DE102010060083A1

DE102010060083A1 - Stator für eine rotierende elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102010060083A1
Application number: DE102010060083A
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Kariya-city Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-06-09
Also published as: CN103236749B; US20130187509A1; CN103236749A; JP2011109899A; CN102044941B; CN102044941A; US20110095639A1; US8413314B2; JP5429132B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine angegeben. Das Verfahren enthält folgende Schritte: (1) Bilden einer Mehrzahl planarer Leiterdrähte, von denen jeder eine Anzahl von in der Nut befindlicher Abschnitten, die Aufnahme in Nuten eines Statorkerns finden sollen, und eine Mehrzahl von Biegungsabschnitten enthält, die außerhalb der Nuten anzuordnen sind, um die in der Nut befindlichen Abschnitte zu verbinden; (2) Rollen jedes der planaren Leiterdrähte durch plastische Deformation in eine spiralige oder kreisbogenförmige Gestalt; (3) Bilden einer hohlzylindrischen Statorwicklung durch Zusammenbau der gerollten Leiterdrähte durch Vorgänge der Ausführung einer relativen Axialbewegung zwischen den Teilen; und (4) Zusammenbau des Statorkerns und der Statorwicklung zur Bildung des Stators.

Description

QUERBEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2009-244442 , eingereicht am 23. Oktober 2009, und Nr. 2010-232795 , eingereicht am 15. Oktober 2010, und beansprucht die Priorität dieser Anmeldungen, deren Inhalt hierdurch durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit in die vorliegende Anmeldung eingeführt sei.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Statoren für rotierende elektrische Maschinen, welche beispielsweise in Motorfahrzeugen als Elektromotoren und elektrische Generatoren eingesetzt werden, und auf Verfahren zur Herstellung der Statoren.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Herkömmlicherweise sind Statoren für rotierende elektrische Maschinen bekannt, welche einen hohlzylindrischen Statorkern und eine Statorwicklung enthalten.
Der Statorkern enthält eine Mehrzahl von Nuten, welche in der radialen Innenfläche des Statorkerns gebildet sind, und in Umfangsrichtung des Statorkerns beabstandet sind. Die Statorwicklung enthält eine Vielzahl von Leiterdrähten, welche an dem Statorkern angeordnet sind. Jeder der Leiterdrähte enthält eine Anzahl von in der Nut gelegenen Abschnitten, welche in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind, sowie eine Anzahl von Biegungsabschnitten, welche außerhalb der Nuten gelegen sind, um die in der Nut gelegenen Abschnitte zu verbinden.
Darüber hinaus ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-145286 ein Verfahren für die Herstellung eines Stators geoffenbart. Gemäß dem Verfahren ist zur Verbesserung des Füllfaktors der Leiterdrähte in den Nuten des Statorkerns jeder der Leiterdrähte, welche die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Windungen der Statorwicklung bilden, so konfiguriert, dass er einen rechteckigen Querschnitt hat und eine solche Gesamtform besitzt, dass bei Abwicklung in einer Ebene der elektrische Leiterdraht in einem wellenartigen Verlauf mäandriert. Weiter wird die Statorwicklung folgendermaßen gebildet: (1) Stapeln einer Mehrzahl von gürtelbandförmigen Leiterdrähten, welche die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen ausmachen, zur Bildung einer planaren Leiterdrahtanordnung; und (2) Rollen der planaren Leiterdrahtanordnung in einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen zu einer hohlzylindrischen Gestalt.
Bei der in dieser Weise gebildeten Statorwicklung ist es notwendig, dass diejenigen in der Nut befindlichen Abschnitte der Leiterdrähte, welche in derselben Nut des Statorkerns untergebracht werden sollen, in radialer Richtung der Statorwicklung ausgerichtet sind. Aufgrund des Rückfederns der Leiterdrähte, welche während des Aufrollschrittes nur elastisch deformiert werden, kann es jedoch leicht zu einer Fehlausrichtung zwischen den entsprechenden in der Nut befindlichen Abschnitten der Leiterdrähte kommen, wodurch es schwierig wird, die hohlzylindrische Gestalt der Statorwicklung beizubehalten. Folglich kann es schwierig sein, leicht und genau die Statorwicklung mit dem Statorkern zusammenzubauen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine geschaffen. Der Stator enthält einen hohlzylindrischen Statorkern mit einer Anzahl von Nuten, welche in der radialen Innenfläche des Statorkerns gebildet sind und in Umfangsrichtung des Statorkerns voneinander beabstandet sind. Das Verfahren enthält die Schritte: (1) Bilden einer Anzahl von Planaren Leiterdrähten, wobei jeder der planaren Leiterdrähte eine Anzahl von in der Nut befindlichen Abschnitten, die in den Nuten des Statorkerns Aufnahme finden, und eine Anzahl von Umleitungsabschnitten enthält, welche außerhalb der Nuten gelegen sind, um die in der Nut befindlichen Abschnitte zu verbinden; (2) Rollen jedes der Planaren Leiterdrähte durch plastische Deformation in eine spiralige oder kreisbogenförmige Gestalt; (3) Bilden einer hohlzylindrischen Statorwicklung durch Zusammenbauen der gerollten Leiterdrähte durch Arbeitsschritte der Ausführung einer relativen axialen Bewegung dazwischen; und (4) Zusammenbau des Statorkerns und der Statorwicklung zur Bildung des Stators.
Bei dem obigen Verfahren findet, da jeder der Planaren Leiterdrähte durch plastische Deformation in die spiralige oder kreisbogenförmige Gestalt gerollt wird, kein Zurückfedern der elektrischen Leiterdrähte nach dem Schritt des Rollens statt. Folglich ist es bei dem nachfolgenden Schritt der Bildung der Statorwicklung möglich, leicht und genau die Arbeitsschritte der Ausführung der relativen axialen Bewegung zwischen den gerollten Leiterdrähten durchzuführen, wodurch der Zusammenbau der gerollten Leiterdrähte erleichtert wird. Weiter ist es nach dem Schritt der Bildung der Statorwicklung möglich, zuverlässig eine Fehlausrichtung zwischen den entsprechenden in der Nut befindlichen Abschnitten der gerollten Leiterdrähte zu verhindern, wodurch in zuverlässiger Weise die hohlzylindrische Gestalt der Statorwicklung beibehalten wird. Folglich ist es bei dem nachfolgenden Schritt des Zusammenbaus möglich, leicht und genau den Statorkern und die Statorwicklung zusammenzubauen. Im Ergebnis ist es möglich, die Produktivität für den Stator zu verbessern, während sowohl hohe Abmessungsgenauigkeit als auch hohe Zuverlässigkeit des Stators 20 sichergestellt werden.
Weiterhin ist es im Vergleich zu dem Verfahren, welches in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichtung Nr. 2001-145286 offenbart ist, möglich, die Länge jedes der Leiterdrähte zu verkürzen. Folglich können die elektrischen Leiterdrähte unter Verwendung einer Maschine geringerer Abmessungen gebildet werden und können leichter während der Herstellung des Stators gehandhabt werden. In der Folge ist es möglich, eine höhere Produktivität und geringere Kosten des Stators zu erreichen.
Vorzugsweise wird bei dem Schritt der Formung der planaren Drahtanordnung jeder der planaren Leiterdrähte so gebildet, dass er eine Mehrzahl von ersten Ausbauchungen enthält. Jede der ersten Ausbauchungen kann auf einer Oberfläche eines der in der Nut befindlichen Abschnitte der planaren Leiterdrähte oder auf einer Oberfläche eines Teils der planaren elektrischen Leiterdrähte gebildet werden, welche auf einer imaginären Linie liegt, die sich geradlinig von dem in der Nut befindlichen Abschnitt aus erstreckt, so dass sie von dem in der Nut befindlichen Abschnitt in radialer Richtung des Statorkerns vorsteht.
Weiter wird in einer Ausführungsform der Erfindung in dem Schritt der Bildung der planaren Leitungsdrähte jeder der planaren Leitungsdrähte so gebildet, dass jeder der Umkehrabschnitte oder Biegungsabschnitte der planaren Leitungsdrähte ein Paar von Schulterteilen enthält. Jeder der Schulterteile grenzt an einen der in der Nut befindlichen Abschnitte der planaren Leitungsdrähte an und ist in einem im wesentlichen rechten Winkel zu dem in der Nut befindlichen Abschnitt gebogen, um eine Biegung zwischen dem Schulterteil und dem in der Nut befindlichen Abschnitt auszubilden. Jede der ersten Ausbauchungen ist vorzugsweise auf einer Oberfläche einer der Biegungen gebildet, die zwischen den Schulterteilen der Biegungsabschnitte und den in der Nut befindlichen Abschnitten der planaren Leiterdrähte ausgebildet ist.
Vorzugsweise wird in dem Schritt der Formung der planaren Leiterdrähte jeder dieser planaren Leiterdrähte so geformt, dass jeder der Umleitungsabschnitte der elektrischen Leiterdrähte in einer Mehrzahl von Schulterteilen abgetreppt ist, welche sich im wesentlichen senkrecht zu den in der Nut befindlichen Abschnitten erstrecken. Jeder der planaren Leiterdrähte ist aus so geformt, dass er eine Anzahl von zweiten Ausbauchungen enthält. Jede der zweiten Ausbauchungen ist auf einer Oberfläche einer der Abbiegungen gebildet, die zwischen den Schulterteilen in den Umleitungsabschnitten der planaren Leiterdrähte ausgeformt sind, so dass sie in der Radialrichtung des Statorkerns vorstehen.
In dem Schritt der Bildung der Statorwicklung kann jeder der Arbeitsgänge zur Ausführung der relativen axialen Bewegung ausgeführt werden, indem eine erstes Teil axial in Richtung auf ein zweites Teil bewegt wird. Jedes der ersten und zweiten Teile kann eine der gerollten Leiterdrähte oder eine Leiterdrahtanordnung sein, die aus einer Mehrzahl von gerollten Leiterdrähten besteht.
Weiter ist zu bevorzugen, dass jeder der Arbeitsgänge so durchgeführt wird, dass das erste Teil und/oder das zweite Teil in der jeweiligen Radialrichtung elastisch verformt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, welche durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird voll umfänglicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und durch die begleitenden Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verständlich, welche jedoch nicht in dem Sinne einer Beschränkung der Erfindung auf besondere Ausführungsformen zu verstehen ist, sondern dem Zwecke der Erläuterung und dem Verständnis allein dienen.
In den begleitenden Zeichnungen stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Aufsicht auf den Stator;
3 eine Seitenansicht des Stators;
4 eine Aufsicht auf einen Statorkern des Stators;
5 eine Aufsicht auf eines der Statorkernsegmente, welche zusammen den Statorkern bilden;
6 eine perspektivische Ansicht einer Statorwicklung des Stators;
7 eine Seitenansicht der Statorwicklung;
8 eine Aufsicht der Statorwicklung;
9 eine Untersicht der Statorwicklung;
10A eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau der Leiterdrähte zeigt, welche die Statorwicklung bilden;
10B eine Querschnittsansicht, welche eine Modifikation des Aufbaus der Leiterdrähte gemäß 10A zeigt;
11A eine Aufsicht auf einen der elektrischen Leiterdrähte;
11B eine Frontansicht eines der Leiterdrähte;
12A eine perspektivische Ansicht, welche einen Umleitungsabschnitt oder Biegungsabschnitt eines der Leitungsdrähte zeigt;
12B eine perspektivische Ansicht, welche eine Mehrzahl von Umleitungsabschnitten der Leiterdrähte zeigt, welche zueinander benachbart sind;
13 ein Schaltbild der Statorwicklung;
14 eine schematische Ansicht, welche die Lage der radial äußersten in der Nut befindlichen Abschnitte jedes der Leiterdrähte in dem Statorkern verdeutlicht;
15 eine schematische Ansicht, welche die Art der Erstreckungen des Leiterdrahtes mit der Bezeichnung (U1-4') bei Blickrichtung längs der Längsachse O des Statorkerns zeigt;
16 eine tabellarische. Darstellung, welche sowohl die Bezeichnung des Leiterdrahtes, welcher in der radial äußersten Schicht gelegen ist, als auch die Bezeichnung des elektrischen Leiterdrahts angibt, welcher in der radial innersten Schicht in jeder der Nuten des Statorkerns gelegen ist;
17 eine schematische Darstellung, welche die Verbindung zwischen denjenigen Leiterdrähten zeigt, welche zusammen eine V-Phasen-Wicklung der Statorwicklung bilden, bei Blickrichtung von der radialen Innenseite des Statorkerns aus;
18 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung des Stators gemäß der Ausführungsform verdeutlicht;
19 eine perspektivische Ansicht, welche einen Leiterdraht-Formungsschritt in dem Verfahren zeigt;
20A und 20B schematische Ansichten, welche jeweils ein Leiterdrahtmaterial zur Bildung eines der Leiterdrähte vor und nach dem Biegen in dem Leiterdraht-Formungsschritt zeigen;
21 eine axiale Stirnansicht eines der elektrischen Leiterdrähte, welcher in eine spiralige Form durch einen Leiterdraht-Rollschritt des Verfahrens gerollt worden ist;
22A eine schematische Ansicht, welche den Arbeitsvorgang der axialen Bewegung eines der gerollten Leiterdrähte in Richtung auf einen anderen gerollten Leitungsdraht bei dem Schritt der Formung der Statorwicklung in dem Verfahren verdeutlicht;
22B eine schematische Ansicht, welche den Arbeitsvorgang der axialen Bewegung eines der gerollten Leiterdrähte in Richtung auf eine Leiterdrahtanordnung zeigt, welche eine Mehrzahl von gerollten Leiterdrähten enthält, in dem Schritt der Bildung der Statorwicklung;
23A eine perspektivische Ansicht, welche die relative axiale Bewegung zwischen einem Paar von gerollten Leiterdrähten bei dem Schritt der Bildung der Statorwicklung zeigt;
23B eine Querschnittsansicht entsprechend der in 23A angedeuteten Schnittlinie A-A;
23C eine axiale Stirnansicht eines Teils eines der gerollten Leiterdrähte, wobei die Ausbauchungen 57 und 58 aus Gründen der Klarheit vergrößert dargestellt sind;
24A eine Frontansicht eines Leiterdrahts zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer ersten Modifikation der Erfindung;
24B eine Frontansicht eines Leiterdrahts zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer zweiten Modifikation der Erfindung;
25A eine Frontansicht eines Leiterdrahts zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer dritten Modifikation der Erfindung;
25B eine Frontansicht eines elektrischen Leiterdrahts zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer vierten Modifikation der Erfindung;
26 eine perspektivische Ansicht, welche einen Umleitungsabschnitt eines Leiterdrahts zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer fünften Modifikation der Erfindung zeigt;
27A eine Aufsicht auf einen Leiterdraht zur Bildung der Statorwicklung gemäß einer sechsten Modifikation der Erfindung;
27B eine Frontansicht des elektrischen Leiterdrahts gemäß der sechsten Modifikation der Erfindung;
28A eine perspektivische Ansicht, welche eine Modifikation einer ersten feststehenden Backe zeigt, welche bei dem Schritt der Formung des Leiterdrahts verwendet wird;
28B eine Ansicht längs der in 28A angedeuteten Blickrichtung K; und
29A eine perspektivische Ansicht, welche den Prozess der Formung von Ausbuchtungen in einem Leiterdrahtmaterial gemäß einer Modifikation der Erfindung deutlich macht; und
29B eine perspektivische Ansicht, welche die in dem Leiterdrahtmaterial durch das Verfahren erzeugten Ausbauchungen zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 bis 3 zeigen zusammen den Gesamtaufbau eines Stators 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Der Stator 20 ist zur Verwendung beispielsweise in einer rotierenden elektrischen Maschine konstruiert, welche so ausgebildet ist, dass sie sowohl als elektrischer Motor als auch als ein elektrischer Generator in einem Motorfahrzeug arbeiten kann. Die rotierende elektrische Maschine enthält weiter einen Rotor (nicht dargestellt), der drehbar derart abgestützt ist, dass er durch den Stator 20 umgeben ist. Der Rotor enthält eine Anzahl von Permanentmagneten, welche eine Mehrzahl von Magnetpolen an dem radial äußeren Umfang des Rotors ausbilden, so dass sie der radialen Innenumfangsfläche des Stators gegenüberstehen. Die Polungen der magnetischen Pole wechseln zwischen einem Nordpol und einem Südpol in Umfangsrichtung des Rotors ab. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl von magnetischen Polen, welche in dem Rotor gebildet sind, gleich acht (d. h., vier Nordpole und vier Südpole).
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält der Stator 20 einen hohlzylindrischen Statorkern 30 und eine dreiphasige Statorwicklung 40, welche aus einer Anzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise 48) Leiterdrähten 50 besteht, die an dem Statorkern 30 angeordnet sind. Zusätzlich kann der Stator 20 weiter Isolationspapier enthalten, das zwischen dem Statorkern 30 und der Statorwicklung 40 angeordnet ist.
Der Statorkern 30 besitzt, wie in 4 gezeigt ist, eine Anzahl von Nuten 31, welche in der radial inneren Umfangsfläche des Statorkerns 30 gebildet und in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 mit vorbestimmter Teilung beabstandet sind. Für jede der Nuten 31 fällt die Tiefenrichtung der Nut 31 mit einer radialen Richtung des Statorkerns 30 zusammen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Nuten 31 je magnetischer Pol des Rotors vorgesehen, der acht magnetische Pole je Phase der dreiphasigen Statorwicklung 30 hat. Demgemäß ist die Gesamtzahl von Nuten 31, die in dem Statorkern 30 vorgesehen ist, gleich 48 (d. h., 2 × 8 × 3).
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Statorkern 30 aus beispielsweise 24 Statorkernsegmenten 32 aufgebaut, wie aus 5 zu ersehen ist. Die Statorkernsegmente 32 sind so aneinandergefügt, dass sie in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 aneinandergrenzen. Jedes der Statorkernsegmente 32 begrenzt eine der Nuten 31. Weiter begrenzt jeweils ein Paar in Umfangrichtung aneinandergrenzender Statorkerne 32 zusammen eine weitere Nut 31 dazwischen. Jedes der Statorkernsegmente 32 besitzt auch zwei Zahnabschnitte 33, welche radial vorstehen, um dazwischen eine der Nut 31 zu bilden, und einen rückwärtigen Kernabschnitt 34, der radial außerhalb der Zahnabschnitte 33 gelegen ist, um diese zu verbinden. Weiterhin ist an den radial äußeren Flächen der Statorkernsegmente 32 ein zylindrischer Außenring 37 angepasst (siehe 1 bis 3).
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der Statorkernsegmente 32 durch Laminieren einer Mehrzahl von Magnetstahlblechen mit einer Mehrzahl dazwischenliegender Isolierfilme gebildet. Es sei bemerkt, dass andere herkömmliche Metallbleche anstelle der Magnetstahlbleche ebenfalls verwendet werden können.
Die 6 bis 9 zeigen zusammen den Aufbau der Statorwicklung 40, welche aus Leiterdrähten 50 gebildet ist, welche in eine hohlzylindrische Gestalt gebracht sind.
Wie aus den 6 bis 9 ersichtlich hat die Statorwicklung 40 als ganzes einen geraden Teil 41, welcher in den Nuten 31 des Statorkerns 30 Aufnahme findet, und ein Paar von Spulenköpfen oder Spulenendteilen 42, welche jeweils an den einander gegenüberliegenden axialen Seitenflächen des geraden Teiles 41 gebildet sind, und außerhalb der Nuten 31 zu liegen kommen sollen. Weiter stehen an 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 Statorwicklung 40 von der ringförmigen axialen Stirnfläche des Spulenendteils oder Spulenkopfes 42 vor, und eine Mehrzahl von Überkreuzungsteilen oder Verbindungsteilen 70 der Leiterdrähte 50 überqueren die axiale Stirnfläche von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite der axialen Stirnfläche, um entsprechende Teile der Leiterdrähte 50 zu verbinden.
Jeder der Leiterdrähte 50 zur Bildung der Statorwicklung 40 ist, wie in 10A dargestellt ist, mit einem elektrischen Leiter 67 und einer Isolationsschicht 68 versehen, welche die Außenfläche des elektrischen Letiers 67 bedeckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der elektrische Leiter 67 aus Kupfer gefertigt und hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Isolationsschicht 68 hat zweischichtigen Aufbau und enthält eine innere Schicht 68a und eine äußere Schicht 68b. Die Dicke der Isolationsschicht 68 (d. h., die Summe der Dicken der inneren Schicht und der äußeren Schicht 68a bzw. 68b) ist so eingestellt, dass sie im Bereich von 100 bis 200 μm liegt.
Bei einer großen Dicke der zweischichtig aufgebauten Isolationsschicht 68 ist es möglich, die elektrischen Leiterdrähte 50 zuverlässig gegeneinander zu isolieren, ohne dass Isolationspapier dazwischengelegt werden muss. Es ist jedoch auch möglich, Isolationspapier zwischen den Leiterdrähten 50 anzuordnen, so dass die elektrische Isolation zwischen den Leiterdrähten weiter erhöht wird.
Weiter ist die äußere Schicht 68b aus einem Isolationsmaterial wie beispielsweise Nylon gefertigt. Die innere Schicht 68a ist aus einem thermoplastischen Harz hergestellt, das einen höheren Glasübergangstemperaturwert als die äußere Schicht 68b hat oder aus einem Isolationsmaterial, welches keine Glasübergangstemperatur hat, beispielsweise einem Polyamid-Imid-Harz. Folglich verfestigt sich die äußere Schicht 68b der Leiterdrähte 50 durch die Wärme, welche durch den Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, eher als die innere Schicht 68a. Dies hat zur Folge, dass die Oberflächenhärte der äußeren Schichten 68b erhöht wird, wodurch die elektrische Isolation zwischen den Leiterdrähten 50 verbessert wird.
Weiter ist es, wie in 10B gezeigt, auch möglich, dass jeder der Leiterdrähte 50 weiter eine schmelzbare Beschichtung 69 enthält, um die äußere Oberfläche der Isolationsschicht 68 abzudecken; die schmelzbare Beschichtung 69 kann beispielsweise aus Epoxiharz gefertigt sein. In diesem Falle werden die schmelzbaren Beschichtungen 69 der Leiterdrähte 50 durch die beim Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine entstehende Wärme eher aufgeschmolzen als die Isolationsschichten 68, wodurch diejenigen Teile der Leiterdrähte 50 miteinander verklebt werden, welche jeweils in denselben Nuten 31 des Statorkerns 30 untergebracht sind. Demzufolge werden diese Teile der Leiterdrähte 50 zu einem starren Körper vereinigt, so dass die mechanische Festigkeit dieses Teils erhöht wird. Weiter können die äußeren Schichten 68b der Isolationsbeschichtungen 68 der Leiterdrähte 50 auch aus PPS (Polyphenylsulfid) gefertigt sein.
Die 10A bis 10B zeigen zusammen die Gestalt jedes der Leiterdrähte 50, bevor die Leiterdrähte 50 in eine spiralige Gestalt gerollt werden, wie weiter unten beschrieben wird.
Wie in den 11A bis 11B gezeigt ist jeder der Leiterdrähte 50 planar und wellenförmig gestaltet, so dass er eine Anzahl von in der Nut liegenden Abschnitten 51 und eine Anzahl von Umleitungsabschnitten oder Biegungsabschnitten 52 enthält. Die in der Nut liegenden Abschnitte 51 sind in der Längsrichtung Y des Leiterdrahtes 50 mit vorbestimmter Teilung gelegen und erstrecken sich senkrecht zu der Längsrichtung Y. Jeder der in der Nut gelegenen Abschnitte 51 ist in einer entsprechenden der Nuten 31 des Statorkerns 30 unterzubringen. Jeder der Biegungsabschnitte 52 erstreckt sich in solcher Weise, dass er ein entsprechendes benachbartes Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 verbindet und ist außerhalb der Nuten 31 des Statorkerns 30 anzuordnen.
Im einzelnen enthält die Anzahl von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 mindestens einen ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A, einen zweiten in der Nut befindlichen Abschnitt 51B und einen dritten in der Nut befindlichen Abschnitt 51C. Die ersten, zweiten und dritten in der Nut befindlichen Abschnitte 51A bzw. 51B bzw. 51C sind jeweils in drei unterschiedlichen Nuten des Statorkerns 30 anzuordnen; die drei Nuten 31 sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung von 6 Nuten 31 beabstandet. Andererseits enthält die Anzahl von Umleitungsabschnitten und Biegungsabschnitten 52 mindestens einen ersten Umleitungsabschnitt 52A und einen zweiten Umleitungsabschnitt 52B. Der erste Umleitungsabschnitt 52A verbindet den ersten und den zweiten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A bzw. 51B und ist auf einer axialen Seite des Statorkerns 30 außerhalb der Nuten 31 gelegen. Der zweite Umleitungsabschnitt 52B verbindet den zweiten und dritten in der Nut befindlichen Abschnitt 51B bzw. 51C und ist auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 außerhalb der Nuten 31 anzuordnen.
Genauer gesagt enthält bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 11A bis 11B gezeigt ist, die Anzahl von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 erste bis zwölfte in der Nut befindliche Abschnitte 51A bis 51L, welche der Reihe nach in acht Nuten 31 unterzubringen sind, die umfangsmäßig mit einer Teilung von 6 Nuten 31 beabstandet sind. Mit anderen Worten, die Anzahl der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 in jedem der Leiterdrähte 50 ist gleich zwölf. Andererseits enthält die Anzahl von Umleitungsabschnitten oder Biegungsabschnitten 52 erste bis elfte Umleitungsabschnitte oder Biegungsabschnitte 52A bis 52K, welche jeweils ein entsprechendes benachbartes Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51A bis 51L verbindet und diese Umleitungsabschnitte 52 sind abwechselnd auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Statorkerns 30 außerhalb der Nuten 31 gelegen. Mit anderen Worten, die Anzahl der Umleitungsabschnitte oder Biegungsabschnitte 52 in jedem der Leiterdrähte 50 ist gleich elf.
Darüber hinaus nehmen die vorbestimmten Teilungen X zwischen den in der Nut befindlichen Abschnitten 51A bis 51L in der Längsrichtung Y des Leiterdrahtes 50 allmählich in einer Richtung von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A zu dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L ab. Das bedeutet, X1 > X2 > X3 > X4 > X5 > X6 > X7 > X8 > X9 > X10 > X11. Zusätzlich sind die vorbestimmten Teilungen X1 bis X11 auf der Basis der umfangsmäßigen Abstände zwischen den acht Schlitzen 31 des Statorkerns 30 gewählt, in welchen die in der Nut befindlichen Abschnitte 51A bis 51L aufzunehmen sind.
Jeder der Leiterdrähte 50 enthält weiter ein Paar von Leiterabschnitten 53a und 53b, welche jeweils an gegenüberliegenden Enden des Leiterdrahts 50 ausgebildet sind, um den elektrischen Leiterdraht 50 mit anderen elektrischen Leiterdrähten 50 zu verbinden. Der Leiterabschnitt 53a ist mit dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51a über einen halben Biegungsabschnitt 52M verbunden, der sich von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A aus erstreckt, um nach einwärts (d. h. in 11B nach rechts) in der Längsrichtung Y des Leiterdrahtes 50 zurückzuführen. Die Länge des halben Biegungsabschnitts 52M ist im wesentlichen die halbe Länge des ersten Biegungsabschnittes 52A. Folglich ist der Leiterabschnitt 53a nach einwärts (d. h. in 11B nach rechts) in der Längsrichtung Y von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A durch die Länge des halben Biegungsabschnittes 52M versetzt. Andererseits ist der Leiterabschnitt 53b mit dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L über einen halben Biegungsabschnitt 52N verbunden, der sich von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L aus erstreckt, um nach einwärts (d. h., in 11B nach links) in der Längsrichtung Y des Leiterdrahts 50 zurückzukehren. Die Länge des halben Biegungsabschnitts 52N ist im wesentlichen die halbe Länge des elften Biegungsabschnitts 52K. Folglich ist der Leiterabschnitt 53b nach einwärts (d. h., in 11B nach links) in der Längsrichtung Y von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L um die Länge des halben Biegungsabschnitts 52N versetzt. Weiter ist der Leitungsabschnitt 53b so ausgebildet, dass er einen der Überquerungsteile 70 enthält, welche oben beschrieben wurden. Fernerhin enthält, wie in 11A gezeigt, jeder der Biegungsabschnitte 52 im wesentlichen in seiner Mitte ein kurbelartig geformtes Teil 54, welches so gebogen ist, dass es den Biegungsabschnitt 52 in einer Richtung senkrecht sowohl zu der Längsrichtung Y des Leiterdrahtes 50 als auch in der Erstreckungsrichtung des in der Nut befindlichen Abschnittes 51 versetzt. Folglich ist der Leiterdraht 50 durch die kurbelartig geformten Teile 54 abgetreppt ausgebildet, um nacheinander die in der Nut befindlichen Teile 51 in der Richtung senkrecht sowohl zu der Längsrichtung Y als auch zur Erstreckungsrichtung der in der Nut befindlichen Teile 51 zu versetzen. Es sei bemerkt, dass der Ausdruck ”kurbelartig” hier nur zum Zwecke der Beschreibung der Gesamtgestalt der Teile 54 verwendet wird und nicht im Sinne einer Beschränkung der inneren Winkel zwischen benachbarten Abschnitten der Teile 54 auf 90° zu verstehen ist.
Es sei nun auf die 11A bis 11B Bezug genommen. Nach der Bildung der Statorwicklung 40 aus den elektrischen Leiterdrähten 50 und dem Zusammenbau des Statorkerns 30 mit der Statorwicklung 40 ist jeder der Biegungsabschnitte 52 (d. h., 52A bis 52K) der Leiterdrähte 50 durch die kurbelartig ausgebildeten Teile 54, die darin in Radialrichtung des Statorkerns 30 ausgebildet sind, versetzt. Zusätzlich, doch ist dies in den 12A bis 12B nicht gezeigt, erstreckt sich jeder der kurbelartigen Teile 54, welche in den Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, parallel zur entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30.
Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Größe des radialen Versatzes, welcher durch jeden der kurbelartigen Teile 54 eingeführt wird, so gewählt, dass er gleich der radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 ist. Vorliegend wird die Größe des radialen Versatzes, der durch jeden der kurbelartigen Teile 54 eingeführt wird, als die Differenz in der radialen Position zwischen den gegenüberliegenden Enden der kurbelartig geformten Teile 54 definiert. Demgemäß ist für jeden der Leiterdrähte 50 die Differenz in der radialen Position zwischen einem jeweils benachbarten Paar von in der Nut befindlichen Teilen 51, welche durch einen entsprechenden der Biegungsabschnitte 52 verbunden werden, gleich der radialen Dicke (d. h., der Dicke in Radialrichtung des Statorkerns 30) der in der Nut befindlichen Abschnitte 51.
Durch Einstellen der Größe des radialen Versatzes im oben beschriebenen Sinne ist es möglich, ein jeweils benachbartes Paar von Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 in engem Kontakt zueinander anzuordnen, wie dies in 12B dargestellt ist. Dies hat zur Folge, dass die radiale Dicke der Spulenendteile oder Spulenköpfe 42 der Statorwicklung 40 minimal sein kann. Zusätzlich ist es möglich, ein jeweils benachbartes Paar von Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 sich jeweils in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 erstrecken zu lassen, ohne dass eine Störung zwischen diesen Teilen auftritt.
Darüber hinaus enthält, wie in den 12A bis 12B gezeigt ist, jeder der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 ein Paar von Schulterteilen 55, die sich jeweils an das Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 anschließen, welche mit dem Biegungsabschnitt 52 verbunden sind, und welche sich beide im wesentlichen senkrecht zu dem Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 (oder im wesentlichen parallel zur entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30) erstrecken. Folglich kann durch Vorsehen der Schulterteile 55 die Höhe des Abstehens jedes Biegungsabschnittes 52 von der entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 vermindert werden. Dies hat zur Folge, dass die axiale Länge der Spulenendteile oder Spulenköpfe 52 der Statorwicklung 40 vermindert werden kann. Zusätzlich ist festzustellen, dass die Spulenendteile oder Spulenköpfe 42 der Statorwicklung 40 jeweils aus denjenigen Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 bestehen, welche auf derselben axialen Seite des Statorkerns 30 gelegen sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Schulterteile 55 im wesentlichen im rechten Winkel zu dem benachbarten in der Nut befindlichen Abschnitt 51 abgebogen, wobei eine Biegung zwischen dem Schulterteil 55 und dem benachbarten in der Nut befindlichen Abschnitt 51 ausgebildet ist. Weiter wird ein Paar von Ausbauchungen 57 jeweils an den radialen Endflächen der Biegung (siehe auch 23A bis 23C) geformt. Die Ausbeulungen 57 sind näher an der Innenseite als an der Außenseite der Biegung gelegen und fallen auf eine imaginäre Linie, welche sich gerade von dem benachbarten in der Nut befindlichen Abschnitt aus erstreckt. Die Ausbauchungen oder Ausbeulungen 57 ragen auch von dem benachbarten in der Nut befindlichen Abschnitt 51 radial nach einwärts bzw. radial nach auswärts.
Fernerhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform die folgende Beziehung von Abmessungen gegeben: D1 ≤ D2, worin D1 die Länge jedes der Schulterteile 55 der Leiterdrähte 50 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ist, und D2 der Abstand zwischen jedem umfangsmäßig benachbarten Paar der Nuten 31 des Statorkerns 30 ist.
Durch Festlegen der obigen Beziehung ist es möglich, eine Störung zwischen jeweils einem Paar von Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 zu verhindern, die jeweils von einem umfangsmäßig benachbartem Paar von Nuten 31 des Statorkerns 30 vorstehen. Folglich ist es möglich, sowohl ein Anwachsen der axialen Länge als auch der radialen Dicke der Spulenendteile oder Spulenköpfe 42 der Statorwicklung 40 beim Verhindern der oben beschriebenen gegenseitigen Störung zu verhindern.
Weiter enthält jeder der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 zwei Schulterteile 56 zwischen dem kurbelartigen Teil 54 und jedem der Schulterteile 55. Demgemäß enthält jeder der Abbiegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 ein kurbelartiges Teil 54, zwei Schulterteile 55 und vier Schulterteile 56. Jedes der Schulterteile 56 erstreckt sich, wie auch die Schulterteile 55, im wesentlichen senkrecht zu den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 (oder im wesentlichen parallel zur entsprechenden Axialfläche oder Stirnfläche 30a des Statorkerns 30). Folglich kann durch Verwendung der Schulterteile 56 die Höhe des Vorstehens jedes der Biegungsabschnitte 52 von der entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 weiter vermindert werden. Dies hat zur Folge, dass die axiale Länge der Spulenendteile oder Spulenköpfe 42 der Statorwicklung 40 weiter verringert werden kann. Zusätzlich ist festzustellen, dass jeder der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 als zu beiden Seiten des kurbelartigen Teils 54 abgetreppt gesehen werden kann, um die Höhe des Vorstehens von der entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 zu reduzieren.
Für jede der Biegungen, welche zwischen den Schulterteilen 55 und 56 ausgebildet sind, sind weiter jeweils ein Paar von Ausbuchtungen 58 an den radialen Endflächen der Biegung ausgeformt. Die Ausbauchungen sind näher an der Innenseite als an der Außenseite der Biegung gelegen und stehen von dem nächsten der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 radial nach einwärts und radial nach auswärts vor.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Statorwicklung 40 aus den 48 Leiterdrähten 50 gebildet, wie sie in den 11A bis 11B gezeigt sind. Es sei bemerkt, dass die Überquerungsteile 70 bei einigen der Leiterdrähte 50 weggelassen werden können, um die Bildung der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse und der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse in der Statorwicklung 40 zu erleichtern. In jedem Falle jedoch ist zu bevorzugen, dass sämtliche der Leiterdrähte 50 mindestens zwischen den Leiterabschnitten 53a und 53b dieselbe Gestalt haben.
Wie zuvor beschrieben enthält jeder der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 im wesentlichen in seiner Mitte das kurbelartige Teil 54, durch welche der Biegungsabschnitt 52 in radialer Richtung um die radiale Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 versetzt ist. Demgemäß ist für jeden der Leiterdrähte 50 der Unterschied in der radialen Position zwischen jedem benachbarten Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51, welche durch einen entsprechenden der Biegungsabschnitte 52 verbunden sind, gleich der radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51. Ferner ist für jeden Leiterdraht 50 der in der Nut befindliche Abschnitt 51a am weitesten radial auswärts gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L am weitesten radial einwärts gelegen ist; die vorbestimmten Teilungen X zwischen den in der Nut befindlichen Abschnitten 51A bis 51L nehmen allmählich in einer Richtung von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A zu dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L (siehe 11B) ab. Folglich können diejenigen in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50, welche in radialer Richtung der Statorwicklung 40 (oder in radialer Richtung des Statorkerns 30) gestapelt sind, in radialer Richtung geradlinig ausgerichtet werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die Statorwicklung 50 eine im wesentlichen perfekte hohlzylindrische Gestalt hat, wie dies in den 6 und 7 dargestellt ist.
Weiterhin sind sämtliche der i-ten in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der 48 Leiterdrähte 50 jeweils in den 48 Nuten 31 des Statorkerns 30 an der selben radialen Position gelegen, wobei i = 1, 2, ..., 12. Beispielsweise sind sämtliche der ersten in der Nut befindlichen Abschnitte 51A der 48 Leiterdrähte 50 jeweils in den 48 Nuten 31 angeordnet und am weitesten radial außen in den jeweiligen Nuten 31 gelegen; sämtliche der zwölften in der Nut befindlichen Abschnitte 51L der 48 Leiterdrähte 50 sind jeweils in den 48 Nuten 31 angeordnet und am weitesten radial innen in den jeweiligen Nuten 31 gelegen. Mit der obigen Anordnung der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 können sowohl der Außendurchmesser als auch der Innendurchmesser der Statorwicklung 40 gleichförmig in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 ausgebildet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 13 gezeigt, die Statorwicklung 40 als Dreiphasenwicklung gebildet, welche sich aus drei Phasenwindungen (d. h., U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen) 43 zusammensetzt. Jeder der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Windungen 43 ist durch Serienverbindung von 16 Leiterdrähten 50 gebildet. Weiter sind die U-Phasen-Ausgangsanschlüsse und die Neutralanschlüsse jeweils an den gegenüberliegenden Enden der U-Phasen-Wicklung 43 vorgesehen; die V-Phasen-Ausgangsanschlüsse und Neutralanschlüsse sind jeweils an den gegenüberliegenden Enden der V-Phasen-Wicklung 43 gebildet; und die W-Phasen-Ausgangs- und Neutralanschlüsse sind jeweils an den gegenüberliegenden Enden der W-Phasen-Wicklung 43 vorgesehen. Weiter sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen 43 in Stern geschaltet, um einen neutralen Punkt zu definieren. Das bedeutet, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Windungen 43 sind an dem Neutralpunkt oder Sternpunkt zusammengeschlossen. Folglich wird dreiphasige Wechselstromleistung zu der Statorwicklung oder von der Statorwicklung über die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse zugeführt bzw. abgeführt.
In den 14 und 15 repräsentieren die Schnittpunkte zwischen zwölf gestrichelten Kreisen und 48 sich radial erstreckenden gestrichelten Linien die Lagen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50. Weiter sind unter den Positionen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 nur die radial äußersten und radial innersten durch Rechtecke gekennzeichnet.
Man erkennt aus den 14 und 15, dass bei der vorliegenden Ausführungsform in jeder der Nuten 31 des Statorkerns 30 die in der Nut befindlichen Abschnitte 31 der Leiterdrähte 50 radial in zwölf Schichten übereinander gestapelt sind.
Weiter sind in den 14 und 15 die Nummern 1 bis 48 der Nuten 31 des Statorkerns 30 jeweils radial außerhalb der 48 sich radial erstreckenden gestrichelten Linien eingeschrieben. Weiter ist in 14 jeder der 48 Leiterdrähte 50 radial außerhalb der Nut 31 bezeichnet, in welcher der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A des Leiterdrahtes 50 am weitesten radial außen angeordnet ist (d. h., an der zwölften Schicht in der Nut 31); jeder der 48 Leiterdrähte 50 ist auch radial innerhalb der Nut 31 bezeichnet, in welcher der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L des Leiterdrahtes 50 am weitesten radial innen angeordnet ist (d. h., in der ersten Schicht der Nut 31 gelegen ist).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Windungen 43 der Statorwicklung 40 aus ersten und zweiten Leiterdrahtgruppen gebildet, welche jeweils aus acht Leiterdrähten 50 bestehen. Die in der Nut gelegenen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 der ersten Gruppe finden in acht gemeinsamen Nuten 31 des Statorkerns 30 Aufnahme. In entsprechender Weise finden die in der Nut gelegenen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 der zweiten Gruppe in anderen acht gemeinsamen Nuten 31 des Statorkerns 30 Aufnahme. Das bedeutet, die in der Nut gelegenen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 der ersten Gruppe finden in anderen Nuten 31 gegenüber den in der Nut gelegenen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 der zweiten Gruppe Aufnahme.
Beispielsweise ist die U-Phasen-Windung 43 mit einer ersten Leiterdrahtgruppe gebildet, die aus Leiterdrähten 50 besteht, die mit (U1-1) bis (U1-4) und (U1-1') bis (U1-4') bezeichnet sind und ist auch mit einer zweiten Leiterdrahtgruppe gebildet, welche aus den Leiterdrähten 50 besteht, die mit (U2-1) bis (U2-4) und (U2-1') bis (U2-4') bezeichnet sind. Die in der Nut gelegenen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 mit der Bezeichnung (U1-1) bis (U1-4) und (U1-1') bis (U1-4') finden Aufnahme in den Nuten 31 des Statorkerns 30 mit den Nummern 1, 7, 13, 19, 25, 31, 37 und 43. Andererseits finden die in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 mit den Bezeichnungen (U2-1) bis (U2-4) und (U2-1') bis (U2-4') Aufnahme in den Nuten 31 des Statorkerns 30 mit den Nummern 2, 8, 14, 20, 26, 32, 38 und 44.
14 zeigt von einer axialen Seite des Statorkerns 30 aus gesehen die Anordnung jeder der 48 Leiterdrähte 50, indem der Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (U1-1) als Beispiel genommen wird. Im einzelnen sind in 14 die Positionen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (U1-1) durch schwarze Rechtecke kenntlich gemacht; diejenigen der Biegeabschnitte 52 des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (U1-1), welche auf der einen axialen Seite des Statorkerns 30 gelegen sind (d. h., auf der Frontseite der Zeichnungsfläche von 14) sind durch sich in Umfangsrichtung erstreckende starke Linien kenntlich gemacht; und diejenigen der Biegungsabschnitte 52 des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (U1-1), welche auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 gelegen sind (d. h., auf der Rückseite der Zeichenfläche von 14) sind durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Doppelpunkt-Strich-Linien bezeichnet. Wie man aus 14 erkennt, ist für den Leiterdraht 50 der Bezeichnung (U1-1) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A in der zwölften Schicht (d. h., der radial äußersten Schicht) in der Nut 31 mit der Nummer 1 gelegen; der zwölfte in der Nut gelegene Abschnitt 51L ist in der ersten Schicht (d. h., der radial innersten Schicht) der Nut 31 mit der Nummer 19 gelegen; die ersten bis zwölften in der Nut befindlichen Abschnitte 51A bis 51L sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Nuten beabstandet; und die radialen Positionen der in der Nut gelegenen Abschnitte 51A bis 51L sind der Reihe nach jedes Mal radial nach einwärts um eine Schicht versetzt.
15 zeigt von der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 her gesehen die Anordnung jedes der 48 Leiterdrähte 50, wobei der Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (U1-4') als Beispiel herausgenommen ist. Im einzelnen sind in 15 die Positionen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (U1-4') durch schwarze Rechtecke kenntlich gemacht; diejenigen der Biegungsabschnitte 53 des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (U1-4'), welche auf der anderen axialen Seite des Kerns 30 (d. h., auf der Frontseite der Zeichnungsfläche von 15) gelegen sind, sind durch sich in Umfangsrichtung erstreckende dicke Linien bezeichnet; und diejenige der Biegungsabschnitte 52 des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (U1-4'), welche auf der einen axialen Seite des Statorkerns 30 (d. h., auf der Rückseite der Zeichnungsfläche von 19) gelegen sind, sind durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Doppelpunkt-Strich-Linien bezeichnet. Wie man aus 15 ersieht, ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (U1-4') der erste der in der Nut befindliche Abschnitt 51A in der zwölften Schicht der Nut 31 mit der Nummer 43 gelegen; der zwölfte in der Nut gelegene Abschnitt 51L ist in der ersten Schicht der Nut 31 mit der Nummer 13 gelegen; die ersten bis zwölften in der Nut gelegenen Abschnitte 51A bis 51L sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Nuten beabstandet; und die radialen Positionen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51A bis 51L sind der Reihe nach jedes Mal um eine Schicht versetzt.
Wie zuvor beschrieben hat bei der vorliegenden Ausführungsform der Statorkern 30 48 darin gebildete Nuten 31, während die Statorwicklung 40 aus 48 Leiterdrähten 50 gebildet ist. Die Leiterdrähte 50 sind an dem Statorkern 30 so angeordnet, dass sie voneinander in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um eine Nutteilung des Statorkerns 30 versetzt sind. Folglich sind die ersten in der Nut gelegenen Abschnitte 51A der 48 Leiterdrähte 50 jeweils an den radial äußersten Schichten (d. h., den zwölften Schichten) in den 48 Nuten 31 gelegen; die zwölften in der Nut befindlichen Abschnitte 51L der 48 Leiterdrähte 50 sind jeweils an den radial innersten Schichten (d. h., den ersten Schichten) in den 48 Nuten 31 angeordnet.
16 zeigt sowohl die Bezeichnung des Leiterdrahts 50, der an der radial äußersten Schicht angeordnet ist, als auch die Bezeichnung des Leiterdrahtes 50, welcher an der radial innersten Schicht in jedem der Nuten 31 des Statorkerns 30 gelegen ist.
In der vorliegenden Ausführungsform nimmt für jeden der 48 Leiterdrähte 50, welche die Statorwicklung 40 bilden, der radiale Abstand von der Achse O des Statorkerns 30 zu den in den Nut befindlichen Abschnitten 51 des Leiterdrahts 50 der Reihe nach von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A zu dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L ab. Darüber hinaus ist für jeden der 48 Leiterdrähte 50 der Unterschied im Radialabstand von der Achse O des Statorkerns 30 zwischen jedem benachbarten Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51, welche durch einen entsprechenden der Biegungsabschnitte 52 verbunden sind, gleich der radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51.
Beispielsweise, und hier sei wieder auf 15 Bezug genommen, ist die folgende Beziehung für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (U1-4') erfüllt: r43 > r1 > r7 > r13. Vorliegend bezeichnet r43 den radialen Abstand von der Achse O des Statorkerns 30 zu dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A, welcher am Orte der zwölften Schicht der Nut mit der Nr. 43 gelegen ist; r1 bezeichnet den radialen Abstand von der Achse O zu dem zweiten in der Nut befindlichen Abschnitt 51B, welcher an der zwölften Schicht der Nut 31 mit der Nr. 1 gelegen ist; r7 bezeichnet den radialen Abstand von der Achse O zu dem dritten in der Nut befindlichen Abschnitt 51C, welcher an der zehnten Schicht der Nut mit der Nr. 7 gelegen ist; und r13 repräsentiert den radialen Abstand von der Achse O zu dem vierten in der Nut befindlichen Abschnitt 51D, welcher an der neunten Schicht der Nut 31 mit der Nummer 13 gelegen ist. Weiter nehmen die radialen Abstände r43, r1, r7 und r13 nacheinander in Schritten der radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 ab.
Als nächstes sei unter Bezugnahme auf die 13 und 16 bis 17 die Art und Weise der seriellen Verbindung der sechzehn Leiterdrähte 50 zur Bildung der V-Phasenwindung 43 der Statorwicklung 40 beschrieben. Weiter sei bemerkt, dass die Leiterdrähte 50 zur Bildung der U-Phasenwindung und der W-Phasenwindung 43 der Statorwicklung 40 ebenfalls in derselben Weise wie diejenige zur Bildung der V-Phasenwindung 43 verbunden werden.
Wie in 13 gezeigt ist die V-Phasenwindung 43 durch Serienverbindung der Leiterdrähte 50 (V1-1) zu (V1-4), (V1-1') zu (V1–V4'), (V2-1) zu (V2-4) und (V2-1') zu (V2-4') gebildet.
Im einzelnen ist mit dem V-Phasen-Ausgangsanschluss das Ende auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V1-1) verbunden. Weiter ist, wie in den 16 und 17 für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-1) gezeigt, der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht (d. h., der zwölften Schicht) in der Nut 31 mit der Nummer 5 des Statorkerns 30 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht (d. h., der ersten Schicht) der Nut 31 mit der Nummer 23 gelegen ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-1) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V1-2) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-2) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 17 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 35 gelegen ist.
Mit dem Ende des elektrischen Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des elektrischen Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-3) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-3) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 29 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 47 gelegen ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-3) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahts 50 der Bezeichnung (V1-4) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-4) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 41 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 11 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-4) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-1) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-1) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 6 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 24 gelegen ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-1) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-2) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-2) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 18 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 36 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-2) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-2) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-3) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A in der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 30 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 48 angeordnet ist. Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-3) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-4) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A verbunden. Ferner ist für den Leiterdraht 50 der Bezeichnung (V2-4) der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 42 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 12 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-4) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-4') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-4') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A in der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 48 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 18 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-4') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-3') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-3') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 36 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nummer 6 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-3') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-2') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-2') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 24 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nr. 42 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-2') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V2-1') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V2-1') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 12 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nr. 30 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V2-1') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-4') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-4') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 47 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nr. 17 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahtes 50 mit der Bezeichnung (V1-4') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-3') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-3') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 35 angeordnet, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nr. 5 angeordnet ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-3') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2') auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-2') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 23 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht in der Nut 31 mit der Nr. 41 gelegen ist.
Mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A ist das Ende des Leiterdrahts 50 auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L verbunden. Weiter ist für den Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-1') der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51A an der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 11 gelegen, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 29 gelegen ist. Zusätzlich ist das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V11') auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A mit dem V-Phasen-Neutralanschluss der Statorwicklung 40 verbunden.
Weiter hat, wie zuvor beschrieben, jeder der Leiterdrähte 50 den Leiterabschnitt 53a, der an seinem Ende auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A gebildet ist, und den Leiterabschnitt 53b, der an dem Ende auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L gebildet ist (siehe 11A bis 11B). Der Leiterabschnitt 53a ist mit dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A über den Halbbiegungsabschnitt 52M verbunden und der Leiterabschnitt 53b ist mit dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L über den Halbbiegungsabschnitt 51N verbunden. Der Leiterabschnitt 53b trägt auch den an ihm gebildeten Überkreuzungsteil 70. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Verbindung zwischen den Leiterdrähten 50 durch Schweißen entsprechender Paare der Leiterabschnitte 53a und 53b der Leiterdrähte 50 hergestellt.
Beispielsweise ist der Leiterdraht 50 mit der Bezeichnung (V1-1) mit dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A in der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 5 des Statorkerns 30 gelegen und der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L ist an der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 23 gelegen. Der Leiterabschnitt 53b des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-1) ist um die Länge des Halbbiegungsabschnitts 52N in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 von der Nut 31 mit der Nr. 23 zur Nachbarschaft der Nut 31 mit der Nr. 20 hin versetzt. Andererseits ist der erste in der Nut befindliche Abschnitt 51a des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) in der radial äußersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 17 gelegen und der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt 51L ist in der radial innersten Schicht der Nut 31 mit der Nr. 35 gelegen. Der Leiterabschnitt 43a des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) ist um die Länge des halben Biegungsabschnitts 52M in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 von der Nut 31 mit der Nr. 17 zur Nachbarschaft der Nut 31 mit der Nr. 20 hin versetzt. Weiter ist, wie in den 6 bis 9 gezeigt, der Leiterabschnitt 53b des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-1) radial nach außen mit im wesentlichen rechten Winkel abgebogen, um sich von dem radial innen gelegenen Umfang der Statorwicklung 40 zu dem Leiterabschnitt 53a des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) zu erstrecken, welcher an dem radial äußeren Umfang der Statorwicklung 40 gelegen ist; dann wird der Leiterabschnitt 53b des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-1) mit dem Leiterabschnitt 53a des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) verschweißt. Mit anderen Worten, das Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-1) auf der Seite des zwölften in der Nut befindlichen Abschnitts 51L wird mit dem Ende des Leiterdrahts 50 mit der Bezeichnung (V1-2) auf der Seite des ersten in der Nut befindlichen Abschnitts 51A durch Schweißung verbunden.
Darüber hinaus werden bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche der entsprechenden Paare von Leiterabschnitten 53a und 53b der elektrischen Leiterdrähte 50 radial außerhalb der radial äußersten Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 verschweißt. Zu diesem Zwecke ist jedes der Leiterabschnitte 53b der Leiterdrähte 50 so konfiguriert, dass er das Überkreuzungsteil 70 enthält, das über die ringförmige axiale Stirnfläche der Statorwicklung 40 geführt ist (genauer gesagt, die ringförmige axiale Stirnfläche des Spulenendteils oder Spulenkopfs 42 der Statorwicklung 40, welche aus den Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 besteht), und zwar von der radial innen liegenden Seite zur radial außen liegenden Seite der axialen Stirnfläche. Folglich ist es möglich, in zuverlässiger Weise zu verhindern, dass die zwölften in der Nut befindlichen Abschnitte 51L der Leiterdrähte 50, die am weitesten radial innen in den Nuten 31 des Statorkerns 30 gelegen sind, radial nach innen vorstehen. Demzufolge ist es möglich, in zuverlässiger Weise zu verhindern, dass die Statorwicklung 40 mit dem Rotor der rotierenden elektrischen Maschine kollidiert, welcher radial innerhalb des Stators 20 angeordnet ist.
Weiter ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 8 ersichtlich ist, jedes der Überkreuzungsteile 70 der Leiterdrähte 50 kurbelartig geformt, so dass es ein Paar sich radial erstreckender Endabschnitte 70a und 70b enthält. Aufgrund dieser Gestalt ist es möglich, das Biegen der Leiterabschnitte 53b der Leiterdrähte 50 zur Bildung der Überkreuzungsteile 70 und die Verschweißung der entsprechenden Paare von Leiterabschnitten 53a und 53b der Leiterdrähte 50 zu erleichtern.
Weiter nehmen, wie aus den 6 und 8 ersichtlich ist, auf der ringförmigen axialen Stirnfläche der Statorwicklung 40 die Überkreuzungsteile 70 im wesentlichen ¾ des vollen Winkelbereichs der axialen Stirnfläche ein; die volle winkelmäßige Erstreckung beträgt 360°. Ferner sind innerhalb des verbleibenden Viertels der vollen Winkelerstreckung der Reihe nach 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 Statorwicklung 40 angeordnet. Das bedeutet, auf der axialen Stirnfläche der Statorwicklung 40 sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüsse in denselben winkelförmigen Erstreckungsbereich wie die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüsse angeordnet. Die Überkreuzungsteile 70 sind in einer unterschiedlichen Winkelerstreckung gegenüber den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ausgangsanschlüssen und den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Neutralanschlüssen angeordnet.
Der Statorkern 30 wird mit der zuvor beschriebenen Statorwicklung 40 durch Einsetzen der Zahnbereiche 33 der Statorkernsegmente 32 jeweils in die Zwischenräume zusammengebaut, welche zwischen den Stapeln von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, und zwar von der radialen Außenseite der Statorwicklung 40 her. Folglich findet jeder der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50, welche die Statorwicklung 40 bilden, Aufnahme in einer entsprechenden der Nuten 31 des Statorkerns 30. Genauer gesagt findet jeweils jedes Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 Aufnahme in einem entsprechenden Paar von Nuten 31 des Statorkerns 30, welche in Umfangsrichtung mit einer Teilung von sechs Nuten beabstandet sind. Darüber hinaus steht jeder der Biegungsabschnitte 52, welcher ein entsprechendes Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 verbindet, von einer entsprechenden der axialen Stirnflächen des Statorkerns 30 vor.
Nach der Beschreibung der Gestaltung des Stators 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sei ein Verfahren zur Herstellung des Stators 20 nachfolgend beschrieben.
Es sei auf 18 Bezug genommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung des Stators 20 einen Schritt 101 zur Formung eines Leiterdrahtes, einen Schritt 102 zum Rollen der Leiterdrähte, einen Statorwicklungs-Herstellungsschritt 103 und einen Schritt 104 zur Montage des Statorkerns.
Zuerst werden in dem Leiterdrahtformungsschritt 101 die planaren, wellenförmig gestalteten Leiterdrähte 50, wie in den 11A bis 11B dargestellt, durch Formen einer Anzahl von (beispielsweise bei der vorliegenden Ausführungsform 48) Leiterdrahtmaterialien 50a geformt.
Im einzelnen, und hier sei auf die 19 und 20A bis 20B Bezug genommen, wird jedes der Leiterdrahtmaterialien 50a so geformt, dass einer der Leiterdrähte 50 erzeugt wird, indem ein Paar von ersten und zweiten feststehenden Backen 81 und 82 und eine rotierende Backe 83 verwendet werden. Die ersten und zweiten feststehenden Backen 81 bzw. 82 stehen einander so gegenüber, dass sie das elektrische Leiterdrahtmaterial 50a dazwischen halten. Die rotierende Backe 83 ist drehbar an einer Tragwelle 83 angeordnet, so dass sie das Leiterdrahtmaterial 50a, das zwischen den ersten und zweiten feststehenden Backen 81 bzw. 82 gehalten ist, gegen die feststehende Backe 81 hin abbiegt. Die erste feststehende Backe 81 hat im wesentlichen einen rechtwinkligen Kantenbereich 81a, der Kontakt mit dem gebogenen Teil des Leiterdrahtmaterials 20a hat, wenn das Leiterdrahtmaterial 50a gebogen wird. Zusätzlich ist der Eckenbereich 81a mit einem konstanten Radius der Krümmung R abgerundet.
Genauer gesagt wird bei diesem Schritt, wie in 20A gezeigt ist, ein Teil des Leiterdrahtmaterials 50a, welcher einen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahts 50 bildet, zunächst zwischen den ersten und zweiten feststehenden Backen 81 bzw. 82 gehalten. Dann wird, wie in 20B gezeigt, die drehbare Backe 83 um die Tragachse 83a gegen die feststehende Backe 81 gedreht, wodurch sie das Leiterdrahtmaterial 50a gegen den Eckenbereich 81a der feststehenden Backe 81 drückt. Folglich wird derjenige Teil des Leiterdrahtmaterials 50a, welcher an den zwischen der ersten und zweiten feststehenden Backe 81 bzw. 82 gehaltenen Teil angrenzt, längs der Oberfläche des Eckenbereichs 81a im wesentlichen rechtwinklig zu dem zwischen den Backen 81 und 82 gehaltenen Teil abgebogen, wodurch ein Schulterteil 55 des Leiterdrahts 50 geformt wird. Weiter wird während des Biegens ein Paar von Ausbuchtungen 57, welche in den 23A bis 23C gezeigt, in 20B jedoch weggelassen sind, jeweils an den radialen Endflächen (d. h., den Flächen parallel zur Zeichenoberfläche von 20B) der Biegung ausgebildet. Die Ausbauchungen 57 sind näher an der Innenseite als an der Außenseite der Biegung gelegen und liegen auf einer imaginären Linie, die sich geradlinig von dem Teil des Leiterdrahtmaterials 50a aus erstreckt, der zwischen der ersten und zweiten feststehenden Backe 81 und 82 gehalten ist. Die Ausbauchungen 57 ragen auch von dem Teil des Leitermaterials 50a weg, der zwischen der ersten und zweiten feststehenden Backe 81 bzw. 82 gehalten ist, und zwar radial nach innen bzw. radial nach außen. Zusätzlich wird, wie in 20B dargestellt ist, die Breite des Leiterdrahtmaterials 50a an der Biegung von einem ursprünglichen Wert T auf einen kleineren Wert t reduziert, was auf der Bildung der Ausbauchungen 57 beruht.
Weiter wird in diesem Schritt durch wiederholte Betätigung der Backen 81 bis 83 in derselben Weise wie oben für denjenigen Abschnitt des Leiterdrahtes 50a beschrieben, welcher sich an das soeben gebildete Schulterteil 55 anschließt, ein Schulterteil 56 erhalten, wobei eine Biegung zwischen den Schulterteilen 55 und 56 geformt wird. Ferner werden zwei Ausbuchtungen 58, wie in den 23A und 23C gezeigt, jeweils an den radialen Endflächen der Biegung ausgebildet. Die Ausbuchtungen 58 liegen näher an der Innenseite als an der Außenseite der Biegung und stehen auch von demjenigen Abschnitt des Leiterdrahtmaterials 50a vor, welcher den in der Nut befindlichen Abschnitt 51 des Leiterdrahts 50 bildet.
Weiterhin werden in diesem Schritt durch wiederholten Betrieb der Backen 81 bis 83 in derselben Weise, wie oben für jedes sämtlicher Leitermaterialien 50a beschrieben, die Anzahl (beispielsweise 48 im vorliegenden Ausführungsbeispiel) Leiterdrähte 50, wie in den 11A bis 11B gezeigt, erhalten.
In dem Leiterdraht-Rollschritt wird jeder der planaren Leiterdrähte 50, welcher in dem Leiterdraht-Formungsschriftt 101 geformt worden ist, weiter durch plastische Deformation mit einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen in eine spriralige oder kreisbogenförmige Gestalt gerollt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 21 gezeigt, jeder der Leiterdrähte 50 mit etwa 1,5 Umdrehungen in eine spiralige Form gerollt. Im einzelnen wird bei diesem Schritt der Leiterdraht 50 erst um die Außenfläche eines zylindrisches Domes (nicht dargestellt) mit einer Umdrehung gerollt, wobei der Dorn eine Mehrzahl bestimmter Außendurchmesser hat. Während des Rollens wird der Leiterdraht 50 gegen die Außenfläche des zylindrischen Domes durch eine erste Pressbacke (nicht dargestellt) gedrückt, die radial außerhalb des elektrischen Leiterdrahtes angeordnet ist, wodurch eine plastische Deformation erfolgt. Dann wird ein zylindrischer Hohldorn (nicht dargestellt), welcher ebenfalls eine Mehrzahl bestimmter Außendurchmesser hat, auf die erste Pressbacke gesetzt. Danach wird der Leiterdraht 50 weiter um die Außenfläche des hohlzylindrischen Domes mit einer halben Umdrehung gerollt; während des Rollens wird der Leiterdraht gegen die Außenfläche des hohlzylindrischen Dornes durch eine zweite Pressbacke (nicht dargestellt) gedrückt, die radial außerhalb der etwa halben Umdrehung des Leiterdrahtes 50 angeordnet ist, so dass dieser plastisch deformiert wird.
Es sei bemerkt, dass jeder der Leiterdrähte 50 auch mit weniger als einer Umdrehung in eine kreisbogenförmige Form gerollt werden kann, wie in 22A dargestellt ist.
In dem Schritt 103 zur Bildung der Statorwicklung werden die gerollten Leiterdrähte 50 durch Vorgänge zur Ausführung relativer axialer Bewegungen relativ zueinander zusammengebaut, um die Statorwicklung 40 zu bilden.
Im einzelnen wird in diesem Schritt wie in 22A gezeigt ist, ein Paar der Leiterdrähte 50 durch folgende Vorgänge zusammengebaut: (1) Anordnung derselben so, dass sie voneinander in Umfangsrichtung (in Horizontalrichtung mit Bezug auf 22A) um eine Nutteilung des Statorkerns 30 versetzt sind; und (2) Axialbewegung (d. h., in Vertikalrichtung mit Bezug auf 22A) eines der Leiterdrähte (d. h. des oberen Leiterdrahtes in 22A) gegen den anderen Leiterdraht (d. h., den unteren Leiterdraht in 22A).
Weiter wird durch Wiederholen der Vorgänge der Anordnung und Bewegung eine Leiterdrahtanordnung 50b erhalten, welche eine Anzahl von (beispielsweise 4 in 22B) elektrischen Leiterdrähten 50 enthält.
Weiter wird durch Wiederholen des obigen Anordnungs- und Bewegungsvorgang (wie in 22B) ein Leiterdraht 50 weiterhin zu der Leiterdrahtanordnung 50b hinzugefügt, wodurch man eine größere Leiterdrahtanordnung 50b enthält.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Statorwicklung 40 durch Zusammenbau der Leiterdrähte 50 einer nach dem anderen, erhalten. Im einzelnen wird die Statorwicklung gebildet, indem jedes Mal nur ein Leiterdraht mit einem anderen Leiterdraht 50 in derselben Weise zusammengebaut wird, wie in 22A gezeigt ist oder indem ein Leiterdraht 50 mit einer Leiterdrahtanordnung 50b zusammengebaut wird, wie dies in 22B gezeigt ist.
Es sei bemerkt, dass die Statorwicklung auch dadurch gebildet werden kann, dass erst eine Anzahl von Leiterdrahtanordnungen 50b gebildet wird und dann die Leiterdrahtanordnungen 50b zusammengebaut werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Leiterdrähte 50 oder die Leiterdrahtanordnungen 50b beim Zusammenbau der Leiterdrähte 50 elastisch in radialer Richtung deformiert, um eine minimale Behinderung zwischen den Leiterdrähten 50 und den Leiterdrahtanordnungen 50b zu erreichen und dadurch die relative axiale Bewegung zwischen diesen Teilen zu erleichtern.
Wenn beispielsweise, und hier sei wieder auf 21 Bezug genommen, eine Belastungskraft F auf die beiden Enden eines Leiterdrahts 50 in einer Richtung im Sinne eines Wiederaufrollens des Leiterdrahtes 50 aufgebracht wird, dann dehnt sich der Leiterdraht 50 in radialer Richtung nach auswärts aus. Wenn folglich ein weiterer Leiterdraht 50 axial in den Raum bewegt wird, der radial innerhalb des Leiterdrahtes 50 gebildet wird, dann wird eine Behinderung zwischen den zwei Leiterdrähten 50 herabgesetzt, wodurch der Zusammenbau der zwei Leiterdrähte 50 erleichtert wird.
In entsprechender Weise, wenn auch nicht graphisch dargestellt, werden, wenn eine Belastung F auf jedes Ende der Leiterdrähte 50, die in einer Leiterdrahtanordnung 50b enthalten sind, aufgebracht wird, die Leiterdrähte 50 radial nach auswärts aufgeweitet. Folglich wird eine Beeinflussung, wenn ein Leiterdraht 50 axial in den Raum eingeführt wird, der radial innerhalb der Leiterdrahtanordnung 50b entsteht, eine Störung zwischen dem Leiterdraht 50 und der Leiterdrahtanordnung 50b herabgesetzt, wodurch das Zusammenbauen des Leiterdrahtes 50 mit der Leiterdrahtanordnung 50b erleichtert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform hat, wie oben beschrieben, jeder der Leiterdrähte 50 die Ausbuchtungen 57, welche an den radialen Endflächen der Biegungen gebildet sind, die zwischen den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 und den Schulterteilen 55 der Biegungsabschnitte 52 geformt sind. Folglich nehmen, und hier sei auf die 23A bis 23C Bezug genommen, während der relativen axialen Bewegung zwischen irgendeinem Paar von Leiterdrähten 50 nur die Ausbuchtungen 57 eines des Paares von Leiterdrähten 50 Kontakt mit den entsprechenden in der Nut befindlichen Abschnitten 51 des anderen Leiterdrahtes auf. Weiter wird, nachdem die Leiterdrähte zusammengebaut sind, jedes radial benachbarte Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 von einander in Radialrichtung durch die Ausbuchtungen 57 der Leiterdrähte 50 auf Abstand gehalten.
Allgemein hat die Isolationsbeschichtung 68 jedes der Leiterdrähte 50 darin gebildete Öffnungen und Leerräume; durch die Öffnungen kann Luft in Kontakt mit dem elektrischen Leiter 67 der Leiterdrähte 50 kommen. Weiter können die Leerräume zu Öffnungen werden, wenn die Außenfläche der Isolationsbeschichtung 68 beschädigt wird, beispielsweise durch darauf wirkende Reibungskräfte. Weiterhin kann, wenn die Öffnungen eines Paares benachbarter Leiterdrähte 50 nahe beieinander liegen, ein Kurzschluss bei Eindringen einer elektrolytischen Lösung (beispielsweise einer Salzlösung) in diese Öffnungen auftreten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch nehmen, wie oben beschrieben, während der relativen Axialbewegung zwischen irgendeinem Paar von Leiterdrähten 50 nur die Ausbuchtungen 57 eines Paares der Leiterdrähte 50 Punktkontakt mit den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 des jeweils anderen Leiterdrahts auf. Folglich wird die Reibungskraft, die auf die in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 wirkt, beträchtlich reduziert im Vergleich zu dem Falle, in welche keine Ausbuchtungen in den elektrischen Leiterdrähten 50 vorgesehen sind und somit die in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Paares von Leiterdrähten 50 jeweils oberflächlich Kontakt mit jenen der anderen Leiterdrähte aufnimmt. Demzufolge ist es möglich, eine Beschädigung der Isolationsbeschichtungen 68 der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 aufgrund der Reibungskraft zu verhindern und somit zu verhindern, dass die in den Isolationsbeschichtungen 68 der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 gebildeten Löcher nahe beieinander zu liegen kommen. Weiter wird, wie oben beschrieben, nachdem die Leiterdrähte 50 zusammengebaut sind, jedes radial benachbarte Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 von dem jeweils anderen in radialer Richtung durch die Ausbuchtungen 57 der Leiterdrähte 50 auf Abstand gehalten. Folglich werden die Kriechwege zwischen den Löchern, welche in den Isolationsbeschichtungen 68 der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, erhöht. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, in zuverlässiger Weise eine Isolationsfehlerhaftigkeit zwischen den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 zu verhindern.
Weiter sind bei der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Ausbuchtungen 58 jedes der Leiterdrähte 50 an den radialen Endflächen der Biegungen gebildet, die zwischen den Schulterteilen 55 und 56 der Biegungsabschnitte 52 geformt sind, wie in den 23A und 23C gezeigt. Folglich wird, nachdem die Leiterdrähte 50 zusammengebaut sind, jedes radial benachbarte Paar der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 voneinander in Radialrichtung durch die Ausbuchtungen 58 der Biegungsabschnitte 52 auf Abstand gehalten. Dies hat zur Folge, dass die Kriechwege zwischen den Löchern, die in den Isolationsbeschichtungen 68 der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, vergrößert werden. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, in zuverlässiger Weise eine Isolationsfehlerhaftigkeit zwischen den Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 zu verhindern.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform, und hier auf sei auf 23B Bezug genommen, durch experimentelle Untersuchungen die folgende Beziehung der Abmessungen festgelegt: 1 < W/L ≤ 1.1, worin W die radiale Dicke der Leiterdrähte 50 an der Stelle ist, an welcher die Ausbuchtungen 57 oder 58 gebildet sind, und L ist die radiale Dicke der Leitungsdrähte an denjenigen Stellen, an welchen keine Ausbuchtungen gebildet sind.
Durch Festlegung der obigen Beziehung ist es möglich in zuverlässiger Weise eine Beschädigung der Isolationsbeschichtungen 68 der Leiterdrähte 50 durch Überbeanspruchung zu verhindern, wodurch es möglich ist, in zuverlässiger Weise die Isolation zwischen den Leiterdrähten 50 sicherzustellen. Ferner können W und L so gewählt sein, dass sie beispielsweise 2,1 mm und 2,0 mm betragen.
Nach dem Zusammenbau sämtlicher Leiterdrähte 50 in der oben beschriebenen Weise werden einander entsprechende Paare von Leiterabschnitten 53a und 53b der Leiterdrähte 50 zusammengefügt, beispielsweise durch Verschweißung. Im Ergebnis wird die Statorspule 40 erhalten, wie sie in den 6 bis 9 gezeigt ist.
Bei dem folgenden Schritt 104 zu Montage des Statorkerns wird der Statorkern 30 mit der Statorwicklung 40 zusammengebaut, welche in dem Statorwicklungs-Bildungsschritt 103 erzeugt wurde.
Im einzelnen werden bei diesem Schritt die Zahnabschnitte 33 der Statorkernsegmente 32 jeweils von der radialen Außenseite der Statorwicklung 30 her jeweils in die Zwischenräume eingeführt, welche zwischen den Stapeln der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 gebildet sind. Dann wird der Außenring 37 auf die radialen Außenoberfläche der Statorkernsegmente 32 aufgepasst. Demzufolge sind der Statorkern 30 und die Statorwicklung 40 zusammengebaut und bilden den Stator 20, wie er in den 1 bis 3 gezeigt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die folgenden Vorteile zu erzielen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält das Verfahren zur Herstellung des Stators 20 den Schritt 101 zur Formung der Leiterdrähte, den Schritt 102 zum Rollen der Leiterdrähte, den Schritt 103 zur Bildung der Statorwicklung und den Schritt 104 zur Anbringung des Statorkerns. Bei dem Schritt 101 zur Formung der Leiterdrähte werden, wie in 11A und 11B gezeigt, die planaren, wellenförmigen Leiterdrähte 50 durch Formung des Leiterdrahtmaterials 50a gebildet. Jeder der Leiterdrähte 50 enthält die in der Nut befindlichen Abschnitte 51, welche in den Nuten 31 des Statorkerns 30 unterzubringen sind, und die Biegungsabschnitte 52, welche außerhalb der Nuten 31 gelegen sind, um die in der Nut befindlichen Abschnitte 51 zu verbinden. Bei dem Schritt 103 zum Rollen der Leiterdrähte wird jeder der planaren Leiterdrähte 50 durch plastische Deformation über etwa 1,5 Umdrehungen in die spiralige Gestalt gerollt, wie sie in 21 gezeigt ist. Bei dem Schritt 103 der Bildung der Statorwicklung werden die gerollten Leiterdrähte 50 zusammengebaut und zwar durch Vorgänge der Ausführung einer axialen Bewegung zwischen ihnen, um die Statorwicklung 40 herzustellen, wie sie in den 6 bis 9 gezeigt ist. Bei dem Schritt 104 zur Anbringung des Statorkerns wird der Statorkern 30 an der Statorwicklung (mit anderen Worten, der Statorkern 30 und die Statorwicklung 40 werden zusammengebaut) angebracht, wodurch der Stator 20 entsteht, wie er in den 1 bis 3 gezeigt ist.
Da bei dem obigen Verfahren jeder der Leiterdrähte 50 durch plastische Deformation in dem Schritt 102 des Rollens der Leiterdrähte gerollt wird, tritt nach dem Schritt 102 kein Rückfedern der Leiterdrähte 50 auf. Folglich ist es bei dem nachfolgenden Schritt der Bildung der Statorwicklung möglich, leicht und genau die gerollten Leiterdrähte 50 zu handhaben (d. h. anzuordnen und axial zu bewegen), wodurch es erleichtert wird, die Leiterdrähte 50 zusammenzubauen. Weiter ist es nach dem Schritt 103 möglich, zuverlässig eine Fehlausrichtung zwischen den entsprechenden in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 zu verhindern, wodurch in zuverlässiger Weise die hohlzylindrische Gestalt der Statorwicklung 40 beibehalten wird. Folglich ist es bei dem Schritt 104 zur Anbringung des Statorkerns möglich, leicht und genau den Statorkern 30 an der Statorwicklung 40 zu montieren. Demzufolge ist es möglich, die Produktivität des Stators 20 zu verbessern, während sowohl eine hohe Abmessungsgenauigkeit als auch eine hohe Zuverlässigkeit des Stators 20 sichergestellt werden.
Zusätzlich ist es im Vergleich zu dem Verfahren, welches in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-145286 geoffenbart ist, möglich, die Länge jedes der Leiterdrähte 50 zu verringern. Folglich können die Leiterdrähte 50 unter Verwendung einer Formungsmaschine geringere Abmessungen geformt werden und können leichter während der Herstellung des Stators 20 gehandhabt werden. Dies hat zur Folge, dass es möglich ist, eine höhere Produktivität und geringere Kosten des Stators 20 zu erreichen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Schritt 101 der Formung der Leiterdrähte jeder der Leiterdrähte 50 so hergestellt, dass er die Ausbuchtungen 57 enthält. Jede der Ausbuchtungen 57 wird auf der radialen Endfläche eines Abschnittes des Leiterdrahtes 50 erzeugt, welcher auf einer imaginären Linie liegt, die sich von einem der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahtes 50 aus erstreckt, so dass sie radial nach einwärts oder radial nach auswärts von dem in der Nut befindlichen Abschnitt 51 aus vorsteht. Genauer gesagt wird bei der vorliegenden Ausführungsform jede der Ausbuchtungen 57 auf einer radialen Endfläche eines der Biegungen erzeugt, die zwischen den Schulterteilen 55 der Biegungsabschnitte 52 und den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 des Leiterdrahtes 50 gebildet sind.
Folglich nehmen während der relativen Axialbewegung zwischen irgendeinem Paar der Leiterdrähte 50 nur die Ausbuchtungen 57 einer des Paares von Leiterdrähten 50 Kontakt mit den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 des anderen Leiterdrahtes auf, wodurch die Reibungskraft beträchtlich vermindert wird, die auf die in der Nut befindliche Abschnitte 51 einwirkt. Dies hat zum Ergebnis, dass es möglich ist, eine Beschädigung der Isolationsbeschichtungen 68 der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 aufgrund der Reibungskraft zu verhindern. Ferner wird nach dem Zusammenbau der Leiterdrähte 50 jedes radial benachbarte Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 voneinander durch die Ausbuchtungen 57 der Leiterdrähte 50 voneinander auf Abstand gehalten. Folglich werden die Kriechwege zwischen den Löchern, die in den Isolationsbeschichtungen 68 der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, vergrößert. Demgemäß ist es mit den Ausbuchtungen 57 möglich in zuverlässiger Weise Isolationsfehlerhaftigkeiten zwischen den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 der Leiterdrähte 50 zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Schritt 101 zur Formung der Leiterdrähte, jeder der Leiterdrähte 50 auch so geformt, dass er die Ausbuchtungen 58 enthält. Jede der Ausbuchtungen 58 ist an einer radialen Endfläche eines Endes der Biegungen vorgesehen, die zwischen den Schulterteilen 55 und 56 der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 gebildet sind.
Folglich wird nach dem Zusammenbau der Leiterdrähte 50 jedes radial benachbarte Paar von Biegungsabschnitten 52 des Leiterdrahtes 50 voneinander auf Abstand in radialer Richtung der Ausbuchtungen 58 der Biegungsabschnitte 52 gehalten. Dies hat das Ergebnis, dass die Kriechwege zwischen den Löchern, die in den Isolationsbeschichtungen 68 der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 gebildet sind, erhöht werden. Demzufolge ist es mit den Ausbuchtungen 58 möglich, in zuverlässiger Weise Isolationsfehler zwischen den Biegungsabschnitten 52 der Leiterdrähte 50 zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Schritt 103 zur Bildung der Statorwicklung jeder der Vorgänge der Ausführung einer relativen Axialbewegung zwischen den gerollten Leiterdrähten 50 durch axiale Bewegung eines ersten Teils gegenüber einem zweiten Teil durchgeführt; jedes der ersten und zweiten Teile ist entweder einer der gerollten Leiterdrähte 50 oder eine Leiterdrahtanordnung 50b, die aus einer Mehrzahl von gerollten Leiterdrähten 50 besteht.
Folglich ist es möglich, sämtliche der gerollten Leiterdrähte 50 leicht zusammenzubauen, indem der Reihe nach die Vorgänge der Durchführung einer relativen Axialbewegung zwischen den gerollten Leiterdrähten 50 ausgeführt werden.
Weiter wird bei der vorliegenden Ausführungsform in dem Schritt 103 zur Bildung der Statorwicklung jeder der Vorgänge der Durchführung einer Axialbewegung zwischen den gerollten Leiterdrähten 50 ausgeführt, wobei mindestens eines der ersten und zweiten Teile elastisch in radialer Richtung derselben deformiert wird.
Wenn folglich das erste Teil axial in Richtung auf das zweite Teil bewegt wird, kann eine Störung zwischen den ersten und zweiten Teilen vermindert werden, wodurch der Zusammenbau der ersten und zweiten Teile erleichtert wird und verhindert wird, dass die Isolationsbeschichtungen 68 der ersten und zweiten Teile aufgrund einer solchen Störung beschädigt werden.
Weiter ist festzustellen, dass der Stator 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wird. Demzufolge hat der Stator eine hohe Abmessungsgenauigkeit, hochwertige Isolationseigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit.
Während die obige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben und gezeigt wurde, versteht es sich für die Fachleute auf diesem Gebiet, dass vielerlei Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen gemacht werden können, ohne dass die grundsätzliche Lehre der Erfindung verlassen wird.
Beispielsweise zeigt 24A eine erste Modifikation der Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation werden die halben Biegungsabschnitte 52M und 52N so geformt, dass sie sich in der Längsrichtung des Leiterdrahtes 50 jeweils von dem ersten und zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51a bzw. 51l nach außen erstrecken. Folglich sind die Leiterabschnitte 53a und 53b jeweils in Längsrichtung von den ersten und zwölften in der Nut befindlichen Abschnitte 51a bzw. 51l um die Länge der halben Biegungsabschnitte 52m und 52n nach außen versetzt.
24B zeigt eine zweite Modifikation der Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation ist der halbe Biegungsabschnitt 52M so geformt, dass er sich in Längsrichtung des Leiterdrahts 50 von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A nach außen erstreckt, während der halbe Biegungsabschnitt 52N so geformt ist, dass er sich in Längsrichtung von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L nach innen erstreckt. Folglich ist der Leiterabschnitt 53a in Längsrichtung von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A um die Länge des halben Biegungsabschnitts 52M nach außen versetzt, während der Leiterabschnitt 53b in Längsrichtung von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L um die Länge des halben Biegungsabschnittes 52N nach innen versetzt ist.
25A zeigt eine dritte Modifikation der Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation ist der halbe Biegungsabschnitt 52M so geformt, dass er sich in Längsrichtung des Leiterdrahtes 50 von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A nach innen erstreckt, währen der halbe Biegungsabschnitt 52N so geformt ist, dass er sich in Längsrichtung von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L nach außen erstreckt. Folglich ist der Leiterabschnitt 53a in Längsrichtung von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt 51A um die Länge des halben Biegungsabschnittes 52M nach innen versetzt, während der Leiterabschnitt 53b in Längsrichtung von dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51L um die Länge des halben Biegungsabschnittes 52N nach außen versetzt ist.
25B zeigt eine vierte Modifikation der elektrischen Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation sind sowohl der halbe Biegungsabschnitt 52M als auch der halbe Biegungsabschnitt 52N weggelassen, so dass die Leiterabschnitte 53a und 53b sich jeweils geradlinig von dem ersten in der Nut befindlichen Abschnitt und dem zwölften in der Nut befindlichen Abschnitt 51A bzw. 51L aus erstrecken, ohne dass sie in Längsrichtung des Leiterdrahtes 50 einen Versatz aufweisen.
26 zeigt eine fünfte Modifikation der Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation sind die Schulterteile 56 wie sie in 12A gezeigt sind, an jedem der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 weggelassen. Folglich werden diejenigen Teile, die zwischen dem kurbelartigen Teil 54 und den Schulterteilen 55 in jedem der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 liegen, geradlinig. Dies hat zur Folge, dass die Gestalt der Biegungsabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 vereinfacht ist, wodurch die Formung der Leiterdrähte 50 vereinfacht wird.
Die 27A und 27B zeigen eine sechste Modifikation der Leiterdrähte 50. Bei dieser Modifikation sind sowohl der halbe Biegungsabschnitt 52M als auch der halbe Biegungsabschnitt 52N geradlinig ohne die Abtreppung ausgebildet, wie sie in den 11A und 11B gezeigt ist. Mit der geradlinigen Gestalt der halben Biegungsabschnitte 52M und 52N können die Leitungsabschnitte 53a und 53b leichter und genauer positioniert werden. Zusätzlich ist es auch möglich, die Gestalt nur eines der Halbbiegungsabschnitte 52M und 52N geradlinig auszubilden.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform enthält jeder der Biegeabschnitte 52 der Leiterdrähte 50 ein kurbelartiges Teil oder abgekröpftes Teil 54, welches im Wesentlichen in der Mitte des Biegeabschnittes 52 gebildet ist, um in radialer Richtung ein entsprechendes Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten 51, die durch den Biegeabschnitt 52 verbunden sind, zu versetzen. Das kurbelartige Teil 54 ist jedoch nicht notwendigerweise im Wesentlichen in der Mitte des Biegeabschnittes 52 zu bilden. Beispielsweise kann das kurbelartige Teil 54 in der Nachbarschaft eines Endes des Biegeabschnittes 52 ausgebildet sein. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Größe des radialen Versatzes, welcher durch jedes der kurbelartigen Teile 54 der Biegungsabschnitte 52 eingeführt wird, so gewählt, dass er gleich der radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der Leiterdrähte 50 ist. Die Größe des radialen Versatzes, welcher durch jedes der kurbelartigen Teile 54 eingeführt wird, kann jedoch auch so gewählt werden, dass er beispielsweise 0,5, 1,5 oder 2 mal die radialen Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 beträgt. In solchen Fällen wäre dann in entsprechender Weise der Unterschied im radialen Abstand der Achse U des Statorkerns 30 zwischen einem benachbarten Paar der in der Nut befindlichen Abschnitte 51, welche durch einen entsprechenden der Biegungsabschnitte 52 verbunden sind, 0,5, 1,5 oder 2 mal die radiale Dicke der in der Nut befindlichen Abschnitte 51.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Eckenbereich 81a der ersten feststehenden Backe 81, welche bei dem Schritt 101 der Formung des Leiterdrahtes verwendet wird, mit konstanten Radius der Krümmung R abgerundet, so dass sich eine sanft gekrümmte Außenfläche ergibt. Wie jedoch in den 28A bis 28B gezeigt ist, ist es auch möglich einen Vorsprung 81b in der Mitte der gekrümmten Außenfläche des Eckenbereiches 81a vorzusehen; Der Vorsprung 81b ist mit einem Radius abgerundet, dessen Krümmung kleiner als R ist. In diesem Falle ist es möglich, die Bildung der Ausbuchtungen 57 während des Biegens des Leiterdrahtes 50 gegen die feststehende erste Backe 81 zu erleichtern. Zusätzlich kann der Vorsprung 81b auch an der gekrümmten Außenfläche des Eckenbereichs 81a in solcher Weise vorgesehen sein, dass er von der Mitte der gekrümmten Außenfläche aus versetzt ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird jede der Ausbuchtungen 57 an einer radialen Endfläche einer der Biegungen gebildet, welche zwischen den Schulterteilen 55 der Biegungsabschnitte 52 und den in der Nut befindlichen Abschnitten 51 des Leiterdrahts 40 vorgesehen wird. Mit anderen Worten, jede der Ausbuchtungen 57 wird an einer radialen Endfläche eines Teiles des Leiterdrahtes 50 gebildet, welcher auf einer imaginären Linie liegt, die sich gerade von einem der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahtes 50 aus erstreckt. Es ist jedoch auch möglich, Ausbuchtungen an den radialen Endflächen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahtes 50 zu bilden, wobei ein Paar von ersten und zweiten Backen 85 bzw. 86 verwendet wird, wie dies in den 29A und 29B gezeigt ist.
Im Einzelnen hat die erste Backe 85 im Wesentlichen U-förmige Gestalt und besitzt eine Anzahl von (beispielsweise 4) Vorsprüngen 85a, welche auf der Innenfläche der Bodenwand der ersten Backe 58 vorgesehen sind. Die zweite Backe 86 hat plattenförmige Gestalt und besitzt eine Mehrzahl von (beispielsweise 4) Durchgangsbohrungen 86a. Bei der Formung des Leiterdrahts 50 wird das Leiterdrahtmaterial 50a zunächst zwischen die erste und zweite Backe 85 und 86 gesetzt, wobei jeder der Vorsprünge 85a der ersten Backe 85 mit einer entsprechenden der Durchgangsbohrungen 86a der zweiten Backe 86 fluchtet. Dann wird das Leiterdrahtmaterial 50a zwischen den ersten und zweiten Backen 85 bzw. 86 gepresst. Folglich werden Bereiche des Leiterdrahtmaterials 50a jeweils durch die Vorsprünge 85a der ersten Backe 85 in die Durchgangsbohrungen 86a der zweiten Backe 86 hineingepresst, wodurch Ausbuchtungen 57a an einer radialen Endfläche (d. h., der oberen Fläche in den 29A und 29B) eines Abschnittes des Leiterdrahtmaterials 90a gebildet werden, welcher einen der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 des Leiterdrahts 50 ausmacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-244442 [0001]
JP 2010-232795 [0001]
JP 2001-145286 [0005, 0009, 0154]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine, wobei der Stator einen hohlzylindrischen Statorkern mit einer Anzahl von Nuten aufweist, welche in der radialen Innenfläche des Statorkerns gebildet und in Umfangsrichtung des Statorkerns beabstandet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bilden einer Anzahl von Planaren Leiterdrähten, deren jeder eine Anzahl von in der Nut befindlichen Abschnitten, welche in den Nuten des Statorkerns unterzubringen sind und eine Anzahl von Biegeabschnitten aufweist, welche außerhalb der Nuten gelegen sind, um die in der Nut befindlichen Abschnitte zu verbinden; Rollen jedes der Planaren Leiterdrähte durch plastische Deformation in eine spiralige oder kreisbogenförmige Gestalt; Bilden einer hohlzylindrischen Statorwicklung durch Zusammenbau der gerollten Leiterdrähte durch Vorgänge der Ausführung einer relativen Axialbewegung zwischen den Teilen; und Zusammenbauen des Statorkerns und der Statorwicklung zur Bildung des Stators.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt der Bildung der Planaren Leiterdrähte jeder der Planaren Leiterdrähte so geformt wird, dass er eine Anzahl von ersten Ausbuchtungen enthält, wobei jede der ersten Ausbuchtungen an einer Oberfläche eines der in der Nut befindlichen Abschnitte des Planaren Leiterdrahtes oder an einer Oberfläche eines Teiles des Planaren Leiterdrahtes gebildet wird, der auf einer imaginären Linie liegt, die sich gerade von dem in der Nut befindlichen Abschnitt aus erstreckt, so dass jede der ersten Ausbuchtungen von dem in der Nut befindlichen Abschnitt in radialer Richtung des Statorkerns vorsteht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem in dem Schritt der Bildung der planaren Leiterdrähte jeder der planaren Leiterdrähte so geformt wird, dass jeder der Biegungsabschnitte der Leiterdrähte ein Paar von Schulterteilen enthält, wobei jedes der Schulterteile sich an einen der in der Nut befindlichen Abschnitte der Leiterdrähte anschließt und mit im Wesentlichen rechten Winkel zu dem in der Nut befindlichen Abschnitt abgebogen ist, um eine Biegung zwischen dem Schulterteil und dem in der Nut befindlichen Abschnitt auszubilden, und wobei jede der ersten Ausbuchtungen auf einer Oberfläche einer der Biegungen geformt wird, die zwischen den Schulterteilen der Biegungsabschnitte und den in der Nut befindlichen Abschnitten des planaren Leiterdrahtes gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt der Formung der planaren Leiterdrähte jeder der planaren Leiterdrähte so geformt wird, dass jeder der Biegungsabschnitte der Leiterdrähte abgetreppt ist, um eine Anzahl von Schulterteilen zu enthalten, die sich im Wesentlichen senkrecht zu den in der Nut befindlichen Abschnitten erstrecken, jeder der planaren Leiterdrähte so geformt wird, dass er eine Anzahl von zweiten Ausbuchtungen enthält, und jede der zweiten Ausbuchtungen auf einer Oberfläche eines der Biegungen ausgebildet ist, die zwischen den Schulterteilen der Biegungsabschnitte des planaren Leiterdrahtes gebildet sind, so dass die Ausbuchtungen in radialer Richtung des Statorkerns vorstehen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt der Bildung der Statorwicklung jeder der Vorgänge der Ausführung einer relativen Axialbewegung in der Weise durchgeführt wird, dass ein erstes Bauteil axial gegenüber einem zweiten Bauteil bewegt wird, wobei jedes der ersten und zweiten Bauteile einer der gerollten Leiterdrähte oder eine Leiterdrahtanordnung sind, die aus einer Anzahl gerollter Leiterdrähte besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem in dem Schritt der Bildung der Statorwicklung jeder der Vorgänge unter elastischer Deformation des ersten und/oder zweiten Teils in Radialrichtung durchgeführt wird.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine, wobei der Stator durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.