DE102012012119A1

DE102012012119A1 - Verfahren und Herstellung eines Stators, Stator und Motor

Info

Publication number: DE102012012119A1
Application number: DE102012012119A
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Kinpara; Yasuhiro KANEMATSU
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-03-07
Also published as: CN102857046B; CN102857046A; US20120326550A1; JP5700667B2; JP2013009566A

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Stators umfasst die Schritte des Vorbereitens eines Ankerkerns, des Bildens eines Isolierelements, das zwei gegenüberliegende Abschnitte aufweist, aus einem blattartigen Isoliermaterial, und das Verformen des Isolierelements, um die beiden gegenüberliegenden Abschnitte zueinander zu bewegen. Das Verfahren umfasst außerdem den Schritt des Einsetzens von distalen Teilen der beiden gegenüberliegenden Abschnitte aus der Achsenrichtung in den entsprechenden Spalt, wodurch eine Innenfläche eines jeden der Schlitze mit dem Isolierelement bedeckt wird. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Einsetzens eines Leiters, der eine Wicklung bildet, in jeden der Schlitze zwischen die beiden gegenüberliegenden Abschnitte.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, einen Stator und einen Motor, der den Stator umfasst.
Ein bekannter Stator für einen Motor umfasst Segmentleiter(SL)wicklungen. Ein derartiger Stator umfasst ein Isolierelement, das zwischen einem Leiter, der eine Wicklung bildet, und einem Ankerkern angeordnet ist, um die Isolierung zwischen dem Leiter und dem Ankerkern sicherzustellen. Es ist bekannt, dass ein Stator, der SL-Wicklungen umfasst, die Besetzungsrate der Wicklungen verbessert.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-308314 beschreibt einen Stator, der blattartige Isolierelemente umfasst. Ein Ankerkern eines derartigen Stators umfasst mehrere Schlitze, die entlang der Umfangsrichtung eingerichtet sind. Von jedem Schlitz ist ein Spalt in der radialen Richtung einwärts gebildet. Der Schlitz weist eine geringere Breite in der Umfangsrichtung als der Spalt auf. Jeder Spalt öffnet sich zu dem Inneren des entsprechenden Schlitzes und der radial einwärts gerichteten Seite des Ankerkerns. Das Isolierelement ist rohrförmig und weist Enden auf, die miteinander in einem überlappenden Zustand verbunden sind. Das Isolierelement ist von einem Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes so in den entsprechenden Schlitz eingesetzt, dass der überlappende Abschnitt, an dem die Enden des Isolierelements verbunden sind, zu einer inneren Wandfläche des Schlitzes gerichtet sind, die sich an der radial äußeren Seite des Schlitzes befindet.
Bei dem Stator der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-308314 weist der überlappende Abschnitt eine Dicke auf, die das Doppelte der Dicke des Isolierelements in dem Schlitz beträgt. Dies verringert den Bereich, der durch eine Wicklung besetzt werden kann, und verringert daher die Besetzungsrate.
Ferner kann es beim Einsetzen des Isolierelements, das wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-308314 beschrieben gemäß der Form des Schlitzes zu einem viereckigen Rohr geformt ist, sein, dass das Isolierelement während des Einsetzens verformt werden muss. In einem solchen Fall widerstehen der überlappende Abschnitt und die vier Ecken des Isolierelements der Verformung. Dies macht es schwierig, das Isolierelement in der Umfangsrichtung des Schlitzes zu verformen und zu verengen. Dadurch wird es schwierig, das Isolierelement in den Schlitz einzusetzen, ohne das Isolierelement an der Wandfläche des Schlitzes zu reiben. Wenn das Isolierelement an einer offenen Kante des Schlitzes in der Achsenrichtung oder an der Wandfläche des Schlitzes gerieben wird, kann das Isoliervermögen des Isolierelements verschlechtert werden. Entsprechend wäre es erwünscht, ein dickes Isolierelement zu verwenden, um die Isolierung zwischen dem Leiter und dem Ankerkern sicherzustellen. Doch das dicke Isolierelement kann die Besetzungsrate verringern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, einen Stator und einen Motor bereitzustellen, die die Isolierung zwischen dem Leiter und dem Ankerkern sicherstellen, ohne die Besetzungsrate zu verringern.
Zur Erfüllung der obigen Aufgabe ist ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stators. Das Verfahren umfasst den Schritt des Vorbereitens eines Ankerkerns, der mehrere Schlitze, die entlang einer Umfangsrichtung eingerichtet sind, und mehrere Spalte, die jeweils von den Schlitzen in einer radialen Richtung einwärts eingerichtet sind, umfasst. Jeder der Schlitze erstreckt sich in einer Achsenrichtung durch den Ankerkern, jeder der Spalte ist mit dem entsprechenden der Schlitze verbunden und öffnet sich in der radialen Richtung von dem Ankerkern einwärts, und jeder der Spalte weist eine Breite in der Umfangsrichtung auf, die geringer als jene der Schlitze ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines Isolierelements aus einem blattartigen Isoliermaterial. Das Isolierelement umfasst zwei gegenüberliegende Abschnitte, die einander gegenüberliegen, und einen Isolier-Verbindungsabschnitt, der die Basisenden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte verbindet. Das Verfahren umfasst auch das Verformen des Isolierelements, um die beiden gegenüberliegenden Abschnitte so zueinander zu bewegen, dass eine Breite des Isolierelements geringer als die Breite der Schlitze in der Umfangsrichtung oder dieser Breite gleich wird, das Einsetzen des Isolierelements, das verformt ist, aus der Achsenrichtung des Ankerkerns in jeden der Schlitze, während distale Teile der beiden gegenüberliegenden Abschnitte aus der Achsenrichtung in den entsprechenden Spalt eingesetzt werden, wodurch eine Innenfläche eines jeden der Schlitze mit dem Isolierelement bedeckt wird, und das derartige Einsetzen eines Leiters, der eine Wicklung bildet, aus der Achsenrichtung in jeden der Schlitze, dass er sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Abschnitten befindet.
Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Stator, der einen Ankerkern umfasst, welcher einen ringförmigen Abschnitt und mehrere Zähne, die sich in einer radialen Richtung von dem ringförmigen Abschnitt einwärts erstrecken, umfasst. Jeder der Zähne umfasst einen distalen Teil, von dem zwei dem Rotor gegenüberliegende Abschnitte in einer Umfangsrichtung vorspringen. Jeder der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte umfasst eine distale Fläche. Die distale Fläche weist eine Länge in der radialen Richtung auf, die größer als eine Vorsprungslänge der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte in einer Umfangsrichtung ist. Zwischen jenen der Zähne, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, ist ein Schlitz gebildet. Eine Schlitzbildungsfläche, die den Schlitz bildet, umfasst an den Zähnen, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, zwei Seitenflächen, die zueinander gerichtet sind, sowie eine Verbindungsfläche, die äußere Enden der Seitenflächen in der radialen Richtung verbindet. Von jedem der Schlitze ist ein Spalt zwischen den distalen Flächen der entsprechenden dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte, die in der Umfangsrichtung zueinander gerichtet sind, in der radialen Richtung einwärts gebildet. Der Spalt ist mit dem entsprechenden Schlitz verbunden und öffnet sich in der radialen Richtung von dem Ankerkern einwärts. Der Spalt weist eine Breite in der Umfangsrichtung auf, die geringer als eine Breite des Schlitzes in der Umfangsrichtung ist. Mehrere Isolierelemente bedecken die Schlitzbildungsfläche. Jedes der Isolierelemente ist blattförmig und umfasst zwei gegenüberliegende Abschnitte und einen Isolier-Verbindungsabschnitt. Die beiden gegenüberliegenden Abschnitte bedecken jeweils die beiden Seitenflächen. Der Isolier-Verbindungsabschnitt verbindet Basisenden, die sich an Außenseiten der beiden gegenüberliegenden Abschnitte in der radialen Richtung befinden, und bedeckt die Verbindungsfläche. Die beiden gegenüberliegenden Abschnitte umfassen distale Teile, die sich in der radialen Richtung einwärts befinden und in dem Spalt angeordnet sind. Mehrere Leiter bilden eine Wicklung. Jeder der Leiter ist in einen entsprechenden der Schlitze zwischen den beiden gegenüberliegenden Abschnitten eingesetzt.
Ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor, der den Stator des zweiten Gesichtspunkts der Erfindung und einen Rotor vom Folgepoltyp, der in dem Stator angeordnet ist, umfasst. Der Rotor umfasst einen ringförmigen Rotorkern und mehrere Magnete, die an dem Rotorkern fixiert sind. Die Magnete weisen den gleichen Magnetismus auf. Der Rotor umfasst einen gering magnetischen leichtgewichtigen Abschnitt mit einem spezifischen Gewicht und einem Magnetismus, die geringer als jene eines den Rotorkern bildenden Rotorkernmaterials sind.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, welche die Grundsätze der Erfindung beispielhaft erläutern, offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung gemeinsam mit ihren Aufgaben und Vorteilen kann durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verstanden werden, wobei
1 eine Querschnittansicht eines Motors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine teilweise Querschnittansicht eines Stators und eines Rotors von 1 ist;
3 eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht des Stators von 2 ist;
4A eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines Ankerkerns von 3 ist;
4B eine Querschnittansicht des Ankerkerns entlang der Linie IV-IV in 4A ist;
5 eine teilweise Querschnittansicht des Stators von 2 ist;
6 eine schematische Ansicht eines Segmentleiters von 5 ist;
7 eine perspektivische Ansicht des Rotors von 2 ist;
8A eine Draufsicht auf ein Isolierelement von 3 ist;
8B eine perspektivische Ansicht des Isolierelements von 8A ist;
9 eine schematische Ansicht ist, die einen Isolierelementeinsetzschritt von 8B zeigt;
10 eine teilweise Querschnittansicht des Ankerkerns und des Isolierelements ist, die den Einsetzschritt von 8B zeigt;
11 eine teilweise Querschnittansicht des Ankerkerns und des Isolierelements im Anschluss an den Schritt des Einsetzens der Isolierelemente ist;
12A bis 13B schematische Ansichten sind, die einen Aufweitungsschritt zeigen;
14 eine schematische Ansicht ist, die einen Verformungsschritt zeigt; und
15 eine schematische Ansicht ist, die einen Leitereinsetzschritt zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt umfasst ein Motor 1 ein Motorgehäuse 2, das durch ein rohrförmiges Gehäuse 3, welches ein geschlossenes Ende aufweist, und eine vordere Endplatte 4, die eine offene Vorderseite (die linke Seite in 1) des rohrförmigen Gehäuses 3 verschließt, gebildet ist. Ein Schaltungsaufnahmekasten 5, der Schaltungsträger wie etwa eine Stromversorgungsschaltung aufnimmt, ist an der hinteren Seite (der rechten Seite in 1) des rohrförmigen Gehäuses 3 angebracht.
Ein Stator 6 ist an einer inneren Umfangsfläche des rohrförmigen Gehäuses 3 fixiert. Der Stator 6 umfasst einen Ankerkern 7. Der Ankerkern 7 ist durch Stapeln mehrerer plattenförmiger Kernplatten 11, die aus Stahlplatten gebildet sind, ausgeführt. Wie in 2 gezeigt umfasst der Ankerkern 7 einen ringförmigen Abschnitt 12 und mehrere Zähne 13, die entlang einer Umfangsrichtung eingerichtet sind. Jeder Zahn 13 erstreckt sich von dem ringförmigen Abschnitt 12 in einer radialen Richtung einwärts. Der Ankerkern 7 der vorliegenden Erfindung umfasst sechzig Zähne 13.
Wie in 3 gezeigt weist jeder Zahn 13 einen distalen Abschnitt auf, der sich an der radial inneren Seite des Zahns 13 befindet und zwei dem Rotor gegenüberliegende Abschnitte 13a definiert, die in der Umfangsrichtung voneinander weg gerichtet vorspringen. Jeder dem Rotor gegenüberliegende Abschnitt 13a umfasst eine distale Fläche (d. h., eine Endfläche in der Umfangsrichtung des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a), die eine flache Fläche 13b definiert, welche sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung parallel zu der Achsenrichtung erstreckt. Die flachen Flächen 13b der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte 13a, die in der Umfangsrichtung zueinander gerichtet sind, sind parallel. Die flache Fläche 13b weist eine radiale Länge L1 auf, die größer als ein Vorsprungsausmaß L2 des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a in der Umfangsrichtung ist. Ferner umfasst jeder dem Rotor gegenüberliegende Abschnitt 13a eine geneigte Fläche 13c, die sich an einer radial äußeren Seite des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a befindet. Jede geneigte Fläche 13c ist von einem Basisende zu einem distalen Ende des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a von dem ringförmigen Abschnitt 12 weg geneigt.
In dem Ankerkern 7 erstreckt sich ein Schlitz S zwischen Zähnen 13, die sich in der Umfangsrichtung nebeneinander befinden, in der Achsenrichtung durch den Ankerkern 7. In der radialen Richtung von dem Schlitz S einwärts gerichtet bilden die dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte 13a der benachbarten Zähne 13 dazwischen einen Spalt 14. Der Schlitz S weist eine Breite W1 in der Umfangsrichtung auf, und der Spalt 14 weist eine Breite W2 in der Umfangsrichtung auf. Die Breite W2 ist kleiner als die Breite W1. Jeder Spalt 14 ist ein Zwischenraum, der zwischen den flachen Flächen 13b, die in der Umfangsrichtung zueinander gerichtet sind, gebildet ist. Der Spalt 14 öffnet sich an seinen beiden entgegengesetzten Seiten in der radialen Richtung. Der Spalt 14 öffnet sich in der radialen Richtung auswärts gerichtet zu dem Inneren des Schlitzes S und öffnet sich in der radialen Richtung einwärts gerichtet zu dem Raum in dem Ankerkern 7 (d. h., dem Raum, der in der radialen Richtung von den distalen Flächen der Zähne 13 einwärts gerichtet bereitgestellt ist). Ferner öffnet sich jeder Spalt 14 auch an seinen beiden entgegengesetzten Seiten in der Achsenrichtung. Jeder Schlitz S steht durch den entsprechenden Spalt 14 mit dem Raum in dem Ankerkern 7 in Verbindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Schlitz S durch den Raum zwischen den benachbarten Zähnen 13 gebildet, und befindet er sich in der radialen Richtung außerhalb der flachen Fläche 13b. Mit anderen Worten ist der Schlitz S durch eine Schlitzbildungsfläche gebildet, die zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen von benachbarten Zähnen 13 und eine Verbindungsfläche, die die radial äußeren Seiten der Seitenflächen verbindet, umfasst. Im Besonderen ist jeder Schlitz S ein Raum, der von dem Abschnitt, welcher sich in der radialen Richtung außerhalb der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte 13a der Zähne 13, die in der Umfangsrichtung nebeneinander liegen, befindet, den entsprechenden geneigten Flächen 13c und der Innenfläche des ringförmigen Abschnitts 12, die in der radialen Richtung zwischen benachbarten Zähnen 13 einwärts gerichtet frei liegt, umgeben ist.
Wie in 4A und 4B gezeigt ist durch Abschrägen der Kanten jedes Schlitzes S an beiden axialen Enden des Schlitzes S ein abgeschrägter Abschnitt 15 gebildet. Der abgeschrägte Abschnitt 15 wird zum Beispiel durch Pressen der Kanten der Öffnungen gebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der abgeschrägte Abschnitt 15 gebogen.
Wie in 3 gezeigt ist in jeden Schlitz S ein blattartiges Isolierelement 16 eingesetzt, das aus einem isolierenden Harzmaterial gebildet ist. Das Isolierelement 16 der vorliegenden Erfindung weist eine Dicke auf, die geringer als die Hälfte der Breite W2 des Spalts 14 in der Umfangsrichtung ist. Jedes Isolierelement 16 ist so gefaltet, dass seine beiden Enden zueinander gerichtet sind. Das Isolierelement 16 ist in der Achsenrichtung in den Schlitz S eingesetzt. Das Isolierelement 16 umfasst zwei gegenüberliegende Abschnitte 16a und 16b und einen Isolier-Verbindungsabschnitt 16c. Die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b bedecken die beiden Flächen des Schlitzes S, die einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegen. Der Isolier-Verbindungsabschnitt 16c verbindet die Basisenden an der radial äußeren Seite der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, um die radial äußere Seite des Schlitzes S zu bedecken. Die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b sind in dem Spalt 14 angeordnet. Bei jedem Isolierelement 16 sind die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in der Umfangsrichtung beabstandet. Das Isolierelement 16, das in den Schlitz S eingesetzt ist, ist so geformt, dass es entlang der Innenfläche des Schlitzes S liegt und diese bedeckt. Mit anderen Worten bedeckt das Isolierelement 16 die beiden gegenüberliegenden Seitenflächen der Zähne 13, die in der Umfangsrichtung nebeneinander liegen (im Besonderen den Abschnitt, der sich in der radialen Richtung von den dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitten 13a auswärts befindet), die geneigten Flächen 13c und die Innenfläche des ringförmigen Abschnitts 12, die zwischen den benachbarten Zähnen 13 liegt und in der radialen Richtung einwärts gerichtet frei liegt (die Seitenfläche des ringförmigen Abschnitts 12, die die radial äußeren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b verbindet und in der radialen Richtung von dem Schlitz S auswärts gerichtet gelegen ist). Ferner bedecken die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in jedem Isolierelement 16 die flachen Flächen 13b des entsprechenden Spalts 14. Wie in 5 gezeigt ist das Isolierelement 16 in der Achsenrichtung länger als der Schlitz S und springt es von den beiden Enden des Schlitzes S in der Achsenrichtung auswärts vor.
Wie in 2 gezeigt ist eine Segmentwicklung 18 einer dreiphasigen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) Sternschaltung um den Ankerkern 7 gewickelt. Die Segmentwicklung 18 ist durch elektrisches Verbinden mehrerer Segmentleiter 17 gebildet. Jeder Segmentleiter 17, der durch einen Draht mit einer gleichmäßigen Querschnittform gebildet ist, ist im Wesentlichen U-förmig und umfasst zwei geradlinige Abschnitte 17a und 17b und einen Verbindungsabschnitt 17c, der die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b verbindet. Wie in 5 und 6 gezeigt erstrecken sich die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b in der Umfangsrichtung an unterschiedlichen Positionen durch die Schlitze S und sind sie in dem Schlitz S an unterschiedlichen radialen Positionen (Innen- und Außenseiten) angeordnet.
Überdies sind wie in 4 und 6 gezeigt bei dem Stator 6 der vorliegenden Erfindung in jedem Schlitz S vier geradlinige Abschnitts 17a und 17b in der radialen Richtung angeordnet. Es gibt zwei Arten von Segmentleitern 17. Bei der ersten Art sind die beiden geradlinigen Abschnitte 17a und 17b von der radial inneren Seite als erster und vierter angeordnet (der an der Außenseite in 6 veranschaulichte Segmentleiter 17x). Bei der zweiten Art sind die beiden geradlinigen Abschnitte 17a und 17b von der radial inneren Seite als zweiter und dritter angeordnet (der an der Innenseite in 6 veranschaulichte Segmentleiter 17y). Die Segmentwicklung 18 ist hauptsächlich aus den beiden Arten von im Wesentlichen U-förmigen Segmentleitern, die oben beschrieben wurden, gebildet. Doch eine besondere Art von Segmentleiter (z. B. ein Segmentleiter, der nur einen geradlinigen Abschnitt umfasst), wird als der Segmentleiter 17 verwendet, der jenen Teil der Segmentwicklung 18 bildet, die zum Beispiel zu einem Wicklungsende (Stromversorgungs-Anschlussklemme oder Nullleiter-Anschlussklemme) wird.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist der distale Teil eines jeden der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b, der sich in der Achsenrichtung durch den Schlitz S erstreckt und nach außen vorspringt, verformt (gebogen). Der verformte distale Abschnitt ist an einen anderen distalen Teil oder eine besondere Art von Segmentleiter geschweißt und damit elektrisch verbunden. Die Segmentwicklung 18 wird durch die Segmentleiter 17 gestaltet, indem die distalen Teile der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b elektrisch mit den distalen Teilen anderer geradliniger Abschnitte 17a und 17b oder besonderer Arten von Segmentleitern verbunden werden. Jeder der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b ist in ein Isolierelement 16 eingesetzt und erstreckt sich durch den Schlitz S. Der distale Teil eines jeden der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b ist in der Nähe des abgeschrägten Abschnitts 15 gebogen und wird durch das Isolierelement 16 gegen den abgeschrägten Abschnitt 15 gedrängt. In 6 sind die gebogenen distalen Teile jedes der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b gestrichelt gezeigt. Die Segmentleiter 17 sind durch die Isolierelemente 16, die zwischen dem Segmentleitern 17 und dem Ankerkern 7 angeordnet sind, elektrisch von dem Ankerkern 7 isoliert.
Wie in 1 gezeigt ist im Inneren des Stators 6 ein Rotor 21 angeordnet. Durch den Rotor 21 ist eine Drehwelle 22 eingesetzt. Der Rotor 21 ist an der Drehwelle 22 fixiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die Drehwelle 22 aus Metall (vorzugsweise nichtmagnetisch) und wird sie durch ein Lager 24, das einen unteren Abschnitt 3a des rohrförmigen Gehäuses 3 trägt, und ein Lager 25, das die vordere Endplatte 4 trägt, in der Achsenrichtung gehalten.
Der Rotor 21 ist ein Rotor vom Folgepoltyp. Wie in 7 gezeigt umfasst der Rotor 21 einen ringförmigen Rotorkern 27, der durch Stapeln von mehreren Rotorkernplatten 26, die aus Stahlplatten gebildet sind, gebildet ist. Der Rotorkern 27 ist an die Drehwelle 22 gepasst und daran fixiert.
Wie in 1, 2 und 7 gezeigt umfasst der Rotorkern 27 einen Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31, der zylinderförmig ist und an die Drehwelle 22 gepasst ist, einen Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32, der den Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 umgibt und um einen konstanten Abstand von dem Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 beabstandet ist, und Überbrückungsabschnitte 33, die den Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 und den Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32 so verbinden, dass der Abstand zwischen dem Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 und dem Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32 konstant ist.
Eine äußere Umfangsfläche des Magnetfixierungs-Rohrabschnitts 32 umfasst fünf Aussparungen 32a, die in der Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen eingerichtet sind. Jede Aussparung 32a ist von oben her gesehen fächerförmig und erstreckt sich über die gesamte Länge in der Achsenrichtung. In dem Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32 sind zwischen den Aussparungen 32a fünf ausgeprägte Pole 34 gebildet.
An jeder der fünf Aussparungen 32a, die in der Umfangsrichtung eingerichtet sind, ist ein Magnet 35 fixiert. Jeder der fünf Magnete ist 35 so angeordnet, dass seine radial innere Fläche in Bezug auf den Rotorkern 27 als ein Nordpol wirkt und seine radial äußere Fläche, die zu dem Stator 6 gerichtet ist, als ein Südpol wirkt. Als Ergebnis wirken die zu dem Stator 6 gerichteten Außenflächen der ausgeprägten Pole 34, die sich in der Umfangsrichtung neben den Magneten 35 befinden, als ein Nordpol, der sich von den Magnetpolen an den Außenflächen der Magnete 35 unterscheidet.
Die Anzahl der Zähne 13 in dem Stator 6, die durch ”Z” dargestellt ist und dem Rotor 21 der vorliegenden Ausführungsform entspricht, ist wie nachstehend beschrieben festgelegt.
Wenn die Anzahl der Magnete 35 (Magnetpolpaare) des Rotors 21 durch ”p” dargestellt ist (wobei p eine ganze Zahl größer als oder gleich zwei ist), und die Anzahl der Phasen der Segmentwicklung 18 durch ”m” dargestellt ist, kann die Anzahl ”Z” der Zähne 13 als ”Z = 2 × p × m × n” (wobei n eine natürliche Zahl ist) ausgedrückt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl ”Z” der Zähne 13 auf Basis dieser Gleichung Z = 2 × 5 (Anzahl der Magnete 35) × 3 (Anzahl der Phasen) × 2 = 60.
Die fünf Überbrückungsabschnitte 33, die den Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 und den Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32 verbinden und halten, sind in dem Rotor 21 angeordnet. Jeder Überbrückungsabschnitt 33 erstreckt sich von der Umfangsfläche des Wellenfixierungs-Rohrabschnitts 31 und ist mit einer inneren Umfangsfläche des Magnetfixierungs-Rohrabschnitts 32 verbunden. Im Besonderen ist jeder Überbrückungsabschnitt 33 an einer Stelle, die der Aussparung 32a entspricht, mit der inneren Umfangsfläche des Magnetfixierungs-Rohrabschnitts 32 verbunden. Ferner ist jeder Überbrückungsabschnitt 33 so angeordnet, dass seine in der Umfangsrichtung mittlere Position in der radialen Richtung mit einer in der Umfangsrichtung mittleren Position (Winkel) des entsprechenden Magnets 35 ausgerichtet ist. Die fünf Überbrückungsabschnitte 33 teilen den Raum, der zwischen der Umfangsfläche des Wellenfixierungs-Rohrabschnitts 31 und der Innenfläche des Magnetfixierungs-Rohrabschnitts 32 gebildet ist, in der Umfangsrichtung in fünf Teile. Zwischen dem Wellenfixierungs-Rohrabschnitt 31 und dem Magnetfixierungs-Rohrabschnitt 32 erstrecken sich fünf Leerräume 36 in der Achsenrichtung. Die Leerräume 36 weisen verglichen mit einem Rotorkernmaterial, das durch das Stapeln von Stahlplatten gebildet ist, ein kleines spezifisches Gewicht und einen geringen Magnetismus auf. Die Bildung der Leerräume 36 verringert das Gewicht des Rotorkerns 27 und folglich des Motors 1. Mit anderen Worten dient der Leerraum 36 als gering magnetischer leichtgewichtiger Abschnitt.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird bei dem oben beschriebenen Motor in dem Stator 6 ein sich drehendes Magnetfeld zur Drehung des Rotors 21 erzeugt, wenn von der Stromversorgungsschaltung in dem Schaltungsaufnahmekasten 5 ein Antriebsstrom zu der Segmentwicklung 18 geliefert wird. Dies überträgt einen Magnetfluss zwischen den Zähnen 13 und dreht den Rotor 21.
Nun wird ein Verfahren zur Herstellung des Stators 6 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden.
Zuerst wird wie in 4A und 4B gezeigt ein Abschrägungsschritt durchgeführt, um die Kanten der beiden offenen Enden in der Achsenrichtung jedes Schlitzes S abzuschrägen. Bei dem Abschrägungsschritt werden die Kanten der Öffnung an den beiden Enden in der Achsenrichtung jedes Schlitzes S abgeschrägt, um die Kante zu krümmen. Dies bildet den gebogenen abgeschrägten Abschnitt 15 an der offenen Kante jedes Schlitzes S.
Wie in 8A und 8B gezeigt wird ein Isolierelementbildungsschritt ausgeführt, um das Isolierelement 16 mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt aus einem blattartigen Isoliermaterial 41 zu bilden. Das Isoliermaterial 41 weist die Form eines tetragonalen Blatts auf. In dem Isolierelementbildungsschritt wird das Isoliermaterial 41 so gefaltet, dass seine beiden Enden zueinander gerichtet sind. Das Isolierelement 16, das aus dem Isoliermaterial 41 gebildet ist, weist einen C-förmigen Querschnitt auf, der die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zueinander gerichtet sind, und den Isolier-Verbindungsabschnitt 16c, der die Basisenden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b verbindet, umfasst.
Bei dem Isolierelement 16, das in dem Isolierelementbildungsschritt gebildet wurde, sind die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in der Dickenrichtung zueinander gerichtet und erstrecken sie sich parallel. Der Isolier-Verbindungsabschnitt 16c ist tetragonal, und die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b sind zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c rechtwinkelig. Eine Breite W3 des Isolierelements 16 (die Breite in der Richtung, in der die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b einander gegenüberliegen) ist etwas kleiner als die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S (siehe 3). Ferner ist eine Länge L3 des Isolierelements 16 (die Länge in einer parallel zu den gegenüberliegenden Abschnitten 16a und 16b und dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c verlaufenden Richtung) länger als die Länge in der Achsenrichtung des Schlitzes S. Eine Länge L4 der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in einer Richtung, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c orthogonal verläuft, ist bei der vorliegenden Ausführungsform größer als eine in 10 gezeigte radiale Länge L5 des Schlitzes S und einer radialen Länge der Zähne 13 (d. h., der Länge zwischen den Basisenden und dem distalen Teil eines Zahns 13) im Wesentlichen gleich.
Dann wird wie in 9 gezeigt ein Isolierelementeinsetzschritt ausgeführt, um das Isolierelements 16 in den Schlitz S einzusetzen. In dem Isolierelementeinsetzschritt werden die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b des Isolierelements 16, die in dem Isolierelementbildungsschritt gebildet wurden, durch zwei Spannvorrichtungen 51 und 52, die durch eine Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben werden, leicht von zwei Seiten in der Richtung, in der die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b einander gegenüberliegen, gehalten. Dies bewegt die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b zueinander und verformt gleichzeitig den Isolier-Verbindungsabschnitt 16c, um den Raum zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten 16a und 16b zu verengen. Das Isolierelement 16, das zwischen die Spannvorrichtungen 51 und 52 gefügt ist, wird aus der in dem Isolierelementbildungsschritt gebildeten Form verformt (gebogen), und eine Breite W4 wird geringer als die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S, wie in 10 gezeigt ist. Außerdem ist eine Breite W5 des Isolierelements 16 an den distalen Teilen der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b an der zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzten Seite kleiner als die Breite W2 in der Umfangsrichtung des Spalts 14.
Wie in 9 gezeigt wird das zwischen den Spannvorrichtungen 51 und 52 gehaltene Isolierelement 16 dann so angeordnet, dass es in der Achsenrichtung zu dem offenen Ende in der Achsenrichtung eines der Schlitze S angeordnet ist, so dass das Ende an dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c zu der radial äußeren Seite des Ankerkerns 7 gerichtet ist und das zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzte Ende zu der radial inneren Seite des Ankerkerns 7 gerichtet ist. In diesem Fall erstreckt sich der Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entlang der Achsenrichtung des Ankerkerns 7. Dann wird das Isolierelement 16 durch ein Werkzeug (nicht gezeigt) in Bezug auf die Spannvorrichtungen 51 und 52 entlang der Achsenrichtung des Ankerkerns 7 bewegt und von dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S entlang der Achsenrichtung des Ankerkerns 7 in den Schlitz S eingesetzt. In diesem Fall werden die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind (d. h., die radial inneren Enden der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b), aus der Achsenrichtung in den Spalt 14 eingesetzt. Wie in 10 gezeigt können die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, aus dem Spalt 14 nach außen zur Innenseite des Ankerkerns 7 vorspringen. Außerdem wird das Isolierelement 16 zwischen den Spannvorrichtungen 51 und 52 gehalten. Dadurch ist wie oben beschrieben die Breite W4 kleiner als die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S und die Breite W5 an dem Ende des Isolierelements 16, das zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt ist, kleiner als die Breite W2 in der Umfangsrichtung des Spalts 14. Somit kann das Isolierelement 16 in den Schlitz S eingesetzt werden, ohne mit den Innenflächen des Schlitzes S und den Innenflächen (d. h., den flachen Flächen 13b) des Spalts 14 in Kontakt zu treten.
Das Isolierelement 16 wird in der Achsenrichtung durch den Schlitz S geführt, bis seine beiden Seiten beide in der Achsenrichtung aus dem Schlitz S vorspringen. Dann wird das Isolierelement 16, das in jeden Schlitz S eingesetzt wurde, von der durch die Spannvorrichtungen 51 und 52 ausgeübten Klemmkraft befreit, so dass die elastische Kraft des Isolierelements 16 die gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16 in der Umfangsrichtung voneinander weg bewegt, wie in 11 gezeigt ist. Dann gelangen die Enden der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, das heißt, die radial inneren Enden der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, mit den Flächen des Spalts 14 in Kontakt. Dadurch wird das Isolierelement 16 durch die Reibungskraft zwischen den radial inneren Enden der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b und den Flächen des Spalts 14 leicht in dem Schlitz S gehalten.
Dann wird ein Isolierelementverformungsschritt ausgeführt, um das Isolierelement 16 so zu verformen, dass es sich entlang der Innenfläche des Schlitzes S erstreckt. Wie in 14 gezeigt verwendet der Isolierelementverformungsschritt ein stabförmiges Heizwerkzeug 61, das eine Querschnittforma aufweist, die etwas – um ein Ausmaß, das der Dicke des Isolierelements 16 entspricht – kleiner als die Querschnittform des Schlitzes S in einer rechtwinkelig zu der Achsenrichtung gerichteten Richtung ist. Das Heizwerkzeug 61 kann durch eine Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) entlang der Achsenrichtung des Ankerkerns 7 bewegt werden. Jedes Isolierelement 16 wird durch Einsetzen des Heizwerkzeugs 61, das auf eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt wurde, in das Isolierelement 16 so verformt, dass es entlang der Innenfläche des Schlitzes S liegt. In diesem Fall wird das Heizwerkzeug 61 von dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S bis zu einer Tiefe in den Schlitz S eingesetzt, die etwa ein Drittel des Schlitzes S umfasst. Dies verformt das Isolierelement 16 so, dass es sich der Innenfläche des Schlitzes S an einer Seite in der Achsenrichtung des Schlitzes S anpasst, und erweitert dadurch den Raum in dem Isolierelement 16 in der Umfangsrichtung.
Wie in 12A und 12B gezeigt wird ein Aufweitungsschritt durchgeführt, um ein Ende in der Achsenrichtung des Isolierelements 16, das in der Achsenrichtung aus dem Schlitz S vorspringt, aufzuweiten. In dem Aufweitungsschritt wird ein Hitzeformungswerkzeug 71, das auf eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt wurde, gegen ein Ende in der Achsenrichtung des Isolierelements 16, das aus einem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S vorspringt, gepresst. Das Hitzeformungswerkzeug 71 umfasst mehrere Hitzeformungseinheiten 72 mit Pyramidenformen, die miteinander einstückig ausgeführt sind. In 12A und 12B ist nur eine der Hitzeformungseinheiten 72 gezeigt. Ein distales Ende 72a der Hitzeformungseinheit 72 ist in Übereinstimmung mit dem Schlitz S geformt und kann in den Schlitz S eingesetzt werden. Ein Basisabschnitt der Hitzeformungseinheit 72 weist eine Breite in der Umfangsrichtung auf, die größer als die Breite des Schlitzes S in der Umfangsrichtung ist.
Ferner sind mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform dreißig) Hitzeformungseinheiten 72 in vorherbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie gleichzeitig in jeden zweiten Schlitz S eingesetzt werden können.
Wie in 12A gezeigt werden die Hitzeformungseinheiten 72, die auf eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt wurden, durch eine Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) der Hitzeformungswerkzeugs 71 in der Achsenrichtung bewegt, um mit der Innenseite der Enden in der Achsenrichtung der Isolierelemente 16, die aus den offenen Enden in der Achsenrichtung der Schlitze S vorspringen, in Kontakt zu treten. Das Ende in der Achsenrichtung jedes Isolierelements 16, das aus dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S vorspringt, ist das Ende an der Seite, in die in dem Verformungsschritt das Heizwerkzeug 61 eingesetzt wurde. Wie in 12B gezeigt wird dann jede Hitzeformungseinheit 72 gegen die Innenseite des entsprechenden Isolierelements 16 gepresst, bis das distale Ende 72a von dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S in den Schlitz S eingesetzt ist. Das Ende in der Achsenrichtung des Isolierelements 16, das aus dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S vorspringt, wird in der Umfangsrichtung gemäß der Außenform der Hitzeformungseinheit 72 aufgeweitet. Mit anderen Worten wird an einem Ende in der Achsenrichtung des Isolierelements 16, das aus dem offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S vorspringt, ein aufgeweiteter Abschnitt 44 gebildet, der in der Umfangsrichtung aufgeweitet ist.
In dem Aufweitungsschritt der vorliegenden Ausführungsform wird die Wärmeformungseinheit 72 durch die Antriebsvorrichtung in der Achsenrichtung von dem Ankerkern 7 getrennt, wenn der aufgeweitete Abschnitt 44 wie in 13A gezeigt an einem Ende in der Achsenrichtung des Isolierelements 16, das in jeden zweiten Schlitz S in der Umfangsrichtung eingesetzt ist, gebildet wurde. Dann wird die Wärmeformungseinheit 72 durch die Antriebsvorrichtung um ein Ausmaß, das einem Schlitz entspricht, in der Umfangsrichtung bewegt und werden die aufgeweiteten Abschnitte 44 durch die Wärmeformungseinheit 72 auf die gleiche Weise an Enden in der Achsenrichtung der Isolierelemente 16, die in die verbleibenden Schlitze S eingesetzt sind, gebildet, wie in 13B gezeigt ist.
Dann wird wie in 15 gezeigt ein Leitereinsetzschritt ausgeführt, um mehrere Segmentleiter 17 aus der Achsenrichtung in die Isolierelemente 16 in den Schlitzen S einzusetzen. In dem Leitereinsetzschritt werden zwei geradlinige Abschnitte 17a und 17b jedes Segmentleiters 17 in zwei Schlitze S eingesetzt, die in der Umfangsrichtung um eine vorherbestimmte Anzahl von Schlitzen S beabstandet sind. Die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b werden von dem aufgeweiteten Abschnitt 44 in die Isolierelemente 16 eingesetzt. Der Segmentleiter 17 wird in Bezug auf den Ankerkern 7 entlang der Achsenrichtung des Ankerkerns 7 bewegt, bis die distalen Teile der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b aus den entsprechenden Schlitzen S von dem anderen offenen Ende in der Achsenrichtung (d. h., der zu den aufgeweiteten Abschnitten 44 entgegengesetzten Öffnung) vorspringen.
Als nächstes wird ein Biegeschritt ausgeführt, um die distalen Teile der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b, die aus den anderen offenen Enden in der Achsenrichtung der Schlitze S vorspringen, in der Umfangsrichtung zu biegen. Wie in 5 gezeigt werden die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b in dem Biegeschritt gegen den abgeschrägten Abschnitt 15 geschoben und in der Nähe des abgeschrägten Abschnitts 15, der an der Kante des anderen offenen Endes in der Achsenrichtung des Schlitzes S eingerichtet ist, in der Umfangsrichtung gebogen. Das Biegen des distalen Teils eines jeden der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b in der Umfangsrichtung ordnet den distalen Teil der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b für eine Verbindung neben anderen geradlinigen Abschnitten 17a und 17b an.
Dann wird ein Verbindungsschritt ausgeführt, um die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b elektrisch zu verbinden. In dem Verbindungsschritt werden die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b geschweißt und elektrisch mit einem anderen geradlinigen Abschnitt 17a und 17b verbunden. Dies bildet die Segmentwicklung 18 aus den mehreren Leitern 17 und stellt den Stator 6 fertig.
Nun werden die Vorteile des Verfahrens zur Herstellung des Stators nach der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Das Isolierelement 16, das in dem Isolierelementbildungsschritt gebildet wird, weist einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt auf. Somit können die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, das heißt, die Enden an der Öffnung des C-förmigen Isolierelements 16, leicht proximal zueinander angeordnet werden. Entsprechend kann die Breite in der Dickenrichtung der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in dem Isolierelementeinsetzschritt leicht verringert werden, während die Breite des Isolierelements 16 an der zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzten Seite verringert wird. Dies gestattet leicht, dass das Isolierelement 16 so verformt (gebogen) wird, dass es schmäler als die Breite des Schlitzes S in der Umfangsrichtung wird.
Die wie oben beschriebene vorliegende Erfindung weist die nachstehend beschriebenen Vorteile auf.

(1) Das Isolierelement 16, das in dem Isolierelementbildungsschritt gebildet wird, weist einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt auf. Dadurch werden die Enden (distalen Teile) der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, das heißt, die Enden der C-förmigen Öffnungsseite, leicht zueinander hin und voneinander weg bewegt. Entsprechend kann die Breite des Isolierelements 16 in der Dickenrichtung an den gegenüberliegenden Abschnitten 16a und 16b leicht verringert werden, während die Breite an dem Ende des Isolierelements 16, das zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt ist, verringert wird. Dadurch kann das Isolierelement 16 leicht so verformt (gebogen) werden, dass es schmäler als die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S wird. Somit wird beim Einsetzen des Isolierelements 16 in den Schlitz S in dem Isolierelementeinsetzschritt ein Kontakt des Isolierelements 16 mit der Innenfläche des Schlitzes S unterdrückt. Als Ergebnis wird eine Beschädigung des Isolierelements 16 unterdrückt. Dies stellt die Isolierung zwischen dem Segmentleiter 17 und dem Ankerkern 7 selbst dann sicher, wenn das Isolierelement 16 aus dem Isoliermaterial 41 gebildet ist, das dünn ist. Ferner verringert das Isolierelement 16 die Besetzungsrate nicht, da in dem Schlitz S kein Abschnitt gebildet wird, in dem das Isolierelement 16 überlappt. Entsprechend wird eine Verringerung der Besetzungsrate unterdrückt, während die Isolierung zwischen dem Segmentleiter 17 und dem Ankerkern 7 sichergestellt wird.
(2) In dem Leitereinsetzschritt wird der Segmentleiter 17 durch Einsetzen des Segmentleiters 17 von dem aufgeweiteten Abschnitt 44 leicht in das Isolierelement 16 eingesetzt. Dadurch wird unterdrückt, dass das Isolierelement 16 durch die distalen Enden der geradlinigen Abschnitte 17a und 17b beschädigt wird. Dies gestattet eine Verringerung der Dicke des Isolierelements 16.
(3) In dem Abschrägungsschritt wird die Abschrägungsbearbeitung an den Kanten der beiden offenen Enden in der Achsenrichtung, des Schlitzes S vorgenommen, so dass eine Beschädigung des Isolierelements 16 durch die Kanten der beiden Öffnungen in der Achsenrichtung des Schlitzes S selbst dann unterdrückt wird, wenn das Isolierelement 16 in dem anschließenden Isolierelementeinsetzschritt an den Kanten gerieben wird. Dies gestattet eine Verringerung der Dicke des Isolierelements 16.
(4) Wenn das Isolierelement 16 in dem Verformungsschritt entlang der Innenfläche des Schlitzes S verformt wird, wird der Raum in dem Isolierelement 16 in der Umfangsrichtung erweitert. Dies erleichtert das Einsetzen des Segmentleiters 17 in das Innere des Isolierelements 16 noch mehr und unterdrückt Beschädigungen des Isolierelements 16 durch das distale Ende des Segmentleiters 17 noch mehr. Dies gestattet ebenfalls eine Verringerung der Dicke des Isolierelements 16.
(5) Nachdem das Isolierelement 16 in dem Isolierelementeinsetzschritt in den Schlitz S eingesetzt wurde, werden die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b (d. h., die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind) in den Spalt 14 eingesetzt. Das Isolierelement 16 bedeckt die Innenfläche des Schlitzes S zur Gänze, wenn die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b dann, wenn das Isolierelement 16 in dem Verformungsschritt entlang der Innenfläche des Schlitzes S verformt wird, in dem Spalt 14 angeordnet sind. Entsprechend wird der Bereich, in dem die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b nach dem Verformungsschritt angeordnet werden können, in der radialen Richtung breiter, wenn die radiale Länge L1 der distalen Fläche (d. h., der flachen Fläche 13b) des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a wie bei der vorliegenden Ausführungsform länger als das Vorsprungsausmaß L2 in der Umfangsrichtung des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitt 13a ist. Somit kann die Abmessungsgenauigkeit der Länge (d. h., der Länge L4) zwischen dem Ende des Isolier-Verbindungsabschnitts 16c und den zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzten Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in dem Isolierelement 16 verringert werden. Das verringert die Herstellungskosten des Stators 6.
(6) Da die Wicklung (Segmentwicklung 18) durch die Segmentleiter 17 gebildet ist, kann die Besetzungsrate erhöht werden. Als Ergebnis kann die Größe des Motors 1 pro Ausgangsleistung verringert werden. Ferner sind die Kanten der beiden offenen Enden in der Achsenrichtung des Schlitzes S abgeschrägt, um den abgeschrägten Abschnitt 15 zu bilden. Dadurch wird eine Beschädigung des Isolierelements 16, das zwischen den geradlinigen Abschnitten 17a und 17b und den Kanten des Schlitzes S gehalten wird, unterdrückt, wenn die geradlinigen Abschnitte 17a und 17b des Segmentleiters 17 in der Umfangsrichtung gebogen werden.
(7) In dem Stator 6 gestattet das blattartige Isolierelement 16, dass sich die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, das heißt, die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, leicht zueinander und voneinander weg bewegen. Entsprechend wird die Breite des Isolierelements 16 in der Dickenrichtung der gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b leicht verengt, während die Breite zwischen den Enden des Isolierelements 16, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, verengt wird. Dadurch wird das Isolierelement 16 leicht so verformt (gebogen), dass es schmäler als die Breite in der Umfangsrichtung des Schlitzes S wird. Dies unterdrückt einen Kontakt des Isolierelements 16 mit der Innenfläche des Schlitzes S, wenn das Isolierelement 16 in den Schlitz S eingesetzt wird. Als Ergebnis wird eine Beschädigung des Isolierelements 16 unterdrückt und die Isolierung zwischen dem Segmentleiter 17 und dem Ankerkern 7 selbst dann sichergestellt, wenn das Isolierelement 16 dünn ist. Ferner wird eine Verringerung der Besetzungsrate durch das Isolierelement 16 unterdrückt, da in dem Schlitz S kein Abschnitt gebildet ist, in dem das Isolierelement 16 überlappt. Entsprechend wird die Verringerung der Besetzungsrate unterdrückt, während die Isolierung zwischen dem Segmentleiter 17 und dem Ankerkern 7 sichergestellt wird.

In dem Stator 6 bedeckt das Isolierelement 16 die Innenfläche des Schlitzes S zur Gänze, wenn die radial inneren Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in dem Spalt 14 angeordnet sind. Entsprechend wird der Bereich, in dem die Enden an der radial inneren Seite der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in jedem Isolierelement 16 angeordnet werden können, in der radialen Richtung breiter, wenn die radiale Länge L1 der distalen Fläche (d. h., der flachen Fläche 13b) des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a wie bei der vorliegenden Ausführungsform länger als das Vorsprungsausmaß L2 in der Umfangsrichtung des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a ist. Dadurch kann die Abmessungsgenauigkeit der radialen Länge der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b verringert werden. Dies verringert die Herstellungskosten des Stators 6.

(8) Der Motor 1 umfasst den Rotor 21 vom Folgepoltyp. Dies verringert die Anzahl der Magnete 35, die mit dem Rotor 21 gekoppelt sind, auf die Hälfte. Entsprechend werden die Herstellungskosten des Motors 1 verringert. Ferner umfasst der Rotor 21 Leerräume 36. Dies verringert das Gewicht des Rotors 21, und der gesamte Motor 1 wird leichter.
(9) Wenn die Klemmkraft der Spannvorrichtungen 51 und 52, die das Isolierelement 16 in dem Isolierelementeinsetzschritt verformen, beseitigt wird, wird das Isolierelement 16 elastisch in seine ursprüngliche Form zurückgebracht und bewegen sich die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b in der Umfangsrichtung voneinander weg. Dadurch werden die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b jedes Isolierelements 16 in der Umfangsrichtung beabstandet und treten sie mit den Innenflächen (d. h., den flachen Flächen 13b) des entsprechenden Spalts 14, der in der Umfangsrichtung enger als die Breite W1 des Schlitzes S in der Umfangsrichtung ist, in Kontakt. Wenn die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die in den Spalt 14 eingesetzt sind, mit den Innenflächen des Spalts 14 in Kontakt treten, widersteht das Isolierelement 16 einer Bewegung in Bezug auf den Ankerkern 7. Dies behält das Isolierelement 16 leicht in einem im Inneren des Schlitzes S angeordneten Zustand. Entsprechend wird der Schritt, der nach dem Isolierelementeinsetzschritt ausgeführt wird, leicht ausgeführt.
(10) Wenn wie bei dem Stand der Technik ein rohrförmiges Isolierelement in den Schlitz eingesetzt wird, muss das rohrförmige Isolierelement eine hohe Abmessungsgenauigkeit aufweisen. Im Gegensatz dazu werden bei dem Isolierelement 16 der vorliegenden Ausführungsform die Enden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, in den Spalt 14, der sich zu dem Schlitz S und der radial inneren Seite des Ankerkerns 7 öffnet, eingesetzt. Dies gestattet, dass die Abmessungsgenauigkeit der radialen Länge des Isolierelements 16 verringert werden kann und die Abmessungstoleranz vergrößert werden kann. Als Ergebnis können die Herstellungskosten des Stators 6 weiter verringert werden.
(11) In dem Isolierelementeinsetzschritt werden die Enden (die distalen Teile) der beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b des Isolierelements 16, die zu dem Isolier-Verbindungsabschnitt 16c entgegengesetzt sind, in den Spalt 14 eingesetzt. Der Spalt 14 öffnet sich zu dem Schlitz S und der radial inneren Seite. Mit anderen Worten ist der Spalt 14 mit dem entsprechenden Schlitz S verbunden und öffnet er sich zu der radial inneren Seite des Ankerkerns 7. Entsprechend kann das Isolierelement 16 selbst dann leicht in den Schlitz S eingesetzt werden, wenn die Länge in der radialen Richtung (der radialen Richtung des Ankerkerns 7) des Isolierelements 16 beim Biegen des Isolierelements 16 zunimmt.

Fachleuten sollte offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen bestimmten Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Im Besonderen sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst der Rotor 21 die Leerräume 36, doch muss er die Leerräume 36 nicht umfassen. Der Rotor 21 ist nicht auf den Rotor vom Folgepoltyp beschränkt. Zum Beispiel kann der Rotor 21 ein Rotor sein, in dem ein Nordpolmagnet und ein Südpolmagnet abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Ferner kann der Rotor 21 ein Rotor von dem Typ mit eingebetteten Magneten sein, bei dem für jeden Magnetpol ein Magnet in den Rotorkern eingebettet ist. Die Anzahl der Magnete 35 des Rotors 21 ist nicht auf fünf beschränkt und kann wie erforderlich geändert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der in den Schlitz S eingesetzte Leiter der im Wesentlichen U-förmige Segmentleiter 17, der die Segmentwicklung 18 bildet. Doch der in den Schlitz S eingesetzte Leiter ist nicht auf den Segmentleiter 17 beschränkt, sondern kann ein Leiters ein, der aus einem Kupferdraht oder dergleichen besteht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die radiale Länge L1 der distalen Fläche (d. h., der flachen Fläche 13b) des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a länger als das Vorsprungsausmaß L2 in der Umfangsrichtung des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a. Doch die radiale Länge L1 der distalen Fläche des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a kann geringer als das Vorsprungsausmaß L2 in der Umfangsrichtung des dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitts 13a oder diesem gleich sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Verformungsschritt nach dem Isolierelementeinsetzschritt ausgeführt. Dann wird der Aufweitungsschritt ausgeführt. Doch die beiden gegenüberliegenden Abschnitte 16a und 16b des Isolierelements sind nach dem Isolierelementeinsetzschritt in der Umfangsrichtung beabstandet. Dies gestattet das Einsetzen des Segmentleiters 17. Daher müssen der Verformungsschritt und der Aufweitungsschritt nicht notwendigerweise ausgeführt werden. Alternativ kann wie erforderlich nur einer aus dem Verformungsschritt und dem Aufweitungsschritt ausgeführt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Aufweitungsschritt nach dem Verformungsschritt ausgeführt, doch kann er vor dem Verformungsschritt ausgeführt werden, sofern der Isolierelementeinsetzschritt ausgeführt wurde. Der Aufweitungsschritt muss nicht notwendigerweise ausgeführt werden.
In dem Abschrägungsschritt der oben beschriebenen Ausführungsform wird der abgeschrägte Abschnitt 15 an jeder Kante der beiden in der Achsenrichtung offenen Enden des Schlitzes S gebildet. Doch der abgeschrägte Abschnitt 15 kann an der Kante von nur einem der beiden in der Achsenrichtung offenen Enden des Schlitzes S gebildet werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Abschrägungsschritt vor dem Isolierelementbildungsschritt ausgeführt. Doch der Abschrägungsschritt kann zu jeder beliebigen Zeit ausgeführt werden, solange er vor dem Isolierelementeinsetzschritt stattfindet. Der Abschrägungsschritt muss nicht notwendigerweise ausgeführt werden.
In dem Verformungsschritt der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Heizwerkzeug 61 von dem einen offenen Ende in der Achsenrichtung des Schlitzes S bis zu der Tiefe von etwa einem Drittel des Schlitzes S eingesetzt. Doch in dem Verformungsschritt ist das Ausmaß, um das das Heizwerkzeug 61 in den Schlitz S eingesetzt wird, nicht beschränkt. Zum Beispiel kann das Heizwerkzeug 61 so durch den Schlitz S eingesetzt werden, dass es sich aus dem Schlitz S erstreckt.
In dem Isolierelementeinsetzschritt der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Isolierelement 16 so gebogen, dass es schmäler als die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S wird. Doch in dem Isolierelementeinsetzschritt kann das Isolierelement 16 so gebogen werden, dass es die gleiche Breite wie die Breite W1 in der Umfangsrichtung des Schlitzes S aufweist.
Die Form des Isolierelements 16, das in dem Isolierelementbildungsschritt gebildet wird, ist nicht auf die Form der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, solange sie einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist. Hier bezieht sich der Ausdruck ”im Wesentlichen C-förmiger Querschnitt” auf eine Querschnittform des Isolierelements, die zwei gegenüberliegende Abschnitte, welche zueinander gerichtet sind, und einen Isolier-Verbindungsabschnitt, der die Enden der beiden zueinander gerichteten gegenüberliegenden Abschnitte verbindet, umfasst. Dies beinhaltet zum Beispiel einen U-förmigen Querschnitt. Entsprechend kann das Isolierelement 16 zum Beispiel so gebildet werden, dass die Beabstandung zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten 16a und 16b umso breiter wird, je weiter weg sich der Isolier-Verbindungsabschnitt 16c befindet.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst der Ankerkern 7 sechzig Schlitze S in der Umfangsrichtung, da er sechzig Zähne 13 aufweist. Doch die Anzahl der Zähne 13 (die Anzahl der Schlitze S) kann wie erforderlich geändert werden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sollen als erläuternd und nicht als beschränkend betrachtet werden, und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Gleichwertigkeit der beiliegenden Ansprüche abgewandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-308314 [0003, 0004, 0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stators (6), wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Vorbereiten eines Ankerkerns (7), der mehrere Schlitze (S), die entlang einer Umfangsrichtung eingerichtet sind, und mehrere Spalte (14), die jeweils von den Schlitzen (S) in einer radialen Richtung einwärts eingerichtet sind, umfasst, wobei sich jeder der Schlitze (S) in einer Achsenrichtung durch den Ankerkern (7) erstreckt, jeder der Spalte (14) mit dem entsprechenden der Schlitze (S) verbunden ist und sich in der radialen Richtung von dem Ankerkern (7) einwärts öffnet, und jeder der Spalte (14) eine Breite (W2) in der Umfangsrichtung aufweist, die geringer als jene der Schlitze (S) ist; Bilden eines Isolierelements (16) aus einem blattartigen Isoliermaterial, wobei das Isolierelement (16) zwei gegenüberliegende Abschnitte (16a, 16b), die einander gegenüberliegen, und einen Isolier-Verbindungsabschnitt (16c), der die Basisenden der beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) verbindet, umfasst; Verformen des Isolierelements (16), um die beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) so zueinander zu bewegen, dass eine Breite (W4) des Isolierelements (16) geringer als die Breite (W1) der Schlitze (S) in der Umfangsrichtung oder dieser gleich wird; Einsetzen des Isolierelements (16), das verformt ist, aus der Achsenrichtung des Ankerkerns (7) in jeden der Schlitze (S), während distale Teile der beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) aus der Achsenrichtung in den entsprechenden Spalt (14) eingesetzt werden, wodurch eine Innenfläche eines jeden der Schlitze mit dem Isolierelement (16) bedeckt wird; und derartiges Einsetzen eines Leiters (17), der eine Wicklung (18) bildet, aus der Achsenrichtung in jeden der Schlitze (S), dass er sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Abschnitten (16a, 16b) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines aufgeweiteten Abschnitts (44) durch Aufweiten eines Abschnitts des Isolierelements (16), das aus jedem der Spalte (14) in der Achsenrichtung des Ankerkerns (17) vorspringt, in der Umfangsrichtung des Ankerkerns (7) nach dem Schritt des Einsetzens des Isolierelements (16), wobei der Leiter (17) von dem aufgeweiteten Abschnitt (44) her zwischen die beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt des Abschrägens einer offenen Kante des Schlitzes (S) in der Achsenrichtung des Ankerkerns (7) vor dem Schritt des Einsetzens des Isolierelements (16).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Schritt des Verformens des Isolierelements (16), das in jeden der Schlitze (S) eingesetzt ist, entlang der Innenfläche des Schlitzes (S) vor dem Schritt des Einsetzens des Leiters (17).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkern (7) einen ringförmigen Abschnitt (12) und mehrere Zähne (13), die sich von dem ringförmigen Abschnitt (12) in der radialen Richtung einwärts erstrecken, umfasst, jeder der Zähne (13) einen distalen Teil umfasst, von dem zwei dem Rotor gegenüberliegende Abschnitte (13a) in der Umfangsrichtung vorspringen, jeder der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a) eine distale Fläche (13b) umfasst, benachbarte Zähne (13) dazwischen einen der Schlitze (S) definieren, die distalen Flächen (13b) der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a), die einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegen, dazwischen einen der Spalte (14) definieren, und eine Länge (L1) der distalen Fläche (13b) in der radialen Richtung größer als ein Vorsprungsausmaß (L2) eines jeden der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a) in der Umfangsrichtung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (17) ein im Wesentlichen U-förmiger Segmentleiter (17) ist, der zwei geradlinige Abschnitte (17a, 17b) und einen Verbindungsabschnitt (17c), der die geradlinigen Abschnitte (17a, 17b) verbindet, umfasst, und die beiden geradlinigen Abschnitte (17a, 17b) des Segmentleiters (17) in dem Schritt des Einsetzens des Leiters (17) in verschiedene der Schlitze (S) eingesetzt werden, die in der Umfangsrichtung getrennt sind.
Stator, gekennzeichnet durch: einen Ankerkern (7), der einen ringförmigen Abschnitt (12) und mehrere Zähne (13), die sich in einer radialen Richtung von dem ringförmigen Abschnitt (12) einwärts erstrecken, umfasst, wobei jeder der Zähne (13) einen distalen Teil umfasst, von dem zwei dem Rotor gegenüberliegende Abschnitte (13a) in einer Umfangsrichtung vorspringen, jeder der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a) eine distale Fläche (13b) umfasst, die distale Fläche (13b) eine Länge (L1) in der radialen Richtung aufweist, die größer als eine Vorsprungslänge (L2) der dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a) in einer Umfangsrichtung ist, zwischen jenen der Zähne (13), die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, ein Schlitz (S) gebildet ist, eine Schlitzbildungsfläche den Schlitz (S) bildet und in den Zähnen (13), die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, zwei Seitenflächen, die zueinander gerichtet sind, sowie eine Verbindungsfläche, die äußere Enden der Seitenflächen in der radialen Richtung verbindet, umfasst, von jedem der Schlitze (S) ein Spalt (14) zwischen den distalen Flächen (13b) der entsprechenden dem Rotor gegenüberliegenden Abschnitte (13a), die in der Umfangsrichtung zueinander gerichtet sind, in der radialen Richtung einwärts gebildet ist, der Spalt (14) mit dem entsprechenden Schlitz (S) verbunden ist und sich von dem Ankerkern (7) in der radialen Richtung einwärts öffnet, der Spalt (14) eine Breite (W2) in der Umfangsrichtung aufweist, die geringer als eine Breite (W1) des Schlitzes (S) in der Umfangsrichtung ist; mehrere Isolierelemente (16), die jeweils die Schlitzbildungsfläche bedecken, wobei jedes der Isolierelemente (16) blattförmig ist und zwei gegenüberliegende Abschnitte (16a, 16b) und einen Isolier-Verbindungsabschnitt (16c) umfasst, die beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) jeweils die beiden Seitenflächen bedecken, der Isolier-Verbindungsabschnitt (16c) Basisenden, die sich an Außenseiten der beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) in der radialen Richtung befinden, verbindet und die Verbindungsfläche bedeckt, und die beiden gegenüberliegenden Abschnitte (16a, 16b) distale Teile umfassen, die sich in der radialen Richtung einwärts befinden und in dem Spalt (14) angeordnet sind; und mehrere Leiter (17), die eine Wicklung (18) bilden, wobei jeder der Leiter (17) in einen entsprechenden der Schlitze (S) zwischen den beiden gegenüberliegenden Abschnitten (16a, 16b) eingesetzt ist.
Motor, gekennzeichnet durch den Stator (6) nach Anspruch 7; und einen Rotor (21) vom Folgepoltyp, der in dem Stator (6) angeordnet ist, wobei der Rotor (21) einen ringförmigen Rotorkern (12) und mehrere Magnete (35), die an dem Rotorkern (12) fixiert sind, umfasst, die Magnete (35) den gleichen Magnetismus aufweisen, und der Rotor (21) einen gering magnetischen leichtgewichtigen Abschnitt (36) mit einem spezifischen Gewicht und einem Magnetismus, die geringer als jene eines den Rotorkern (12) bildenden Rotorkernmaterials sind, umfasst.