz-Abschnitt 51A, einen zweiten Schlitz-Abschnitt 51B und einen dritten Schlitz-Abschnitt 51C. Die ersten, zweiten und dritten Schlitz-Abschnitte 51A, 51B und 51C sind entsprechend in drei verschiedenen Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufgenommen; die drei Schlitze 31 sind in Umfangsrichtung mit einem Abstand bzw. einer Teilung von sechs Schlitzen 31 beabstandet. Demhingegen enthalten die Mehrzahl von Wendeabschnitten 52 zumindest einen ersten Wendeabschnitt 52A und einen zweiten Wendeabschnitt 52B. Der Wendeabschnitt 52A verbindet die ersten und zweiten Schlitz-Abschnitte 51A und 51B und ist an einer axialen Seite des Statorkerns 30 außerhalb der Schlitze 31 anzuordnen. Der zweite Wendeabschnitt 52B verbindet die zweiten und dritten Schlitz-Abschnitte 51B und 51C und ist an bzw. auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 außerhalb der Schlitze 31 anzuordnen.
Genauer gesagt enthält in der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 11A bis 11B dargestellt, die Mehrzahl von Schlitz-Abschnitten 51 erste bis zwölfte Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L, welche sequenziell in acht Schlitzen 31 aufgenommen sind, die in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Schlitzen 31 beabstandet sind. Das heißt, sind zwölf in jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 Schlitz-Abschnitte 51. Demhingegen enthält eine Mehrzahl von Wendeabschnitten 52 erste bis elfte Wendeabschnitte 52A bis 52K, welche jeweils ein entsprechendes angrenzendes Paar der Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L verbinden, und abwechselnd auf der entgegengesetzten axialen Seite des Statorkerns 30 außerhalb der Schlitze 31 anzuordnen sind. Das heißt, die Anzahl der Wendeabschnitte 52 in jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 ist 11.
Darüber hinaus verringern sich die Abstände X zwischen den Schlitz-Abschnitten 51A bis 51L in Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 schrittweise in einer Richtung vom ersten Schlitz-Abschnitt 51A bis zum zwölften Schlitz-Abschnitt 51L. Das heißt, X1 > X2 > X3 > X4 > X5 > X6 > X7 > X8 > X9 > X10 > X11. Zudem sind die vorbestimmten Abstände X1 bis X11 basierend auf den Umfangsabständen zwischen den acht Schlitzen 31 des Statorkerns 30 eingestellt, in welchen die Schlitz-Abstände 51A bis 51L aufzunehmen sind.
Jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 enthält ferner ein Paar von Verbindungsabschnitten 53a und 53b, die entsprechend an entgegengesetzten Enden des elektrischen Leitungsdrahts 50 zum Verbinden des elektrischen Leitungsdrahts 50 mit anderen elektrischen Leitungsdrähten 50 ausgebildet sind. Der Verbindungsabschnitt 53a ist mit dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A über einen Halb-Wendeabschnitt 52M verbunden, der sich von dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A erstreckt, und innen (d. h. nach rechts in 11B) in Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 zurückkehrt. Die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52M ist im Wesentlichen halb so lang wie der erste Wendeabschnitt 52A. Demnach ist der Verbindungsabschnitt 53a innen (d. h. nach rechts in 11B) in Längsrichtung Y vom ersten Schlitz-Abschnitt 51A um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52M beabstandet. Demhingegen ist der Verbindungsabschnitt 53b mit dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L über einen Halb-Wendeabschnitt 52N verbunden, der sich von dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L erstreckt, und innen (d. h. nach links in 11B) in Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 zurückkehrt. Die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N ist im Wesentlichen halb so lang wie der elfte Wendeabschnitt 52K. Demnach ist der Verbindungsabschnitt 53b innen (d. h. nach links in 11B) in Längsrichtung Y vom zwölften Schlitz-Abschnitt 51L um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N beabstandet. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 53b so ausgebildet, dass darin einer der vorstehend beschriebenen Überkreuzungsteile 70 enthalten ist.
Ferner enthält, wie in 11A dargestellt, jeder der Wendeabschnitte 52 im Wesentlichen in dessen Zentrum einen kurbelgeformten bzw. kurbelförmigen Teil 54, der gebogen ist, um den Wendeabschnitt 52 in einer Richtung rechtwinklig zu sowohl der Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 als auch der Erstreckungsrichtung der Schlitz-Abschnitte 51 zu beabstanden. Demnach ist der elektrische Leitungsdraht 50mit bzw. durch die kurbelförmigen Teile 54 abgestuft, um die Schlitz-Abschnitte 51 in Richtung rechtwinklig zu sowohl der Längsrichtung Y als auch der Erstreckungsrichtung der Schlitz-Abschnitte zu beabstanden. Dabei sollte erwähnt werden, dass der Begriff ”kurbelförmig” nur deshalb verwendet wird, dass die Gesamtform der Teile 54 beschrieben werden kann, wobei dieser Begriff die Innenwinkel zwischen benachbarten Bereichen der Teile 54 nicht auf einen 90° Winkel beschränkt.
Bezüglich den 12A und 12B wird nach dem Ausbilden der Statorspule 40 mit den elektrischen Leitungsdrähten 50 und Anordnen des Statorkerns 30 zu der Statorspule 40, jeder der Wendeabschnitte 52 (d. h., 51A bis 52K) der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch das kurbelförmige Teil 54, das darin in radialer Richtung des Statorkerns 30 ausgebildet ist, beabstandet. Zudem, obwohl dies nicht in den 12A und 12B dargestellt wird, erstreckt sich jeder der kurbelförmigen Teile 54, die in den Wendeabschnitten 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 ausgebildet sind, parallel zu einer entsprechenden axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform der Betrag bzw. Wert der radialen Beabstandung, welcher durch jeden der kurbelförmigen Teile 54 erstellt wird, gleich der radialen Stärke bzw. Dicke der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 eingestellt. Hierbei wird der Wert bzw. Betrag der radialen Beabstandungen, welche durch jedes der kurbelförmigen Teile 54 erstellt wird, als der Unterschied in Radialposition zwischen den entgegengesetzten Enden des kurbelförmigen Teils 54 definiert. Demgemäß ist die Differenz der radialen Position zwischen jedem benachbarten Paar der Schlitz-Abschnitte 51, welche durch einen entsprechenden der Wendeabschnitte 52 verbunden sind, für jeden der elektrischen Leitungsdrähte 50 gleich der radialen Dicke (d. h. Dicke in Radialrichtung des Statorkerns 30) der Schlitz-Abschnitte 51.
Durch Einstellen des Wertes bzw. Betrags der radialen Beabstandung wie obenstehend dargestellt, ist es möglich, jedes benachbarte Paar der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 in engen Kontakt zueinander anzuordnen, wie in 12B dargestellt. Als Ergebnis kann die radiale Dicke der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 minimiert werden. Zudem ist es möglich, dass sich jedes benachbarte Paar von Wendeabschnitten 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ohne Störungen bzw. Interferenzen dazwischen erstreckt.
Darüber hinaus enthält, wie in den 12A und 12B dargestellt, jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 ein Paar von Schulterteilen 55, welche entsprechend dem Paar der Schlitz-Abschnitte 51, welches durch den Wendeabschnitt 52 verbunden ist, benachbart sind, wobei sich beide rechtwinklig zum Paar der Schlitz-Abschnitte 51 (oder parallel zur entsprechenden axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30) erstrecken. Demnach kann mit den Schulterteilen 55 die hervorstehende Höhe von jedem der Wendeabschnitte 52 von den entsprechenden axialen Endflächen 30a des Statorkerns 30 reduziert werden. Als Ergebnis kann die axiale Länge der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 reduziert werden. Zudem bestehen die Spulenendteile 42 der Statorspule 40 jeweils aus diesen Wendeabschnitten 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche an bzw. auf derselben axialen Seite des Statorkerns 30 angeordnet sind.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die nachfolgende räumliche Beziehung festgelegt: d1 ≤ d2, wobei d1 die Länge von jedem der Schulterteile 55 der elektrischen Leitungsdrähte 50 in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ist, und d2 der Abstand zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Schlitze 31 des Statorkerns 30.
Genauer gesagt ist es bei der obenstehenden Beziehung möglich, eine Interferenz zwischen jedem Paar der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50, welches entsprechend von einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Schlitze 31 des Statorkerns 30 hervorsteht, zu verhindern. Demnach ist es möglich zu verhindern, dass beide axialen Längen und radialen Dicken der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 erhöht werden, um dadurch die obenstehend beschriebene Interferenz zu verhindern.
Ferner enthält, wie in den 12A und 12B dargestellt, jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 ferner zwei Schulterteile 56 zwischen dem kurbelförmigen Teil 54 und jedem der Schulterteile 55. Demgemäß enthält jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 einen kurbelförmigen Teil 54, zwei Schulterteile 55 und vier Schulterteile 56. Jedes der Schulterteile 56 erstreckt sich wie die Schulterteile 55 rechtwinklig zu den Schlitz-Abschnitten 51 (oder parallel zur entsprechenden axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30). Demnach kann mit den Schulterteilen 56 die hervorstehende Höhe von jedem der Wendeabschnitte 52 von der entsprechenden axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 weiter reduziert werden. Als Ergebnis kann die axiale Länge der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 weiter reduziert werden.
Zudem kann jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 als auf beiden Seiten des kurbelförmigen Teils 54 gestuft bzw. abgestuft betrachtet werden, um seine hervorstehende Höhe von der entsprechenden axialen Endfläche 33a des Statorkerns 30 aus zu reduzieren.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Statorspule 40 mit den 48 elektrischen Leitungsdrähten 50 wie in den 11A und 11B dargestellt ausgebildet. Es sollte beachtet werden, dass auf die Überschneidungsteile 70 bei manchen der elektrischen Leitungsdrähten 50 zum Ausgestalten der Ausbildung der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüssen und der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüssen in der Statorspule 40 verzichtet werden kann. Es ist jedoch in jedem Fall bevorzugt, dass alle elektrischen Leitungsdrähte 50 zumindest zwischen den Leitungsabschnitten 53a und 53b die gleiche Form aufweisen.
Beim Ausbilden der Statorspule 40 werden die 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 zuerst übereinander gestapelt, dass die Längsrichtungen Y der elektrischen Leitungsdrähte 50 parallel zueinander sind und die ersten Schlitz-Abschnitte 51a der elektrischen Leitungsdrähte 50 voneinander in Längsrichtung Y um einen Schlitzabstand des Statorkerns 30 voneinander beabstandet sind (d. h., die Umfangslänge zwischen den Zentren bzw. Mitten von jedem benachbarten Paar der Schlitze 31 des Statorkerns 30). Demgemäß wir die bandförmige Leitungsdrahtanordnung 45 wie in den 13A und 13B dargestellt, erhalten. Die Anordnung 45 weist ein Paar von gestuften Oberflächen 45aauf, die entsprechend an entgegengesetzten longitudinalen Enden der Anordnung 45 ausgebildet sind, und in entgegengesetzte Richtungen zeigen.
Zudem ist der erste elektrische Leitungsdraht 50 (hiernach durch 50a gekennzeichnet) wie in 13A dargestellt, im Stapel der elektrischen Leitungsdrähte 50 am linken Ende am Boden der elektrischen Leitungsdrahtanordnung 45 angeordnet; der letzte elektrische Leitungsdraht 50 (hiernach durch 50b gekennzeichnet) im Stapel der elektrischen Leitungsdrähte 50 am rechten Ende ganz oben in der Anordnung 45 angeordnet.
Die bandförmige Leitungsdrahtanordnung 45 wird anschließend aufgerollt, so dass die Form eines Hohlzylinders mit einer konstanten radialen Dicke in Umfangsrichtung entsteht. Genauer gesagt wird die bandförmige Leitungsdrahtanordnung 45 wie in 13A dargestellt vom linken Ende im entgegengesetzten Uhrzeigersinn Z aufgerollt, wodurch die zwei gestuften Oberflächen 45a vollständig in Kontakt miteinander gebracht werden.
Demgemäß wird jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50, die in der Anordnung 45 enthalten sind, wie in 13C dargestellt um eineinhalb Windungen in Spiralform aufgerollt. Demgemäß erstreckt sich jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 im endgültig erhaltenen Stator 20 um die Achse O des Statorkerns 30, betrachtet entlang der Achse O des Statorkerns 30 (siehe 16).
Danach werden die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdraht 50 z. B. durch Schweißen miteinander verbunden. Als Ergebnis wird die Statorspule 40 wie in den 6 bis 9 dargestellt erhalten.
Bei der Statorspule 40 stehen jene Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche radial ganz außen angeordnet sind, nicht von jenen der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 51 radial nach außen hervor, welche radial ganz außen in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet sind. Demgemäß kann der Außendurchmesser der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 begrenzt werden.
Wie vorstehend beschrieben enthält jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 im Wesentlichen in dessen Mitte das kurbelförmige Teil 54, durch welches der Wendeabschnitt 52 radial um die radiale Dicke der Schlitz-Abschnitte 51 beabstandet ist. Demgemäß ist für jeden der elektrischen Leitungsdrähte 50 die Differenz in der radialen Position zwischen jedem benachbarten Paar der Schlitz-Abschnitte 51, welche durch entsprechende Wendeabschnitte 52 verbunden sind, gleich der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51. Darüber hinaus ist der erste Schlitz-Abschnitt 51A bei jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial ganz außen angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L radial ganz innen angeordnet ist; die vorbestimmten Abstände X zwischen den Schlitz-Abschnitten 51A bis 51L werden in Richtung von dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A zum zwölften Schlitz-Abschnitt 51L kontinuierlich kleiner (siehe 11B). Demgemäß können jene Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche in radialer Richtung der Statorspule 40 gestapelt sind (oder in radialer Richtung des Statorkerns 30) gerade in Radialrichtung ausgerichtet sein, wodurch ermöglicht wird, dass die Statorspule 40 im Wesentlichen eine perfekt hohlzylindrische Form, wie in den 6 und 7 dargestellt, aufweist.
Ferner sind alle i-ten Schlitz-Abschnitte 51 der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 entsprechend in den 48 Schlitzen 31 des Statorkerns 30 in gleichen radialen Positionen angeordnet, wobei i = 1, 2, ..., 12. Zum Beispiel sind alle der ersten Schlitz-Abschnitte 31A der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 entsprechend in den 48 Schlitzen 31 und radial ganz außen in entsprechenden Schlitzen 31 angeordnet; alle der zwölf Schlitz-Abschnitte 51L der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 sind entsprechend in den 48 Schlitzen 31 angeordnet und radial ganz innen in den entsprechenden Schlitzen 31 positioniert. Mit der obenstehenden Anordnung der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 kann sowohl der Außen- als auch der Innendurchmesser der Statorspule 40 einheitlich in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 vorgesehen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Statorspule 40, wie in 14 dargestellt, als Drei-Phasen-Spule ausgebildet, welche aus drei Phasenwicklungen besteht (d. h., U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen) 43. Jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 ist durch serielles Verbinden von 16 elektrischen Leitungsdrähten 50 ausgebildet. Ferner sind die U-Phasen-Ausgangs- und Neutralanschlüsse entsprechend an entgegengesetzten Enden der U-Phasenwicklung 43 ausgebildet; die V-Phasen-Ausgangs- und Neutralanschlüsse entsprechend an den entgegengesetzten Enden der V-Phasenwicklung 43 ausgebildet; und die W-Phasen-Ausgangs- und Neutralanschlüsse entsprechend an den entgegengesetzten Enden der W-Phasenwicklung 43 ausgebildet. Ferner sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 Y-verbunden, um dazwischen einen neutralen Punkt bzw. einen Sternpunkt zu definieren. Das heißt, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 sind miteinander im neutralen Punkt bzw. Sternpunkt verbunden. Demgemäß wird die Drei-Phasen-AC-Leistung bzw. der Drei-Phasen-AC-Strom von der Statorspule 40 über die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse eingegeben oder ausgegeben.
In den 15 und 16 zeigen die Überschneidungen zwischen den zwölf gestrichelten Kreisen und 48 radial erstreckenden gestrichelten Linien die Positionen der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 an. Zudem werden zwischen den Positionen der Schlitz-Abschnitte 51 nur die radial äußersten und radial innersten durch Rechtecke gekennzeichnet.
Den 15 und 16 kann entnommen werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform in jedem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 die Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 in zwölf Schichten radial gestapelt sind.
Ferner sind Nr. 1 bis 48 der Schlitze 31 des Statorkerns 30 in den 15 und 16 entsprechend radial außerhalb der 48 sich radial erstreckenden gestrichelten Linien dargestellt. Zudem ist in 15 jeder der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 radial außerhalb des Schlitzes 31 markiert bzw. benannt, in welchem der erste Schlitz-Abschnitt 51A des elektrischen Leitungsdrahts 50 radial ganz außen angeordnet ist (d. h., in der zwölften Schicht im Schlitz 31 angeordnet ist); jeder der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 ist zudem radial innen im Schlitz 31 markiert, in welchem der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L des elektrischen Leitungsdrahts 50 radial ganz innen angeordnet ist (d. h., in bzw. an der ersten Schicht im Schlitz 31).
In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 der Statorspule 40 mit ersten und zweiten elektrischen Leitungsdrahtgruppen ausgebildet, welche jeweils aus acht elektrischen Leitungsdrähten 50 bestehen. Die Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 der ersten Gruppe sind in acht gemeinsamen Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufgenommen. Ähnlich sind die Schlitz-Abschnitte 51 des elektrischen Leitungsdrahts 50 der zweiten Gruppe in weiteren acht gemeinsamen Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufgenommen. Das heißt, die Schlitz-Abschnitte 51 des elektrischen Leitungsdrahts 50 der ersten Gruppe sind in anderen Schlitzen 31 wie die Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 der zweiten Gruppe aufgenommen.
Zum Beispiel ist die U-Phasenwicklung 43 mit einer ersten elektrischen Leitungsdrahtgruppe ausgebildet, welche aus den elektrischen Leitungsdrähten 50 besteht, welche mit (U1-1) bis (U1-4) und (U1-1') bis (U1-4') markiert sind, und einer zweiten elektrischen Leitungsdrahtgruppe, die aus den elektrischen Leitungsdrähten 50 besteht, welche mit (U2-1) bis (U2-4) und (U2-1') bis (U2-4') markiert sind. Die Schlitz-Abschnitte 51 der (U1-1) bis (U1-4) und (U1-1') bis (U1-4') elektrischen Leitungsdrähte 50 sind in den Schlitzen 31 Nr. 1, 7, 13, 19, 25, 31, 37 und 43 des Statorkerns 30 aufgenommen. Demhingegen sind die Schlitz-Abschnitte 51 der (U2-1) bis (U2-4) und (U2-1') bis (U2-4') elektrischen Leitungsdrähte 50 in den Schlitzen 31 Nr. 2, 8, 14, 20, 26, 32, 38 und 44 des Statorkerns 30 aufgenommen.
15 stellt von einer axialen Seite des Statorkerns 32 aus die Anordnung von jedem der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50, unter Verwendung des (U1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 als Beispiel, dar. Genauer gesagt werden in 15 die Positionen der Schlitz-Abschnitte 51 des (U1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 durch schwarze Rechtecke gekennzeichnet; jene Wendeabschnitte 52 des (U1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50, welche auf der einen axialen Seite des Statorkerns 30 angeordnet sind (d. h., auf der ”Vorderseite” der Papieroberfläche von 15), werden durch sich in Umfangsrichtung erstreckende durchgehende Linien gekennzeichnet; und jene der Wendeabschnitte 52 des (U1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50, welche auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 angeordnet sind (d. h. auf der ”Hinterseite” der Papieroberfläche von 15), werden durch sich in Umfangsrichtung erstreckende strichpunktierte Linien mit zwei Punkten gekennzeichnet. Wie aus 15 ersichtlich, ist der erste Schlitz-Abschnitt 51A für den (U1-1) elektrischen Leitungsdraht 50 an der zwölften Schicht (d. h., der radial äußersten Schicht) im Schlitz 31 Nr. 1 angeordnet; der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L ist an der ersten Schicht (d. h., der radial innersten Schicht) im Schlitz 31 Nr. 19 angeordnet; die ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Schlitzen beabstandet; wobei die radialen Abschnitte der Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L sukzessive radial nach innen um jeweils eine Schicht versetzt sind.
16 stellt von der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 aus betrachtet die Anordnung von jedem der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 unter Verwendung des (U1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 als Beispiel dar. Genauer gesagt sind die Positionen der Schlitz-Abschnitte 51 des (U1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 in 16 durch schwarze Rechtecke gekennzeichnet; jene der Verbindungsabschnitte 52 des (U1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50, welche auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 angeordnet sind (d. h., auf der Vorderseite der Papieroberfläche von 16), werden durch sich in Umfangsrichtung erstreckende durchgehende Linien gekennzeichnet; und jene der Wendeabschnitte 52 des (U1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50, welche auf der einen axialen Seite des Statorkerns 30 angeordnet sind (d. h., auf der Hinterseite der Papieroberfläche von 16), werden durch sich in Umfangsrichtung erstreckende strichpunktierte Linien mit zwei Punkten gekennzeichnet. Wie in 16 ersichtlich, ist der erste Schlitz-Abschnitt 51A für den (U1-4') elektrischen Leitungsdraht 50 an der zwölften Schicht im Schlitz 31 Nr. 43 angeordnet; der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L ist in der ersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 13 angeordnet; die ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Schlitzen beabstandet; wobei die radialen Positionen der Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L sukzessive um jeweils eine Schicht versetzt sind.
Wie vorstehend beschrieben weist der Statorkern 30 in der vorliegenden Ausführungsform die 48 Schlitze 31 darin ausgebildet auf, während die Statorspule 40 mit den 48 elektrischen Leitungsdrähten 50 ausgebildet ist. Die elektrischen Leitungsdrähte 50 sind auf dem Statorkern 30 so montiert, dass sie voneinander in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um einen Schlitzabstand des Statorkerns 30 versetzt sind. Demgemäß sind die ersten Schlitz-Abschnitte 51A der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 entsprechend an den radial äußersten Schichten (d. h., den zwölften Schichten) in den 48 Schlitzen 31 angeordnet; die zwölf Schlitz-Abschnitte 51L der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 sind entsprechend an den radial innersten Schichten (d. h., den ersten Schichten) in den 48 Schlitzen 31 angeordnet.
17 stellt sowohl die Markierung des elektrischen Leitungsdrahts 50, der an der radial äußersten Schicht angeordnet ist, als auch die Markierung des elektrischen Leitungsdrahts 50, das an der radial innersten Schicht angeordnet ist, in jedem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 dar.
In der vorliegenden Ausführungsform werden für jeden der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, die radialen Abstände von der Achse O des Statorkerns 30 zu den Schlitz-Abschnitten 51 des elektrischen Leitungsdrahts 50 sukzessive von dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A bis zu dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L kleiner. Darüber hinaus ist die Differenz des radialen Abstands von der Achse O des Statorkerns 30 zwischen jedem benachbarten Paar der Schlitz-Abschnitte 51, welche durch einen der entsprechenden Wendeabschnitte 52 verbunden sind, für jeden der 48 elektrischen Leitungsdrähte 50 gleich der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51.
Rückbezogen auf 16 wird z. B. für den (U1-4') elektrischen Leitungsdraht 50 die nachfolgende Beziehung erfüllt: r43 > r1 > r7 > r13. Hierbei steht r43 für den radialen Abstand von der Achse O des Statorkerns 30 zu dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A, der an der zwölften Schicht in Schlitz 31 Nr. 43 angeordnet ist; r1 steht für den radialen Abstand von der Achse O zum zweiten Schlitz-Abschnitt 51B, der an der elften Schicht im Schlitz 31 Nr. 1 angeordnet ist; r7 steht für den radialen Abstand von der Achse O zum dritten Schlitz-Abschnitt 51C, der an der zehnten Schicht im Schlitz 31 Nr. 7 angeordnet ist; und r13 steht für den radialen Abstand von der Achse O des vierten Schlitz-Abschnitts 51D, der an der neunten Schicht im Schlitz 31 Nr. 13 angeordnet ist. Ferner werden die radialen Abstände r43, r1, r7 und r13 entsprechend der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51 sukzessive kleiner.
Als nächstes wird bezüglich den 14 und 17 bis 18 die Art und Weise zum seriellen Verbinden der sechzehn elektrischen Leitungsdrähte 50 zum Ausbilden der V-Phasenwicklung 43 der Statorspule 40 beschrieben. Zudem sollte beachtet werden, dass die elektrischen Leitungsdrähte 50 zum Ausbilden der U-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 der Statorspule 40 auf die gleiche Art und Weise wie jene zum Ausbilden der V-Phasenwicklung 43 verbunden werden.
Wie in 14 dargestellt, ist die U-Phasenwicklung 43 durch serielles Verbinden der (V1-1) mit (V1-4), (V1-1') mit (V1-V4'), (V2-1) mit (V2-4) und (V2-1') mit (V2-4') elektrischen Leitungsdrähte 50 verbunden.
Genauer gesagt ist der U-Phase-Ausgangsanschluss mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Wie in den 17 und 18 dargestellt, ist bei dem (V1-1) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht (d. h. der zwölften Schicht) in Schlitz 31 Nr. 5 des Statorkerns 30 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht (d. h. der ersten Schicht) im Schlitz 31 Nr. 23 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitt 51L des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-2) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 17 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 35 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-3) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-3) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 5lA an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 29 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 47 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-3) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-4) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-4) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste im Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 41 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 11 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-4) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-1) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 6 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 24 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-2) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 18 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 36 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-3) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-3) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 30 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 48 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-3) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-4) elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-4) elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 72 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 12 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-4) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-4') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 48 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 18 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-3') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-3') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 36 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 6 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-3') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-2') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-2') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 24 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 42 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-2') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V2-1') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V2-1') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 12 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 30 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Innen-Schlitz-Abschnitts 51A des (V2-1') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-4') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 47 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 17 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-4') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-1') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-3') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 35 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 5 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-3') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-2') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-2') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 23 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 41 angeordnet ist.
Mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-2') elektrischen Leitungsdrahts 50 ist das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-1') elektrischen Leitungsdrahts 50 verbunden. Darüber hinaus ist bei dem (V1-1') elektrischen Leitungsdraht 50 der erste Schlitz-Abschnitt 50A an der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 11 angeordnet, während der zwölfte Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 29 angeordnet ist. Zudem ist das Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-1') elektrischen Leitungsdrahts 50 mit dem V-Phasen-Neutralanschluss der Statorspule 40 verbunden.
Ferner, wie vorstehend beschrieben, weist jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 den Verbindungsabschnitt 53a an dessen Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A und den Verbindungsabschnitt 53b an dessen Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L auf (siehe 11A bis 11B). Der Verbindungsabschnitt 53a ist mit dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A über den Halb-Wendeabschnitt 52M verbunden, und der Verbindungsabschnitt 53e ist mit dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L über den Halb-Wendeabschnitt 52N verbunden. Der Verbindungsabschnitt 53b weist zudem einen Überschneidungsteil 70 darin ausgebildet aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Verbindung zwischen den elektrischen Leitungsdrähten 50 durch Schweißen bzw. Zusammenschweißen von entsprechenden Paaren von Verbindungsabschnitten 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 hergestellt.
Zum Beispiel weist der (V1-1) elektrische Leitungsdraht 50 den ersten Schlitz-Abschnitt 51A in der radial äußersten Schicht im Schlitz 31 Nr. 5 des Statorkerns 30 auf, und den zwölften Schlitz-Abschnitt 51L in der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 23. Der Verbindungsabschnitt 53b des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N in Umfangsrichtung des Statorkerns 30, von dem Schlitz 31 Nr. 23 bis zur Umgebung des Schlitzes 31 Nr. 20, beabstandet. Demhingegen weist der (V1-2) elektrische Leitungsdraht 50 den ersten Schlitz-Abschnitt 51A in der radial äußersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 17 auf, und den zwölften Schlitz-Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in Schlitz 31 Nr. 35. Der Verbindungsabschnitt 53a des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52M in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 von Schlitz 31 Nr. 17 bis zur Umgebung des Schlitzes 31 Nr. 20 beabstandet. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 53b des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 wie in den 6 bis 9 dargestellt radial außen im Wesentlichen in einem rechten Winkel gebogen, um sich von der radial inneren Peripherie der Statorspule 40 zum Verbindungsabschnitt 53a des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 zu erstrecken, welcher auf der radial äußeren Peripherie der Statorspule 40 angeordnet ist; anschließend wird der Verbindungsabschnitt 53b des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 auf dem Verbindungsabschnitt 53a des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 geschweißt. Das heißt, das Seitenende des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L des (V1-1) elektrischen Leitungsdrahts 50 ist mit dem Seitenende des ersten Schlitz-Abschnitts 51A des (V1-2) elektrischen Leitungsdrahts 50 durch Schweißen verbunden.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform alle entsprechenden bzw. korrespondierenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial außerhalb der radial äußersten Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 geschweißt. An diesem Ende ist jeder der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 konfiguriert, den Überkreuzungsteil 70 zu enthalten, der die ringförmige axiale Endfläche der Statorspule 40 (genauer gesagt, die ringförmige axiale Endfläche des Spulenendteils 42 der Statorspule 40, welche aus den Wendeabschnitten 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 besteht) vom radial Inneren zum radial Äußeren der axialen Endfläche überschneidet bzw. kreuzt. Demgemäß ist es möglich, zu verhindern, dass die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche radial ganz innen in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet sind, nicht radial nach innen ragen. Als Ergebnis ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass die Statorspule 40 den Rotor der drehenden elektrischen Maschine, welche radial im inneren des Stators 20 angeordnet ist, stört.
Ferner ist jeder der Überkreuzungsteile 70 der elektrischen Leitungsdrähte 50, wie in der vorliegenden Ausführungsform in 8 dargestellt, kurbelförmig, und enthält ein Paar von sich radial erstreckenden Endbereichen 70a und 70b. Mit solch einer Form ist es möglich, das Biegen der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 zum Ausbilden der Überkreuzungsteile 70 zu ermöglichen, und das Verschweißen der entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitt 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 einzurichten.
Zudem belegen die Überkreuzungsteile 70 wie in den 6 und 8 dargestellt auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 im Wesentlichen ¾ des gesamten Winkelbereichs bzw. Umfangsbereichs der axialen Endfläche; der gesamte Winkelbereich ist 360°. In dem verbleibenden ¼ des gesamten Winkelbereichs sind der V-Phasen-Neutralanschluss, der W-Phasen-Ausgangsanschluss, der U-Phasen-Neutralanschluss, der V-Phasen-Ausgangsanschluss, der W-Phasen-Neutralanschluss und der U-Phasen-Ausgangsanschluss der Statorspule 40 angeordnet. Das heißt, auf der axialen Endfläche der Statorspule 40 sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse auf derselben Fläche wie die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet; die Überkreuzungsteile 70 sind in einer anderen Fläche als die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet.
Der Statorkern 30 ist an der obenstehend beschriebenen Statorspule 40 durch Einbringen der Zahnabschnitte 30 der Statorkernsegmente 32 in die Lücken bzw. Räume, die zwischen den Stapeln der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 von radial außerhalb der Statorspule 40 ausgebildet sind, angebracht. Demgemäß ist jeder der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, in einem entsprechenden Schlitz 31 des Statorkerns 30 aufgenommen. Genauer gesagt sind für jeden der elektrischen Leitungsdrähte 50 jedes benachbarte Paar der Schlitz-Abschnitte 51 entsprechend in einem entsprechenden bzw. dazugehörigen Paar der Schlitze 31 des Statorkerns 30 aufgenommen, welche in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Schlitzen beabstandet sind. Darüber hinaus steht jeder der Wendeabschnitte 52, welche ein entsprechendes Paar der Schlitz-Abschnitte 51 verbinden, von einer entsprechenden axialen Endfläche des Statorkerns 30 hervor.
Der obenstehend beschriebene Stator 20 weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die nachfolgenden Vorteile auf.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält der Stator 20 den hohlzylindrischen Statorkern 30 und die Statorspule 40. Der Statorkern 30 weist die 48 Schlitze 31auf, welche in der radialen Innenfläche des Statorkerns 30 ausgebildet sind, und in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 beabstandet sind. Die Statorspule 40 besteht aus den 48 elektrischen Leitungsdrähten 50, die auf dem Statorkern 30 montiert sind. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 hat die ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L und die ersten bis elften Wendeabschnitte 52A bis 52K. Die zwölf (d. h. n = 12) Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L sind sequentiell in acht (d. h. p = 8, wobei p eine Ganzzahl nicht größer als n ist) Schlitzen 31 des Statorkerns 30 aufgenommen. Die elf (d. h. (n – 1) = 11) Wendeabschnitte 52A bis 52K sind abwechselnd auf den entgegengesetzten axialen Seiten des Statorkerns 30 außerhalb der Schlitze 31 angeordnet, um die korrespondierenden benachbarten Paare der ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L zu verbinden. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 weist zudem das Paar von Verbindungsabschnitten (oder erste und zweite Endabschnitte) 53a und 53b auf. Der Verbindungsabschnitt 53a ist auf der Seite des ersten Schlitz-Abschnitts 51A positioniert; d. h., der Verbindungsabschnitt 53a ist näher an dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A als einer der Schlitz-Abschnitte 51 des elektrischen Leitungsdrahts 50. Demhingegen ist der Verbindungsabschnitt 53b auf der Seite des zwölften Schlitz-Abschnitts 51L positioniert; d. h., der Verbindungsabschnitt 53b ist näher an dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L als einer der Schlitz-Abschnitte 51 des elektrischen Leitungsdrahts 50. Darüber hinaus sind die ersten Schlitz-Abschnitte 51A der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial ganz außen, und die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L radial ganz innen in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet. Die Statorspule 40 ist eine Drei-Phasen-Statorspule, welche aus den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 besteht. Jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 ist durch Verbinden der 16 elektrischen Leitungsdrähte 50 ausgebildet. Ferner enthalten die 16 elektrischen Leitungsdrähte 50 zumindest ein Paar der elektrischen Leitungsdrähte 50, bei denen eines seinen Verbindungsabschnitt 53a mit dem Verbindungsabschnitt 53b des anderen verbunden hat.
Da jede der Phasenwicklungen 43 der Statorspule 40 aus den 16 elektrischen Leitungsdrähten 50 ausgebildet ist, ist es mit der obenstehenden Konfiguration möglich, die Länge von jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 zu verkürzen. Demgemäß können die elektrischen Leitungsdrähte 50 unter Verwendung einer kleinen Formmaschine geformt bzw. ausgebildet werden, und während der Herstellung des Stators 20 einfacher gehandhabt werden. Als Ergebnis ist es möglich, eine hohe Produktivität und niedrige Kosten bezüglich des Stators 20 zu erzielen. Ferner, da die ersten Schlitz-Abschnitte 51A der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial ganz außen, und die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L radial ganz innen in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet sind, können die Verbindungsabschnitte 53a und 53b von jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 entsprechend von den radial inneren und radial äußeren Peripherien des Statorkerns 30 bezogen werden. Demnach kann jedes korrespondierende Paar der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 entsprechend von zwei ausreichend beabstandeten Stellen bezogen werden. Dadurch wird die Flexibilität beim Verbinden der elektrischen Leitungsdrähte 50 verbessert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Statorspule 40 dadurch erhalten, dass die elektrischen Leitungsdrähte 50 zuerst gestapelt werden, um die bandförmige elektrische Leitungsdrahtanordnung 45 zu erhalten, und die Anordnung 45 anschließend in hohlzylindrischer Form aufgerollt wird.
Das heißt, die Statorspule 40 kann ohne Durchführen eines Verflechtungsprozesses der elektrischen Leitungsdrähte 50 ausgebildet werden. Daher ist es möglich, sowohl die Herstellungszeit als auch die Herstellungskosten für die Statorspule 40 zu reduzieren. Zudem ist es durch die verkürzte Länge der elektrischen Leitungsdrähte 50 möglich, das Stapeln und auf den Stapel- und Auffüllprozess zum Ausbilden der Statorspule 40 zu vereinfachen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, gleich 48; die Anzahl der Schlitze 31, die in dem Statorkern 30 ausgebildet sind, ist ebenfalls gleich 48. Das heißt, die Anzahl der elektrischen Teile 50 ist gleich der der Schlitze 31.
Mit der obenstehenden Konfiguration ist es möglich, die elektrischen Leitungsdrähte 50 im Statorkern 30 derart regelmäßig anzuordnen, dass sie voneinander in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um einen Schlitzabstand des Statorkerns 30 versetzt sind. Daher ist es möglich, die Statorspule 40 so auszubilden, dass sie eine im Wesentlichen perfekt hohlzylindrische Form aufweist. Zudem ist es mit der im Wesentlichen perfekt hohlzylindrischen Form der Statorspule 40 möglich, eine hohe Leistung bzw. Performance der drehenden elektrischen Maschine zu gewährleisten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird jeder der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 in einer radialen Richtung des Statorkerns 30 nach außen gebogen und mit einem entsprechenden der Verbindungsabschnitte 53a der elektrischen Leitungsdrähte 50 verbunden.
Mit der obenstehenden Konfiguration der Verbindungsabschnitte 53b ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche radial ganz innen in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet sind, aufgrund der Rückfederung der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial nach innen hervorstehen bzw. herausragen. Daher ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass die Statorspule 40 mit dem Rotor der drehenden elektrischen Maschine, welche radial innen im Stator 20 angeordnet ist, interferiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 so konfiguriert, dass er ein Überkreuzungsteil 70 enthält, das die ringförmige bzw. kreisförmige axiale Endfläche der Statorspule 40 von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite der axialen Endfläche kreuzt.
Mit den Überkreuzungsteilen 70 der Verbindungsabschnitte 53b ist es möglich, zuverlässiger zu verhindern, dass die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial nach innen ragen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der Überkreuzungsteile 70 der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 kurbelgeformt bzw. kurbelförmig, so dass es das Paar von sich radial erstreckenden Endbereichen 70a und 70b enthält.
Mit der obenstehenden Form ist es möglich, das Biegen der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 zum Ausbilden der Überkreuzungsteile 70 und Schweißen der korrespondierenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 zu erleichtern. Zudem ist es bei den Verbindungsabschnitten 53a möglich, eine Rückhaltekraft in einer radialen Außenrichtung auf die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L über die Verbindungsabschnitte 53b auszuüben, wodurch zuverlässiger verhindert wird, dass die zwölften Schlitz-Abschnitte 51L radial nach innen ragen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Überkreuzungsteile 70 der Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 auf der gleichen axialen Seite des Statorkerns 30 wie die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet. Ferner sind auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 die Überkreuzungsteile 70 in einem anderen Winkelbereich der axialen Endfläche als die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet. Das heißt, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse sind im gleichen Winkelbereich angeordnet.
Mit der obenstehenden Anordnung ist es möglich, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse zusammen zu beziehen, wodurch die elektrische Verbindung der Statorspule 40 ermöglicht bzw. erleichtert wird.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse im gleichen Winkelbereich der axialen Endfläche wie die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet.
Mit der obenstehenden Anordnung ist es möglich, alle U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse zusammen zu legen, wodurch die elektrische Verbindung der Statorspule 40 weiter vereinfacht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind bei jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 die Verbindungsabschnitte 53a und 53b entsprechend innen in Längsrichtung Y des elektrischen Leitungsdrahts 50 von den ersten und zwölften Schlitz-Abschnitten 51A und 51L um die Längen der Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N versetzt.
Mit der obenstehenden Konfiguration können die Abstände zwischen den korrespondierenden Paaren der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 reduziert werden, wodurch der Widerstand der Statorspule 40 und somit der Kupferverlust des Stators 20 herabgesetzt werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die korrespondierenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch Schweißen verbunden. Demgemäß können die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b sicher miteinander verbunden werden, wodurch die Langlebigkeit bzw. Dauerfestigkeit des Stators 20 gewährleistet wird.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 radial außerhalb der radial äußersten Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 52 geschweißt. Demgemäß wird verhindert, dass die Isolierungsmäntel 68 der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch die Hitze, welche während des Schweißens erzeugt wird, beschädigt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 gestuft, so dass er die Mehrzahl der Schulterteile 55 und 56 enthält, die sich parallel zu den entsprechenden axialen Endflächen 30a des Statorkerns 30 erstrecken, von welchen der Wendeabschnitt 52 hervorsteht.
Mit den Schulterteilen 55 und 56 kann die hervorstehende Höhe von jedem der Wendeabschnitte 52 von den entsprechenden axialen Endflächen 30a des Statorkerns 30reduziert werden. Als Ergebnis kann die axiale Länge der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, aus dem elektrischen Leiter 67 mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt und dem Isolierungsmantel 68, welcher die Oberfläche des elektrischen Leiters 67 überdeckt.
Mit dem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt ist es möglich, die Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 ohne radial dazwischen ausgebildete Lücken dicht anzuordnen, wodurch hohe Raumfaktoren der elektrischen Leitungsdrähte 50 in den Schlitzen 31 gewährleistet werden können. Darüber hinaus ist es möglich, die Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 ohne radial ausgebildete Lücken dazwischen anzuordnen, wodurch die radiale Größe der Spulenendteile 42 der Statorspule 40 minimiert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen alle elektrischen Leitungsdrähte 50 zumindest zwischen den Verbindungsabschnitten 53a und 53b die gleiche Form auf.
Mit der obenstehenden Konfiguration ist es möglich, alle elektrischen Leitungsdrähte 50 unter Verwendung der gleichen Formmaschine zu formen bzw. auszubilden und dadurch den Formprozess der elektrischen Leitungsdrähte 50 zu vereinfachen, wodurch die Herstellungskosten der Statorspule 40 reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Statorspule 40 so konfiguriert, dass entlang der Achse O des Statorkerns 30 betrachtet, jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, sich spiralförmig um die Achse O des Statorkerns 30 erstreckt.
Mit der obenstehenden Konfiguration ist es möglich, die elektrischen Leitungsdrähte 50 ohne Vergrößern der radialen Dimension bzw. Abmessung des Statorkerns 40 dicht anzuordnen.
19A stellt elektrische Leitungsdrähte 50 gemäß einer ersten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation sind die Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N so ausgebildet, dass sie sich nach außen in Längsrichtung des elektrischen Leitungsdrahts 50 entsprechend von den ersten und zwölften Schlitz-Abschnitten 51A und 51L erstrecken. Demgemäß sind die Verbindungsabschnitte 53a und 53b entsprechend nach außen in Längsrichtung von den ersten und zwölften Schlitz-Abschnitten 5lA und 51L um die Längen der Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N versetzt.
19B stellt die elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer zweiten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation ist der Halb-Wendeabschnitt 52M so ausgebildet, dass er sich nach außen in Längsrichtung des elektrischen Leitungsdrahts 50 von dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A erstreckt, wobei der Halb-Wendeabschnitt 52N so ausgebildet ist, dass er sich nach innen in Längsrichtung von dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L erstreckt. Demgemäß ist der Verbindungsabschnitt 53a in Längsrichtung vom ersten Schlitz-Abschnitt 51A um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N versetzt, wobei der Verbindungsabschnitt 53b nach innen in Längsrichtung von dem zwölften Schlitz-Abschnitt 51L um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N versetzt ist.
20A stellt die elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer dritten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation ist der Halb-Wendeabschnitt 52M so ausgebildet, dass er sich nach innen in Längsrichtung des elektrischen Leitungsdrahts 50 vom ersten Schlitz-Abschnitt 51A erstreckt, wobei der Halb-Wendeabschnitt 52N so ausgebildet ist, dass er sich nach außen in Längsrichtung vom zwölften Schlitz-Abschnitt 51L erstreckt. Demgemäß ist der Verbindungsabschnitt 53a nach innen in Längsrichtung von dem ersten Schlitz-Abschnitt 51A um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52M versetzt, wobei der Verbindungsabschnitt 53b nach außen in Längsrichtung vom zwölften Schlitz-Abschnitt 51L um die Länge des Halb-Wendeabschnitts 52N versetzt ist.
20B stellt die elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer vierten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation wird auf beide Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N verzichtet, so dass sich die Verbindungsabschnitte 53a und 53b entsprechend von den ersten und zwölften Schlitz-Abschnitten 51A und 51L erstrecken, ohne dabei in Längsrichtung der elektrischen Leitungsdrähte 50 davon versetzt zu sein.
21 stellt die elektrischen Leitungsdraht 50 gemäß einer fünften Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation, wie in 12A dargestellt, wird bei jedem der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdraht 50 auf die Schulterteile 56 verzichtet. Demgemäß werden jene Teile zwischen dem kurbelförmigen Teil 54 und den Schulterteilen 55 in jedem der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdraht 50 gerade. Als Ergebnis wird die Form der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdraht 50 vereinfacht, wodurch das Formen der elektrischen Leitungsdraht 50 vereinfacht wird.
22A bis 22B stellen die elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer sechsten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation sind beide Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N gerade ausgebildet, ohne dabei wie in den 11A bis 11B dargestellt abgestuft zu sein. Mit der geraden Form der Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N können die Verbindungsabschnitte 53a und 53b einfacher und genauer positioniert werden. Zudem ist es möglich, nur einen der Halb-Wendeabschnitte 52M und 52N gerade auszubilden.
[Zweite Ausführungsform]
23 bis 24 stellen einen Stator 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar. Dieser Stator 20 weist im Grunde die gleiche Konfiguration wie der Stator 20 gemäß der ersten Ausführungsform auf; demgemäß werden nachstehend nur die Unterschiede dazu beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben sind in der ersten Ausführungsform die entsprechenden bzw. korrespondierenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a (d. h., erste Endabschnitte) und Verbindungsabschnitte 53b (d. h., zweite Endabschnitte) der elektrischen Leitungsdrähte 50 über die Überkreuzungsteile 70, welche in den Verbindungsabschnitten 53b vorgesehen sind, verbunden.
Im Vergleich zur vorliegenden Ausführungsform wird auf die Überkreuzungsteile 70 bei den Verbindungsabschnitten 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 verzichtet. Stattdessen ist der Stator 20 mit einem Anschluss bzw. einer Verbindung 80 vorgesehen, um die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 zu verbinden.
Genauer gesagt, wie in 25 dargestellt, bleiben die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 vor der Montage der Verbindung 80 der Statorspule 40 in einem Winkelbereich E der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 unverbunden; der Winkelbereich E beträgt im Wesentlichen ¾ des gesamten Winkelbereichs der axialen Endfläche. Darüber hinaus, bezüglich 26, weisen alle Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 die gleiche hervorstehende Höhe von der axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 wie die Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 auf.
Wie in den 27 bis 29 dargestellt, besteht das Verbindungsstück bzw. die Verbindung 80 aus einem Substrat 81 und einer Mehrzahl von (z. B. 34 in der vorliegenden Ausführungsform) elektrischen Leitern 34, die in dem Substrat 81 eingebettet sind. Das Substrat 81 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem elektrisch isolierenden Harz. Das Substrat 81 weist die Form eines Teilrings auf, um den Winkelbereich E der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 abzudecken. Die Leiter 82 sind so ausgebildet, dass sie die gleiche kurbelförmige Form wie die Überkreuzungsteile 70 gemäß der ersten Ausführungsform haben. Die Leiter 82 sind in Umfangsrichtung des Substrats 81 (oder in Umfangsrichtung des Statorkerns 30) in vorbestimmten Abständen gleich beabstandet. Ferner weist jeder der Leiter 82 ein Paar sich radial erstreckender Endbereiche 82a und 82b auf. Die Endbereiche 82a und 82b sind entsprechend in den radialen inneren und äußeren Peripherien des Substrats 81 so gebogen, dass sie von einer Hauptfläche des Substrats 81, welche den Verbindungsabschnitten 53a und 53b der Statorspule 40 gegenüberliegt, hervorstehen.
Die Verbindung 80 ist an der Statorspule 40 so montiert, dass die Endbereiche 82a der Leiter 82 entsprechend mit den Verbindungsabschnitten 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 in Verbindung gebracht werden, und die Endbereiche 80b entsprechend mit den Verbindungsabschnitten 53a in Verbindung gebracht werden. Anschließend werden die Endbereiche 82a der Leiter 82 entsprechend mit den Verbindungsabschnitten 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 an der radial inneren Peripherie der Statorspule 40 verschweißt; die Endbereiche 82b werden entsprechend mit den Verbindungsabschnitten 53a der radial äußeren Peripherie der Statorspule 40 verschweißt. Als Ergebnis sind die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 über die Leiter 82 der Verbindung 80 verbunden.
Wie obenstehend beschrieben wird die elektrische Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 in der vorliegenden Ausführungsform mittels der Verbindung 80 hergestellt. Die Leiter 82 der Verbindung 80 führen die gleiche Funktion wie die Überkreuzungsteile 70 der Verbindungsabschnitte 53b gemäß der ersten Ausführungsform aus.
Unter Verwendung der Verbindung 80 ist es möglich, die Leiter 82 entsprechend den Verbindungsabschnitten 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 einfach und genau zu positionieren, wodurch die Anordnungseffizienz bzw. Zusammenbaueffizienz des Stators 20 verbessert wird.
Während insbesondere die obenstehenden Ausführungsformen und Modifikationen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass durch einen Fachmann weitere Modifikationen, Veränderungen und Verbesserungen ausgeführt werden können, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
In der ersten Ausführungsform sind die Verbindungsabschnitte 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 z. B. radial so nach außen gebogen, dass sie mit entsprechenden Verbindungsabschnitten 53a auf der radialen Ausgangsseite der Statorspule 40 verbunden werden. Anstatt die Verbindungsabschnitte 53b zu verbiegen, ist es jedoch auch möglich, die Verbindungsabschnitte 53a radial nach innen so zu verbiegen, dass sie mit entsprechenden Verbindungsabschnitten 53b auf der radialen Innenseite bzw. im radial Inneren der Statorspule 40 verbunden sind.
30 stellt die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer siebten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation sind die Verbindungsabschnitte 53a und 53b radial nach innen oder radial nach außen abwechselnd in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 gebogen; die Schweißnähte 53c zwischen den entsprechenden Paaren der Verbindungsabschnitte 53a und 53b sind auf der radialen Innenseite oder radialen Außenseite der Statorspule 40 abwechselnd in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ausgebildet.
31 stellt die Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 gemäß einer achten Modifikation der Erfindung dar. In dieser Modifikation sind die Verbindungsabschnitte 53a und 53b so gebogen, dass sie die Schweißnähte 53c zwischen den entsprechenden Paaren der Verbindungsabschnitte 53a und 53b auf der radialen Außenseite oder der radialen mittleren Position der Statorspule 40 abwechselnd in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ausbilden.
Mit der obenstehenden Konfiguration der Verbindungsabschnitte 53a und 53b gemäß der siebten und achten Modifikationen ist es möglich, den Abstand zwischen jedem benachbarten Paar der Schweißnähte 53c zu vergrößern, wodurch die elektrische Isolation dazwischen verbessert wird.
Ferner sind die Überkreuzungsteile 70 in der ersten Ausführungsform so konfiguriert, dass sie sich im Wesentlichen entlang einer ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite der axialen Endfläche erstrecken. Die Überkreuzungsteile 70 können jedoch auch so konfiguriert sein, dass sie sich von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite der axialen Endfläche erstrecken, und dabei einen vorbestimmten Abstand von der axialen Endfläche der Statorspule 40 einhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Überkreuzungsteile 70 so ausgebildet, dass sie eine kurbelförmige Form aufweisen. Die Überkreuzungsteile 70 können jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie andere Formen wie z. B. eine gerade Form aufweisen.
In der ersten Ausführungsform sind die Überkreuzungsteile 70 auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule 40 in einem anderen Winkelbereich als die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet. Die Überkreuzungsteile 70 können jedoch auch im gleichen Winkelbereich wie die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet sein.
In der ersten Ausführungsform sind die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 durch Schweißen verbunden. Beim Schweißverfahren kann dabei jedes angebrachte Schweißverfahren, wie z. B. Laserschweißen, verwendet werden.
Ferner können die entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 auch durch andere Verfahren verbunden werden, wie z. B. Löten oder unter Verwendung von Krimpkontakten.
In der ersten Ausführungsform ist es nach dem Schweißen der entsprechenden Paare der Verbindungsabschnitte 53a und 53b der elektrischen Leitungsdrähte 50 bevorzugt, eine zusätzliche Messung vorzunehmen, um die Schweißnähte, die zwischen den Verbindungsabschnitten 53a und 53b ausgebildet sind, z. B. durch Abdecken der Schweißnähte mit entsprechenden Isolationsmänteln oder mit einem einteiligen Isolationsmantel bzw. einer einteiligen Isolationsabdeckung zu schützen.
In der ersten Ausführungsform enthält jeder der Wendeabschnitte 52 der elektrischen Leitungsdrähte 50 das kurbelförmige Teil 54, das im Wesentlichen in der Mitte des Wendeabschnitts 52 zum radialen Versetzen eines entsprechenden Paares der Schlitz-Abschnitte 51, die durch den Wendeabschnitt 52 verbunden sind, ausgebildet ist. Das kurbelförmige Teil 54 ist jedoch nicht unbedingt im Wesentlichen in der Mitte des Wendeabschnitts 52 auszubilden. Das kurbelförmige Teil 54 kann z. B. auch in der Nähe von einem Ende des Wendeabschnitts 52 ausgebildet sein.
In der ersten Ausführungsform ist der Betrag des radialen Versatzes bzw. der radialen Beabstandung, die durch jedes der kurbelförmigen Teile 50 der Wendeabschnitte 52 hergestellt ist, gleich der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50 eingestellt. Der Betrag bzw. Wert des radialen Versatzes, der durch jedes der kurbelförmigen Teile 54 hergestellt ist, kann jedoch auch z. B. auf das 0,5-, 1,2- oder 2-fache der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51 eingestellt sein. In solchen Fällen wäre der Unterschied des radialen Abstands von der Achse O des Statorkerns 30 zwischen jedem benachbarten Paar der Schlitz-Abschnitte 51, welche durch entsprechende Wendeabschnitte 52 verbunden sind, entsprechend das 0,5-, 1,5- oder 2-fache der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51.
In der ersten Ausführungsform ist n = 12, wobei n die Anzahl der Schlitz-Abschnitte 51 ist, welche in jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 vorgesehen sind. n kann jedoch auch gleich einer anderen Ganzzahl sein, die nicht kleiner als 4 ist. Zudem ist es bevorzugt, dass n eine gerade Zahl ist, um die Verbindungsabschnitte 53a und 53b von auf der gleichen axialen Seite des Statorkerns 30 zu lokalisieren.
In der ersten Ausführungsform nehmen die radialen Abstände der ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L von der Achse O des Statorkerns 30 bei jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 sukzessive in gleichen Abständen bzw. Dekrementen ab (d. h., in den Dekrementen gleich der radialen Dicke der Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L). Jeder der elektrischen Leitungsdrähte 50 kann jedoch auch so modifiziert sein, dass die radialen Abstände der ersten bis zwölften Schlitz-Abschnitte 51A bis 51L von der Achse O des Statorkerns 30 sukzessive in verschiedenen Dekrementen abnehmen.
In der ersten Ausführungsform wird die Anzahl der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50, die radial in jedem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 gestapelt sind, gleich der Anzahl der Schlitz-Abschnitte 51 eingestellt, die in jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 vorgesehen sind. Die Anzahl der Schlitz-Abschnitte 51 der elektrischen Leitungsdrähte 50, die radial in jedem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 gestapelt sind, kann jedoch auch mit einer anderen Anzahl an Schlitz-Abschnitten 51, welche in jedem der elektrischen Leitungsdrähte 50 vorgesehen sind, eingestellt sein.
In der ersten Ausführungsform ist die Anzahl der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, gleich der Anzahl der Schlitze 31, die in dem Statorkern 30 ausgebildet sind. Die Anzahl der elektrischen Leitungsdrähte 50, welche die Statorspule 40 ausbilden, kann jedoch auch anders als die Anzahl der Schlitze 31 sein, welche in dem Statorkern 30 ausgebildet sind.
In der ersten Ausführungsform ist die Statorspule 40 als Drei-Phasen-Statorspule ausgebildet, welche aus den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 besteht. Die Statorspule 40 kann jedoch auch als eine beliebige andere mehrphasige Spule ausgebildet sein, z. B. als Zwei-Phasen-Statorspule.
Ferner ist jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 durch Verbinden von 16 elektrischen Leitungsdrähten 50 ausgebildet. Jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 43 kann jedoch auch durch Verbinden einer anderen Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten, z. B. zwei elektrischen Leitungsdrähten, ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2009-169520 [0001]
- JP 2009-241798 [0001]
- JP 2010-135853 [0001]
- JP 2001-145286 [0004]

Claims

Stator (20) für eine drehende elektrische Maschine, wobei der Stator (20) aufweist: einen hohlzylindrischen Statorkern (30) mit einer Mehrzahl von Schlitzen (31), die in einer radialen Innenfläche des Statorkerns (30) ausgebildet sind und in Umfangsrichtung des Statorkerns (30) beabstandet sind; und eine Statorspule (40), die aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten (50) besteht, welche auf dem Statorkern (30) montiert sind, wobei jeder der elektrischen Leitungsdrähte (50) erste, zweite, ..., n-te Schlitz-Abschnitte (51) und erste, zweite, ..., (n – 1)-te Wendeabschnitte (52) aufweist, wobei n eine Ganzzahl ist, die nicht kleiner als 4 ist, die ersten bis n-ten Schlitz-Abschnitte (51) sequentiell in p der Schlitze des Statorkerns (30) aufgenommen sind, wobei p eine Ganzzahl ist, die nicht größer als n ist, die ersten bis (n – 1)-ten Wendeabschnitte (52) abwechselnd auf entgegengesetzten axialen Seiten des Statorkerns (30) außerhalb der Schlitze (31) angeordnet sind, um entsprechende benachbarte Paare der ersten bis n-ten Schlitz-Abschnitte (51) zu verbinden, jeder der elektrischen Leitungsdrähte (50) zudem erste und zweite Endabschnitte (53a, 53b) aufweist, wobei der erste Endabschnitt (53a) näher am ersten Schlitz-Abschnitt (51) als einer der Schlitz-Abschnitte (51) des elektrischen Leitungsdrahts (50) ist, und der zweite Endabschnitt (53b) näher am n-ten Schlitz-Abschnitt (51) als einer der Schlitz-Abschnitte (51) des elektrischen Paares ist, die ersten Schlitz-Abschnitte (51) der elektrischen Leitungsdrähte (50) radial ganz außen und die n-ten Schlitz-Abschnitte (51) radial ganz innen in den Schlitzen (31) des Statorkerns (30) angeordnet sind, die Statorspule (40) eine mehrphasige Statorspule (40) ist, welche aus einer Mehrzahl von Phasenwicklungen (43) besteht, jede der Phasenwicklungen (43) der Statorspule (40) aus zumindest zwei der elektrischen Leitungsdrähte (50) ausgebildet ist, und der erste Endabschnitt (53a) des einen der elektrischen Leitungsdrahts (50) mit dem zweiten Endabschnitt (53b) des anderen elektrischen Leitungsdrahts (50) verbunden ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei die Statorspule eine hohlzylindrische elektrische Leitungsdrahtanordnung ist, die durch Aufrollen einer bandförmigen elektrischen Leitungsdrahtanordnung ausgebildet ist, und die bandförmige elektrische Leitungsdrahtanordnung durch Stapeln der Mehrzahl von elektrischen Leitungsdrähten ausgebildet ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der elektrischen Leitungsdrähten, welche die Statorspule ausbilden, gleich der Anzahl der Schlitze ist, die im Statorkern ausgebildet sind.
Stator nach Anspruch 1, wobei der zweite Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts nach außen in radialer Richtung des Statorkerns gebogen ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei der erste Endabschnitt des elektrischen Leitungsdrahts mit dem zweiten Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts über ein elektrisch leitendes Überschneidungselement (70) verbunden ist, das sich so erstreckt, dass es eine ringförmige axiale Endfläche der Statorspule von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite der axialen Endfläche schneidet.
Stator nach Anspruch 5, wobei das Überschneidungselement kurbelförmig ist, so dass es ein Paar von sich radial erstreckenden Endbereichen (70a, 70b) enthält.
Stator nach Anspruch 5, wobei jede der Phasenwicklungen der Statorspule einen Neutralanschluss aufweist, der mit einem Neutralpunkt der Statorspule verbunden ist, und auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule die Überschneidungselemente der Phasenwicklungen der Statorspule in anderen Winkelbereichen der axialen Endfläche als die Neutralanschlüsse der Phasenwicklungen angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 7, wobei jede der Phasenwicklungen der Statorspule ferner einen Ausgangsanschluss aufweist, und auf der ringförmigen axialen Endfläche der Statorspule die Ausgangsanschlüsse der Phasenwicklungen der Statorspule im gleichen Winkelbereich der axialen Endfläche wie die Neutralanschlüsse der Phasenwicklungen angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 5, wobei der zweite Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts so ausgebildet ist, dass er das Überschneidungselement darin integriert enthält.
Stator nach Anspruch 1, wobei der Stator ferner eine Verbindung aufweist, die einen Mehrzahl von elektrischen Leitern (67) enthält, und der erste Endabschnitt des elektrischen Leitungsdrahts mit dem zweiten Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts über einen entsprechenden der Leiter der Verbindung verbindet.
Stator nach Anspruch 10, wobei die Verbindung ferner ein Substrat enthält, das aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, wobei die Leiter in dem Substrat eingebettet sind.
Stator nach Anspruch 1, wobei bei jedem der elektrischen Leitungsdrähte, welche die Statorspule ausbilden, zumindest einer der ersten und zweiten Endabschnitte des elektrischen Leitungsdrahts nach innen in Längsrichtung des elektrischen Leitungsdrahts zu dem näheren der ersten und n-ten Schlitz-Abschnitte des elektrischen Leitungsdrahts versetzt angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei bei jeder der Phasenwicklungen der Statorspule der erste Endabschnitt des elektrischen Leitungsdrahts mit dem zweiten Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts verschweißt ist.
Stator nach Anspruch 13, wobei der erste Endabschnitt des elektrischen Leitungsdrahts und der zweite Endabschnitt des anderen elektrischen Leitungsdrahts radial außerhalb der radial äußersten Wendeabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte verschweißt sind.
Stator nach Anspruch 1, wobei jeder der Wendeabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte so gestuft ist, dass er eine Mehrzahl von Schulterteilen enthält, die sich parallel zu einer axialen Fläche des Statorkerns, von welchem der Wendeabschnitt hervorsteht, erstrecken.
Stator nach Anspruch 1, wobei jeder der elektrischen Leitungsdrähte, welche die Statorspule ausbilden, ferner einen Halb-Wendeabschnitt aufweist, welcher zwischen dem ersten Ende und dem ersten Schlitz-Abschnitt ausgebildet ist, und einen zweiten Halb-Wendeabschnitt, der zwischen dem zweiten Ende und dem n-ten Schlitz-Abschnitt des elektrischen Leitungsdrahts ausgebildet ist, und bei jedem der elektrischen Leitungsdrähte zumindest einer der ersten und zweiten Halb-Wendeabschnitte des elektrischen Leitungsdrahts gerade ausgebildet ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei jeder der elektrischen Leitungsdrähte, welche die Statorspule ausbilden, aus einem elektrischen Leiter mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt und einem Isolationsmantel (68), welcher die Oberfläche des elektrischen Leiters überdeckt, bestehen.
Stator nach Anspruch 1, wobei alle elektrischen Leitungsdrähte, welche die Statorspule ausbilden, zumindest zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten die gleiche Form aufweisen.
Stator nach Anspruch 1, wobei sich jeder der elektrischen Leitungsdrähte entlang einer Längsachse (O) des Statorkerns betrachtet um diese Längsachse spiralförmig erstreckt.