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HINTERGRUND
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1 Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns für drehende elektrische Maschinen; das Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, einen Statorkern für einen Alternator in Fahrzeugen herzustellen.
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2 Beschreibung der verwandten Technik
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Herkömmlicher Weise wird ein erstes Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns einer drehenden elektrischen Maschine verwendet. Das erste Verfahren umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte: (1) Ausstanzen von ringförmigen Blechen, die Zähne und Schlitze aufweisen, die an ihrem radial inneren Umfang ausgebildet sind, aus einem magnetischen Blech (z. B. Stahlblech); und (2) Laminieren der ringförmigen Bleche in einer hohlen zylindrischen Form, um einen laminierten Kern zu erhalten (d. h. Statorkern).
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In den letzten Jahren hat ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns einer drehenden elektrischen Maschine das erste Verfahren aus Gründen von weniger Materialausschuss zunehmend ersetzt, und mit dem zweiten Verfahren kann eine höhere Produktionsrate als mit dem ersten Verfahren erzielt werden. Das zweite Verfahren umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte: (1) Ausbilden von Zähnen und Schlitzen in einer lateralen Seite in einem Streifen eines Kernblechs durch ausstanzen; und (2) schraubenförmiges (oder spiralförmiges) Wickeln des Streifens während die schraubenförmig gewickelten Schleifen oder Schichten des Streifens in eine hohle zylindrische Form laminiert werden, um einen laminierten Kern zu erlangen (d. h. Statorkern).
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Das größte Problem bei der Anwendung des zweiten Verfahrens zum Herstellen eines Statorkerns besteht darin, den Rundlauf des resultierenden Statorkerns sicher zu stellen, wenn der Streifen des Kernblechs schraubenförmig gewickelt wird, wobei die eine laterale Seite (d. h. die laterale Seite, in der die Zähne und Schlitze ausgebildet sind) radial innen liegt und zeitgleich die schraubenförmigen Wicklungsschleifen des Streifens in der hohlen zylindrischen Form laminiert werden.
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Um das oben genannte Problem zu lösen offenbart beispielsweise die
japanische ungeprüfte Patentanmeldung JP 2009-081973 eine Technik zum schraubenförmigen Wickeln des Streifens der Kernblechs während eine äußere Umfangskante eines Jochabschnitts des Streifens an der anderen späteren Seite gewalzt und dabei verjüngt wird.
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Gemäß der Technik wird insbesondere ein Paar von konischen Reduzierungswalzen (oder Rollen) eingesetzt; die zwei Reduzierungswalzen verjüngen sich in entgegengesetzten Richtungen, sodass sie einen Keilförmigen Spalt zwischen sich definieren. Der Jochabschnitt des Steifens des Kernblechs, der auf der gegenüberliegenden Seite zu den Zähnen und Schlitzen in der lateralen Richtung (oder Breitenrichtung) des Streifens ausgebildet ist, läuft zwischen diesem Paar der Reduzierungswalzen durch. Demzufolge wird die äußere Umfangskante des Jochabschnitts durch das Paar der Reduzierungswalzen von beiden Seiten derselben in der Dickenrichtung des Streifens gewalzt, wodurch diese nach außen hin in der lateralen Richtung verjüngt wird.
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Mit der oben genannten Technik wird die äußere Umfangskante des Jochabschnitts in der Längsrichtung des Streifens ausgedehnt (d. h. die Umlaufrichtung der resultierenden schraubenförmig gewickelten Schleife des Streifens) was dazu führt, dass der Streifen einfach nach innen gekrümmte werden kann und dadurch wird das schraubenförmige Wickeln des Steifens erleichtert. Es ist demzufolge möglich eine perfekte hohle zylindrische Form des Statorkerns zu erlangen.
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Allerdings bestehen bei der oben genannten Technik die folgenden Bedenken.
- (1) Um eine längere Umfangslänge des Streifens des Kernblechs auf der Jochabschnittseite sicherzustellen und dadurch das Wickeln des Streifens zu erleichtern, ist es erforderlich, eine größere radiale Breite der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts, die verjüngt werden soll, einzustellen, wodurch die Umfangslänge der äußeren Umfangskante durch das Walzen ausgedehnt wird. Allerdings bewirkt dies, dass jede der Schleifen (oder Schichten des resultierenden laminierten Kerns) an der äußeren Umfangskante dünner wird, wodurch die äußere Umfangskante empfindlich gegenüber äußeren Krafteinwirkungen wird.
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Darüber hinaus werden, wie in der oben genannte Patentschrift beschrieben ist, zur Laminierung des Kerns weitere Prozesse durchgeführt, die umfassen: einen Schweißprozess zum gemeinsamen Fixieren der Schleifen des laminierten Kerns; und ein Abstreckziehen, damit die äußere Umfangsoberfläche des laminierten Kerns eine perfekte zylindrische Form aufweist. Allerdings können die äußeren Umfangskanten der Schleifen des laminierten Kerns, die dünner und somit empfindlich gegenüber äußerer Krafteinwirkung geworden sind, wie obenstehend beschrieben ist, während der Förderung des laminierten Kerns zur Aufnahme der weiteren Prozesse deformiert (oder verzogen) werden, oder sogar brechen. Ferner kann es an der dünneren äußeren Umfangskante der Schleifen des laminierten Kerns schwierig werden, den Schweißprozess mit hoher Qualität durchzuführen. Ferner können die äußeren Umfangskanten der Schleifen des laminierten Kerns ebenso während des Abstreckziehenprozess deformiert werden oder sogar brechen.
- (2) Die äußere Umfangskante des Jochabschnitts wird durch das Walzen nicht nur in der Umlaufrichtung (der Längsrichtung des Streifens) ausgedehnt, sondern ebenso in der radialen Richtung (der lateralen Richtung des Streifens). Demzufolge kann die äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns eine unregelmäßige Form aufweisen, wodurch ein Abstreckziehen der äußeren Umfangsoberfläche in eine perfekte zylindrische Form bei dem Abstreckziehenprozess schwierig wird.
- (3) In vielen Fällen sind zur Verwendung des Statorkerns als Teil eines Gehäuses der drehenden elektrischen Maschine in der äußeren Umfangsoberfläche des Statorkerns in Umfangsabständen von beispielsweise 90°Grad Einschnitte (oder Vertiefungen) ausgebildet, um zu ermöglichen, dass sich Durchgangbolzen jeweils durch die Ausschnitte erstrecken, um den Statorkern zwischen einem Paar von Gehäuseteilen zu fixieren. Darüber hinaus werden in solchen Fällen die Einschnitte allgemein beim Ausstanzen an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts des Streifens des Kernblechs ausgebildet bevor der Streifen schraubenförmig gewickelt wird. Mit den Einschnitten, die an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts ausgebildet sind, kann demzufolge eine Welligkeit des Steifens während dem Walzen der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts auftreten.
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Des Weiteren wird insbesondere während dem Walzen der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts der Streifen des Kernblechs mit einer Walzlast gefördert, die auf der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts aufgebracht wird. Demzufolge kann die Last pro Flächeneinheit in der Umgebung der Einschnitte übermäßig groß werden, wodurch eine Welligkeit des Streifens auftritt.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat durch verschiedene Experimente und Forschung herausgefunden, dass es möglich ist, einen Streifen eines Kernblechs schraubenförmig zu wickeln während der Streifen sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang desselben korrigiert wird, wodurch ein Statorkern erlangt wird, der einen hohen Rundlauf, eine hohe Festigkeit und einen hohe Qualität aufweist.
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Es ist daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, einen Statorkern für eine drehende elektrischen Maschine mit einem Streifen eines Kernblechs unter Verwendung einfacher Produktionsausstattung und zu niedrigen Kosten herzustellen, während ein hoher Rundlauf, eine hohe Festigkeit und eine hohe Qualität des Statorkerns sichergestellt werden.
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Gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform wird ein erstes Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns einer drehenden elektrischen Maschine bereitgestellt. Das erste Verfahren umfasst: (1) Einen ersten Schritt zum Ausbilden eines Steifens eines Kernblechs, wobei der Streifen eine Mehrzahl von Zähnen und eine Mehrzahl von Schlitzen, die auf einer lateralen Seite ausgebildet sind, und einen Jochabschnitt, der auf der anderen Lateralen Seite ausgebildet ist, aufweist, wobei die Zähne abwechselnd mit den Schlitzen in einer Längsrichtung des Streifens ausgebildet sind, und der Jochabschnitt alle Zähne und Schlitze verbindet; und (2) einen zweiten Schritt zum schraubenförmigen Wickeln des Streifens des Kernblechs entlang eines vorbestimmten Wicklungswegs, bei dem der Jochabschnitt an der radialen Außenseite angeordnet ist, während die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Streifens laminiert werden, um einen hohlen zylindrischen laminierten Kern auszubilden. Ferner wird der Streifen des Kernblechs in dem zweiten Schritt durch ein Biegemittel bei einer Förderung in der Längsrichtung des Streifens gebogen. Das Biegemittel umfasst wenigstens eine Walzengruppe. Die Walzengruppe umfasst eine erste Walze, die auf der radialen Innenseite des Wicklungswegs angeordnet ist, und ein Paar von zweiten Walzen, die auf der radialen Außenseite des Wicklungswegs angeordnet sind, sodass die erste Walze in der Längsrichtung des Streifens dazwischen eingefügt ist. Das Biegen des Streifens des Kernblechs wird somit ein einer solchen Dreipunktbiegungsweise vorgenommen, dass ein innerer Umfang des Streifens an die erste Walze gepresst wird während ein äußerer Umfang des Streifens an die beiden zweiten Walzen gepresst wird, die sich in einer entgegensetzten Richtung zu der ersten Walze drehen.
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Mit dem oben genannten ersten Verfahren ist es möglich, den Statorkern unter Verwendung einfacher Ausstattung und zu niedrigen Kosten herzustellen, während ein hoher Rundlauf, eine hohe Festigkeit und eine hohe Qualität des Statorkerns sichergestellt werden.
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Bei dem ersten Verfahren kann das Biegemittel vorzugsweise erste und zweite Walzengruppen umfassen, die entlang des Wicklungswegs in Serie angeordnet sind. Jede der ersten und zweiten Walzengruppe kann eine erste Walze und ein Paar von zweiten Walzen umfassen, wie obenstehend beschrieben ist. In diesem Fall wird in dem zweiten Schritt der Streifen des Kernblechs jeweils durch die erste und zweite Walzengruppe des Biegemittels in zwei Stufen gebogen.
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Ferner können bei dem oberen Fall die Walzen der ersten Walzengruppe derart angeordnet sein, dass sie einen ersten Bogenlauf für den Wicklungsweg einstellen. Die Walzen der zweiten Walzengruppe können so angeordnet sein, dass sie einen zweiten Bogenlauf für den Wicklungsweg einstellen. Der zweite Bogenlauf ist vorzugsweise kleiner als der erste Bogenlauf.
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Bei den ersten Verfahren weisen die ersten und zweiten Walzen jeweils V-förmige Nuten auf, die in der Walzenoberfläche derselben entlang ihrer jeweiligen Umlaufrichtungen ausgebildet sind. Bei dem zweiten Schritt wird der innere Umfang des Streifens des Kernblechs an der ersten Walze in die V-förmige Nut der ersten Walze gepresst während der äußere Umfang des Streifens an der zweiten Walzen in die V-förmigen Nuten der zweiten Walzen gepresst wird.
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Bei dem ersten Verfahren kann das Biegemittel vorzugsweise ein Walzmittel umfassen, um den Jochabschnitt des Streifens des Kernblechs zu Walzen und dabei einen verjüngten Abschnitt an einer äußeren Umfangskante des Jochabschnitts auszubilden. In diesen Fall wird bevorzugt, dass in dem zweiten Schritt der Streifen des Kernblechs durch ein Biegemittel in der Dreipunktbiegeweise gebogen wird, nachdem der Jochabschnitt des Streifens durch das Walzmittel gewalzt worden ist, um den verjüngten Abschnitt an der äußeren Umfangskante desselben auszubilden.
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Ferner kann bei dem oberen Fall das Walzmittel vorzugsweise mit einer konischen Walze und eine zylindrischen Walze ausgestaltet sein. Die konische und die zylindrische Walze sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Jochabschnitts des Streifens der Kernblechs in einer Dickenrichtung des Streifens angeordnet, sodass die beiden Längsachsen der Walzen senkrecht zu dem Wicklungsweg verlaufen. Der verjüngte Abschnitt wird durch das Walzen des Jochabschnitts des Streifens durch das Walzmittel an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts derart ausgebildet, dass er lediglich auf der Seite der konischen Walze verjüngt wird.
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Gemäß einer anderen beispielgebenden Ausführungsform wird ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns einer drehenden elektrischen Maschine bereitgestellt. Das zweite Verfahren umfasst: (1) Einen ersten Schritt zum Ausbilden eines Streifens eines Kernblechs, wobei der Streifen eine Mehrzahl von Zähnen und eine Mehrzahl von Schlitzen, die auf einer lateralen Seite ausgebildet sind, und einen Jochabschnitt, der auf der anderen lateralen Seite ausgebildet ist, aufweist, wobei die Zähne abwechselnd mit den Schlitzen in einer Längrichtung des Streifens ausgebildet sind, und der Jochabschnitt alle Zähne und Schlitze verbindet; und (2) einen zweiten Schritt zum schraubenförmigen Wickeln des Streifens des Kernblechs entlang einem vorbestimmten Wicklungswegs, bei dem der Jochabschnitt auf der radialen Außenseite angeordnet ist, während die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Streifens laminiert werden, um einen hohlen zylindrischen laminierten Kern auszubilden. Ferner wird bei dem zweiten Schritt der Streifen des Kernsblechs durch ein Biegemittel gebogen während er in Längsrichtung des Streifens gefördert wird. Das Biegemittel umfasst einen Satz aus einer ersten Walze, einer zweiten Walze und einem Walzmittel. Die erste Walze ist auf einer radialen Innenseite des Wicklungswegs angeordnet. Die zweite Walze und das Walzmittel sind auf einer radialen Außenseite des Wicklungswegs angeordnet, sodass die erste Walze der Längsrichtung des Streifens dazwischen eingefügt ist. Das Walzmittel ist in der Förderrichtung des Streifens des Kernblechs stromaufwärts von der zweiten Walze angeordnet. Das Walzmittel walzt den Jochabschnitt des Streifens des Kernblechs, um einen verjüngten Abschnitt an einer äußeren Umfangskante des Jochabschnitts auszubilden. Das Biegen des Streifens des Kernblechs wird in einer solchen Dreipunktbiegungsweise vorgenommen, dass ein innerer Umfang des Streifens an die erste Walze gepresst wird während ein äußerer Umfang des Streifens sowohl an die zweite Walze als auch an das Walzmittel gepresst wird.
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Mit dem zweiten oben genannten Verfahren ist es möglich, die Statorkern unter Verwendung von einfacher Ausstattung und bei niedrigen Kosten herzustellen, während ein hoher Rundlauf, eine hohe Festigkeit und eine hohe Qualität des Statorkerns sichergestellt sind. Zudem ist es durch ein Ausbilden des verjüngten Abschnitts an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts möglich zu bewirken, dass der Streifen des Kernblechs einfacher gekrümmt wird, wodurch das schraubenförmige Wickeln des Streifens erleichtert wird.
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Bei dem zweiten Verfahren kann das Walzmittel vorzugsweise mit einer konischen Walze und einer zylindrischen Walze ausgestaltet sein. Die konische und die zylindrische Walze sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Jochabschnitts des Streifens des Kernblechs in einer Dickenrichtung des Streifens derart angeordnet, dass die beiden Längsachsen der Walzen senkrecht zu dem Wicklungswegs verlaufen. Der verjüngte Abschnitt wird beim Walzen des Jochabschnitts des Streifens durch das Walzmittel an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts derart ausgebildet, dass lediglich die Seite der konischen Walze verjüngt ist.
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Vorzugsweise weisen bei dem zweiten Verfahren die erste und die zweiten Walzen jeweils V-förmige Ringnuten auf, die in den Walzoberflächen derselben entlang der jeweiligen Umlaufrichtungen ausgebildet sind. Bei dem zweiten Schritt wird der innere Umfang des Streifens des Kernblechs an der ersten Walze in die V-förmige Nut der ersten Walze gepresst während der äußere Umfang des Streifens an der zweiten Walze in die V-förmige Nut der zweiten Walze gepresst wird.
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Bei dem zweiten Verfahren kann das Biegemittel vorzugsweise ferner eine Walzengruppe aufweisen, die in der Förderrichtung des Streifens des Kernsblechs stromabwärts von dem Satz der ersten und zweiten Walzen und dem Walzmittel angeordnet ist. Die Walzengruppe kann eine erste Walze, die auf der radialen Innenseite des Wicklungspfads angeordnet ist, und ein Paar von zweiten Walzen, die an der radialen Außenseite des Wicklungspfads angeordnet sind, aufweisen, sodass die erste Walze in der Längsrichtung des Streifens dazwischen eingefügt ist. Auch in diesem Fall wird der Streifen des Kernblechs durch die Walzengruppe in einer solchen Dreipunktbiegungsweise gebogen, dass der innere Umfang des Streifens an die erste Walze gepresst wird während der äußere Umfang des Streifens an die beiden zweiten Walzen gepresst wird, die sich in einer entgegengesetzten Richtung zu der ersten Walze drehen.
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Ferner können bei dem oberen Fall der Satz aus der ersten und den zweiten Walzen und das Walzmittel derart angeordnet sein, dass ein erster Bogenlauf für den Wicklungsweg eingestellt wird. Die Walzengruppe kann derart angeordnet sein, dass ein zweiter Bogenlauf für den Wicklungspfad eingestellt wird. Der zweite Bogenlauf ist vorzugsweise kleiner als der erste Bogelauf.
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Bei dem ersten und zweiten Verfahren kann bei dem ersten Schritt eine Mehrzahl von Einschnitten an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts des Streifens des Kernblechs ausgebildet derart wird, dass diese in vorbestimmten Abständen in der Längsrichtung des Streifens voneinander beabstandet sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen der beispielgebenden Ausführungsformen, die jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen, sondern lediglich zum Zweck der Erläuterung und des Verständnis zu verstehen sind, besser verständlich.
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In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
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1A eine schematische Schnittansicht einer oberen Hälfte eines Alternators für Fahrzeuge, der einen Statorkern umfasst, der durch ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform hergestellt ist;
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1B ist eine schematische Schnittansicht einer oberen Hälfte des Statorkerns entlang der Linie A-A in 1A, wobei Schraffierungen der Einfachheit halber ausgelassen sind;
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2A ist eine Draufsicht auf einen Teil eines Streifens des Kernblechs, der in einem ersten Schritt des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet ist;
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2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2A;
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2C ist eine Draufsicht, die einen Teil des Streifens des Kernblechs zeigt, der in einer Bogenform in einem zweiten Schritt des Verfahrens gebogen wird;
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2D ist eine perspektivische Ansicht eines laminierten Kerns, der durch Durchführen des ersten und zweiten Schritts des Verfahrens für den Streifen des Kernblechs erhalten wird;
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3 ist eine schematische Ansicht, die vom ersten bis zum vierten Schritt das gesamte Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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4A ist eine schematische Ansicht, die das Biegen des Streifens des Kernsblechs in dem zweiten Schritt des Verfahrens darstellt;
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4B ist ein Teil einer Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4A;
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5A ist eine schematische Ansicht, die das Biegen eines Streifens des Kernblechs in einem zweiten Schritt eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt; und
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5B ist eine Ansicht entlang des Pfeils D in 5A.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden beispielgebende Ausführungsformen mit Bezug auf die 1A bis 5B beschrieben. Es ist zu beachten, dass zur Klarheit und dem besseren Verständnis identische Bauteile mit identischen Funktionen durch die gesamte Beschreibung hindurch, soweit möglich, in jeder Figur mit denselben Bezugszeichen markiert sind, und dass zur Vermeidung von Redundanzen Beschreibungen der identischen Bauteile nicht wiederholt werden.
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[Erste Ausführungsform]
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1A zeigt den Gesamtaufbau einer drehenden elektrischen Maschine, die einen Statorkern umfasst, der durch ein Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt ist.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die drehende elektrische Maschine beispielsweise als Alternator für Fahrzeuge ACG aufgebaut.
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Wie in 1A gezeigt ist, umfasst der Alternator ACG eine Drehwelle J, die dazu ausgestaltet ist, durch eine Maschine eines motorisierten Fahrzeugs angetrieben zu werden, einen Rotor GR der auf der Drehwelle J angebracht ist, sodass er sich zusammen mit der Drehwelle J dreht, und einen Stator GS, der so angeordnet ist, dass er den Rotor GR umgibt.
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Der Stator GS umfasst einen Statorkern E, der sich aus einem hohlen zylindrischen laminierten Statorkern 1, der in 1B gezeigt ist, und einer mehrphasigen Statorspule D, die auf dem Statorkern E angebracht ist, zusammensetzt.
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Der Statorkern E ist zwischen einem Paar von tassenförmigen Gehäuseteilen C über eine Mehrzahl von Durchgangsbolzen B fixiert, sodass er als ein Teil eines Gehäuses des Alternators AGC dient. Der Statorkern E weist eine Mehrzahl von Zähnen E1 und eine Mehrzahl von Schlitzen E2 auf, die in einer radial inneren Seite ausgebildet sind. Um die Zähne E1 ist die Statorspule D herumgewickelt; die Schlitze E2 sind abwechselnd mit den Zähnen E1 in der Umlaufrichtung des Statorkerns E ausgebildet. Der Statorkern E weist einen ringförmigen Jochabschnitt E3 auf, der radial außerhalb von den Zähnen E1 und den Schlitzen E2 ausgebildet ist, sodass er diese mit einem vorbestimmten Abstand in der Umlaufrichtung des Statorkerns E verbindet. Um den Jochabschnitt E3 ist keine Statorspule D gewickelt. Der Statorkern E weist ferner eine Mehrzahl (z. B. vier bei der vorliegenden Ausführungsform) von halbkreisförmigen Einschnitten (oder Vertiefungen) E4 auf, die in einer radial äußeren Oberfläche (oder äußeren Umfangsoberfläche) des Jochabschnitts E3 an Umfangsabschnitten von beispielsweise 90°Grad ausgebildet sind, sodass es ermöglicht wird, dass sich Durchgangsbolzen B jeweils durch die Einschnitte E4 erstrecken.
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Zudem werden zu Vereinfachung der Erklärung die beiden Ausdrücke „Statorkern E” und „laminierter Kern 1” nachstehend zur Bezeichnung desselben strukturellen Körpers verwendet. Genauer genommen wird der Ausdruck „Statorkern E” verwendet, um einen fertig gestellten Statorkern zu bezeichnen, der durch Durchführen von allen Schritten des Verfahrens erlangt wird. Andererseits wird der Ausdruck „laminierter Kern 1” verwendet, um einen unfertigen Statorkern zu bezeichnen, bis alle Schritte des Verfahrens abgeschlossen sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der laminierte Kern 1 aus einem Streifen 10 des Kernblechs (z. B. Stahlblech) gebildet, wie in den 2A und 2B gezeigt ist.
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Der Streifen 10 weist eine Mehrzahl von Zähnen 11 und eine Mehrzahl von Schlitzen (oder Vertiefungen) 12 auf, die auf einer Seite ausgebildet sind, und einen rechteckigen Jochabschnitt 13 auf der andern Seite in einer lateralen Richtung (oder Breitenrichtung) des Streifens 10. Die Zähne 11 sind abwechselnd mit Schlitzen 12 einer Längsrichtung des Streifens 10 ausgebildet. Der Jochabschnitt 13 verbindet alle von den Zähnen 11 und den Schlitzen 12 in vorbestimmten Abständen in der Längsrichtung des Streifens 10. Der Streifen 10 weist ebenso eine Mehrzahl von halbkreisförmigen Ausschnitten 14 auf, die an einer äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 derart ausgebildet sind, dass die in bestimmten Intervallen in der Längsrichtung des Streifens 10 voneinander beabstandet sind.
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Zudem sollte beachtet werden, dass: Die Zähne 11, die Schlitze 12, der Jochabschnitt 13 und die Ausschnitte 14 des Streifens 10 des Kernblechs jeweils den Zähnen E1, Schlitzen E2, Jochabschnitt E3 und Ausschnitten E4 des Statorkerns E entsprechen und die Längs- und Lateralen Richtungen des Streifens 10 des Kernblechs jeweils den Umfangs- und radialen Richtungen des Statorkerns E entsprechen.
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Der Streifen 10 des Kernblechs kann in einem Paar mit anderen Streifen 10 des Kernsblechs hergestellt werden, durch: (1) Ausbilden der Zähne 11 und Schlitze 12 der beiden Streifen 10 durch Ausstanzen aus einem bandförmigen magnetischen Blech mit einer relativ großen Breite, sodass die Zähne 11 von einem der zwei Streifen 10 jeweils innerhalb des Schlitzes 12 des anderen Steifens 10 positioniert sind; und (2) Halbieren des magnetischen Blechs, sodass die zwei Streifen 10 voneinander getrennt werden (siehe 3). Anderenfalls kann der Streifen 10 einzeln aus dem Kernblech ausgebildet werden, mit einem magnetischen Blech, dass eine relativ kleine Breite aufweist, durch Ausstanzen der Zähne 11 und Schlitze 12 des Streifens 10 aus dem magnetischen Blech.
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Der laminierte Kern 1 wird durch ein schraubenförmiges (oder spiralförmiges) Wickeln des Steifens 10 des Kernblechs erlangt, wobei der Jochabschnitt 13 auf der radialen Außenseite angeordnet ist während die schraubenförmig gewickelten Schleifen oder Schichten des Streifens 10 in die hohle zylindrische Form laminiert werden, wie in 2C gezeigt ist.
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Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung des Statorkerns E gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausführlich in Bezug auf 3 beschreiben.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Herstellen des Statorkerns E einen ersten Schritt (einen Pressungsschritt) zum Ausbilden des Streifens 10 auf dem Kernblech, einen zweiten Schritt (oder Wicklungsschritt) zum schraubenförmigen Wickeln des Streifens 10 während die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Streifens 10 laminiert werden, um ein Laminat auszubilden, einen dritten Schritt (oder Maßgebungsschritt) durch Beschneiden des Laminats, sodass dieses eine vorbestimmte Lamitnatdicke aufweist, und ein fixieren der Wicklungen des Laminats durch Schweißen, um den laminierten Kern 1 zu bilden, und einen vierten Schritt (Fertigstellungsschritt) durch Formen des laminierten Kerns 1, sodass er eine perfekte zylindrische äußere Umfangsfläche (oder radiale Außenoberfläche) aufweist.
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(1) Der erste Schritt
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Streifen 10 des Kernblechs als Paar mit einem anderen Streifen 10 des Kernblechs durch Durchführen eines vorbestimmten Ausstanzprozesses aus einem bandförmigen magnetischen Blech T hergestellt. Das magnetische Blech T besteht beispielsweise aus bandförmigem Stahl wie SPCC in der Spezifizierung des JIS (Japanese Industrial Standard).
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Genauer genommen wird bei diesem Schritt das bandförmige magnetische Blech T den Ausstanzmitteln U und V zugeführt, die durch Aufeinanderfolgende Pressmaschinen ausgeführt sein können, wodurch die vorbestimmten Ausstanzprozesse erlangt werden, die aufeinanderfolgend durch das Ausstanzmittel U und V durchgeführt werden. Demzufolge werden die zwei Streifen 10 aus demselben magnetischen Blech T derart ausgebildet, dass die Zähne 11 von einem der zwei Streifen 10 jeweils innerhalb der Schlitze 12 des anderen Streifens 10 positioniert sind. Danach wird das magnetische Blecht T halbiert, um die zwei Streifen 10 voneinander zu trennen.
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(2) Zweiter Schritt
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Dieser Schritt ist maßgeblich für das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei diesem Schritt wird der Streifen 10 des Kernblechs in seiner Längsrichtung gefördert während er entlang eines vorbestimmten Wicklungswegs W, bei dem der Jochabschnitt 13 an einer radialen Außenseite angeordnet ist, schraubenförmig gewickelt wird.
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Genauer genommen ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Walzeinrichtung 20 als Biegemittel X entlang des Wicklungswegs W bereitgestellt. Die Walzeinrichtung 20 umfasst ein Paar von ersten und zweiten Walzengruppen 20A und 20B. Jede von der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B umfasst eine erste Walze 21 und ein Paar von zweiten Walzen 22 und 23. Die erste Walze 21 ist radial innerhalb des Wicklungswegs W angeordnet. Andererseits sind die zweiten Walzen 22 und 23 radial außerhalb des Wicklungswegs W angeordnet, sodass die erste Walze 21 in der Längsrichtung (in der Förderrichtung) des Streifens 10 dazwischen eingefügt ist.
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Die radiale Innenseite und die radiale Außenseite des Wicklungswegs W bezeichnen hierbei jeweils die radiale Innenseite und die radiale Außenseite eines Kreises des Bogenlaufs des Wicklungswegs W.
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Zudem sind bei der vorliegenden Ausführungsform die ersten Walzen 21 als Antriebswalzen ausgebildet, wohingegen die zweiten Walzen 22 und 23 als nachlaufende Walzen ausgestaltet sind. Die zweiten Walzen 22 und 23 werden durch die erste Walze 21 angetrieben, sodass sie sich in einer entgegensetzten Richtung zu der ersten Walze 21 drehen.
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Wenn der Streifen 10 des Kernblechs der Walzeinrichtung 20 zugeführt wird, wird der Streifen 10 an dem inneren und äußeren Umfang desselben an die erste und die zweiten Walzen 21 bis 23 von jeder der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B an drei Punkten gepresst während er zwischen der ersten Walze 21 und den zweiten Walzen 22 und 23 durchläuft. Demzufolge wird der Streifen 10 durch die erste und die zweiten Walzen 21 bis 23 in einer Dreipunkbiegungsweise gebogen während er entlang des Wicklungsweges W läuft.
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Indem der Streifen 10 des Kernblechs wie obenstehend beschreiben durch die Walzeneinrichtung 20 gebogen wird, wird er ferner schraubenförmig gewickelt, wobei der Jochabschnitt 13 auf der radialen Außenseite angeordnet ist. Gleichzeitig werden die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Steifens 10 laminiert, um ein Laminat zu bilden.
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(3) Dritter Schritt
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Bei diesem Schritt wird das Laminat, das in dem zweiten Schritt erlangt wird, beschnitten, damit es eine vorbestimmte Laminatdicke aufweist (d. h. die Länge in der axialen Richtung des Laminats). Danach werden die Schleifen (oder Schichten) des Laminats fixiert, beispielsweise durch Schweißen an den äußeren Umfangskanten derselben, um das Auftreten einer falschen Ausrichtung zwischen diesen zu vermeiden.
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Nach Durchführen dieses Schritts wird demzufolge der hohle zylindrische laminierte Kern 1 erlangt, der in 2D gezeigt ist.
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(4) Der vierte Schritt
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In diesem abschließenden Schritt wird ein Fertigstellungsprozess für den laminierten Kern 1 durchgeführt.
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Genauer genommen wird der laminierte Kern 1 durch Fertigstellungsmittel Y geformt, das eine Abstreckzieheinrichtung umfasst, sodass bezüglich des Rundlaufs der radial äußeren Oberfläche des laminierten Kerns 1, der Konzentrität der radial inneren Oberfläche des laminierten Kerns 1 mit der radial äußeren Oberfläche, und dem senkrechten Verlauf zwischen der radial äußeren und inneren Oberfläche und den axialen Stirnflächen des laminierten Kerns 1 ein hohes Maß an Genauigkeit erlangt wird.
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Nach der Durchführung aller vom ersten bis vierten Schritt wird demzufolge der Statorkern E erlangt, wie in 1B gezeigt ist.
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Danach wird die Statorspule D auf dem Statorkern E angebracht, um den Stator GS auszubilden, und danach wird der Stator GS in den Alternator für Fahrzeuge ACG eingesetzt.
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Nachstehen wird der zweite Schritt des Verfahrens insbesondere der Aufbau der Walzeneinrichtung 20 und das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs durch die Walzeneinrichtung 20 mit Bezug auf die 4A und 4B genauer beschrieben.
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Für den zweiten Schritt wird der Streifen 10 des Kernblechs in zwei Stufen gebogen, sodass er einen vorbestimmten äußeren Durchmesser des laminierten Kerns 1 aufweist. Demnach weist die Walzeinrichtung 20, die als Biegemittel X bereitgestellt ist, die erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B auf, die entlang des Wicklungswegs W in Serie angeordnet sind, sodass der Streifen 10 des Kernblechs jeweils in der ersten und zweiten Stufe (oder Anfangs- und Hauptstufe) gebogen wird.
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Zum aufeinanderfolgenden Biegen des Streifens 10 des Kernblechs und zum endgültigen Erlangen des laminierten Kerns 1 mit einem vorbestimmten äußeren Durchmesser ist der Wicklungsweg W darüber hinaus so ausgestaltet, dass ein Bogenlauf des Wicklungswegs W von der Zuführseite (der Eintrittseite der Förderung) des Streifens 10 in fortschreitender Richtung (oder Zuführrichtung) des Streifens 10 graduell abnimmt.
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In jeder der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B der Walzeneinrichtung 20 wird die erste Walze 21, die radial innerhalb des Wicklungswegs W angeordnet ist, durch einen Antrieb 24 angetrieben, um sich zu drehen. Der Antrieb 24 ist beispielsweise durch einen elektrischen Motor umgesetzt. Andererseits laufen die zweiten Walzen 22 und 23, die radial außerhalb des Wicklungswegs W angeordnet sind, der ersten Walze 21 nach, um sich in einer entgegensetzten Richtung der ersten walze 21 zu drehen. Wie beispielsweise in 4A gezeigt ist, dreht sich die erste Walze 21 im Uhrzeigersinn, wohingegen sich die zweiten Walzen 22 und 23 entgegensetzt zum Uhrzeigersinn drehen.
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Wie darüber hinaus in 4A gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Walzen 21 22 und 23 in der ersten Walzengruppe 20A derart angeordnet, dass sie einen ersten Bogenlauf R1 für den Wicklungsweg einstellen. Insbesondere sind die zweiten Walzen 22 und 23 jeweils auf der gegenüberliegenden Seite einer Referenzlinie P1 angeordnet; die Referenzlinie P1 erstreckt sich durch die Mitte O1 der Drehung der ersten Walze 21 in einer radialen Richtung desjenigen Kreises des Bogenlaufs des Wicklungswegs W, der den ersten Bogenlauf R1 definiert. Ferner sind die zweiten Walzen 22 und 23 voneinander beabstandet, sodass die erste Walze 21 in der Längsrichtung des Streifens 10 dazwischen eingefügt ist. Wie in 4B gezeigt ist, weisen ferner die erste und die zweiten Walzen 21, 22 und 23 jeweils V-förmige Ringnuten 21a, 22a und 23a auf, die in den Walzoberflächen derselben entlang der jeweiligen Umlaufrichtungen ausgebildet sind; die Tiefenrichtung der V-förmigen Nuten 21a, 22a und 23a decken sich in den radialen Richtungen der ersten und zweiten Walzen 21, 22 und 23. Während der Förderung des Streifens 10 des Kernblechs entlang des Wicklungswegs W gerät die innere Umfangskante des Streifens 10 (oder die Zähne 11 des Streifens 10) an der Walzenoberfläche der ersten Walze 21 mit der V-förmigen Nut 21a in Kontakt während die äußere Umfangskante des Streifens 10 (oder des Jochabschnitts 13 des Streifens 10) an den Walzenoberflächen der zweiten Walzen 22 und 23 mit den V-förmigen Nuten 22a und 23a in Kontakt gerät.
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Mit einer Drehung der ersten und den zweiten Walzen 21 bis 23 der ersten Walzengruppe 22A wird der Streifen 10 des Kernblechs in der Längsrichtung (oder der Förderrichtung) desselben bewegt. Zur selben Zeit wird der Streifen 10 sowohl mit der inneren als auch der äußeren Umfangsseite an die erste und die zweiten Walzen 21 bis 23 gepresst wodurch er in den ersten Bogenlauf R1 gebogen wird. Genauer genommen wird der Streifen 10 in einer solchen Dreipunktbiegungsweise gebogen, dass der Kontaktpunkt zwischen dem Streifen 10 und der ersten Walze 21 der Punkt zur Stützung ist und die Kontaktpunkte zwischen dem Streifen 10 und den zweiten Walzen 22 und 23 die Punkte zur Aufwendung der Biegekraft sind.
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Andererseits sind in der zweiten Walzengruppe 20B die erste und die zweiten Walzen 21, 22 und 23 so angeordnet, dass ein zweiter Bogenlauf R2 für den Wicklungsweg W eingestellt wird; der zweite Bogenlauf R2 ist kleiner als der erste Bogenlauf R1. Insbesondere sind die zweiten Walzen 22 und 23 jeweils auf einer gegenüberliegenden Seite einer Referenzlinie P2 angeordnet; die Referenzlinie P2 erstreckt sich durch die Mitte O2 der Drehung der ersten Walze 21 in einer radialen Richtung desjenigen Kreises des Bogenlaufs des Wicklungswegs W, der den zweiten Bogenlauf R2 definiert. Ferner sind die zweiten Walzen 22 und 23 voneinander beabstandet, sodass die erste Walze 21 in der Längsrichtung des Streifens 10 dazwischen eingefügt ist. Wie bei der ersten Walzengruppe 20A weisen die erste und die zweiten Walzen 21, 22 und 23 ferner jeweils V-förmige Ringnuten 21a, 22a und 23a auf, die in den Walzoberflächen derselben in deren jeweiligen Umlaufrichtungen ausgebildet sind. Während der Förderung des Streifens 10 des Kernblechs entlang des Wicklungswegs W gerät somit eine innere Umfangskante des Streifens 10 an der Walzenoberfläche der ersten Walze 21 mit der V-förmigen Nut 21a in Kontakt während die äußere Umfangskante des Streifens 10 an den Walzenoberflächen der zweiten Walzen 22 und 23 mit den V-förmigen Nuten 22a und 23a in Kontakt gerät.
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Mit der Drehung der ersten und den zweiten Walzen 21 bis 23 der zweiten Walzengruppe 20b wird der Streifen 10 des Kernblechs in der Längsrichtung desselben bewegt. Gleichzeitig wird der Streifen 10 sowohl an der inneren als auch der äußeren Umfangsseite an die erste und die zweiten Walzen 21 bis 23 gepresst, wodurch er in den zweiten Bogenlauf R2 gebogen wird. Genau genommen wird der Steifen 10, wie bei der ersten Walzengruppe 20a in einer Dreipunktbiegungsweise gebogen, sodass der Kontaktpunkt zwischen dem Streifen 10 und der ersten Walze 21 der Unterstützungspunkt ist und die Kontaktpunkte zwischen den Streifen 10 und den zweiten Walzen 22 und 23 die Punkte der Aufwendung der Biegekraft sind.
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Demzufolge kann der Streifen 10 durch eine Biegung an den Walzeneinrichtungen 20 in zwei Schritten, wie oben beschrieben, leicht und zuverlässig in einer schraubenförmigen Weise gewickelt werden, wodurch er in den laminierten Kern 1 umgewandelt wird, der den vorbestimmten äußeren Durchmesser aufweist.
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Das oben beschriebene Verfahren zu Herstellung des Statorkerns E gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.
- (1) Mit dem Verfahren ist es möglich, den laminierten Kern 1 mit einem hohen Rundlauf, einer hohen Festigkeit und einer hohen Qualität zu erlangen.
- (1.1) Gemäß dem Verfahren wird der Streifen 10 des Kernblechs an jeder der Walzengruppen 20a und 20b der Walzeneinrichtung 20 in der Dreipunktbiegungsweise gebogen, sodass ein innerer Umfang des Streifens (10) an die erste Walze (21) gepresst wird während der äußere Umfang des Streifens (10) an die zweiten Walzen (22, 23) gepresst wird, die sich in der entgegensetzten Richtung zu der ersten Walze (21) drehen. Demnach wird der Jochabschnitt 13 des Streifens 10 des Kernblechs in der Längsrichtung des Streifens 10 ausgedehnt (oder der Umlaufrichtung des resultierenden laminierten Kerns 1), wodurch der Streifen 10 in den ersten Bogenlauf R1 oder den zweiten Bogenlauf R2 gekrümmt wird, der durch die ersten und zweiten Walzen 21 bis 23 eingestellt wird. Demzufolge ist es möglich, jede der schraubenförmig gewickelten Schleifen (oder Schichten) des Streifens 10 in einer Ringform auszuwalzen, wodurch eine perfekte hohle zylindrische Form des laminierten Kerns 1 sichergestellt wird.
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Da der Jochabschnitt 13 des Streifens 10 des Kernblechs nicht in der lateralen Richtung des Streifens 10 (in der radialen Richtung des resultierenden laminierten Kerns 1) ausgedehnt wird, ist es ferner möglich zu verhindern, dass die äußere Umfangsoberfläche des laminierten Kerns 1 eine unregelmäßige Form einnimmt.
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Da der Streifen 10 des Kernblechs in der Dreipunkbiegungsweise gebogen wird, ist es darüber hinaus möglich zu verhindern, dass in dem Streifen 10 eine lokale Konzentration der Biegelast auftritt. Daher ist es selbst mit den Einschnitten 14, die an der äußeren Umfangskante des Jochbereichs 13 angebildet sind, immer noch möglich zu verhindern, dass eine Welligkeit des Streifens 10 während dem Biegen des Streifens 10 auftritt.
- (1.2) Gemäß dem Verfahren wird kein Prozess zum Verdünnen der äußeren Umfangskante des Kernabschnitts 13 an dem Streifen 10 des Kernblechs durchgeführt. Mit anderen Worten bleibt die Dicke der äußeren Umfangskante des Kernabschnitts 13 während dem Biegen des Streifens 10 unverändert. Demnach wird kein empfindlicher Abschnitt an der äußeren Umfangskante von jeder der Schleifen (oder Schichten) des resultierenden laminierten Kerns 1 ausgebildet; es werden keine Lücken zwischen den Schleifen des resultierenden laminierten Kerns 1 entlang der Umlaufrichtung ausgebildet. Selbst wenn äußere Kräfte auf den laminierten Kern 1 während der Förderung des laminierten Kerns 1 zur Aufnahme der weiteren Prozesse angewendet werden, die in dem dritten und vierten Schritt durchgeführt werden, ist des demzufolge immer noch möglich zu verhindern, dass die äußeren Umfangskanten der Wicklungen des laminierten Kerns 1 durch die äußere Kraft deformiert (oder verspannt) werden oder sogar brechen. Ferner ist es ebenso möglich, die Schleifen des laminierten Kerns 1 in dem dritten Schritt mit hoher Qualität zu schweißen und den Fertigstellungsprozess des laminierten Kerns 1 in dem vierten Schritt durchzuführen ohne zu verursachen, dass die äußeren Umfangskanten der Schleifen des laminierten Kerns 1 deformiert werden oder sogar brechen.
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Demzufolge ist es möglich, eine hohe Festigkeit und hohe Qualität des letztendlich erhaltenen Statorkerns E sicherzustellen.
- (1.3) Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Walzeneinrichtung 20 die erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B auf, die entlang des Wicklungswegs (W) in Serie angeordnet sind. Bei dem zweiten Schritt wird der Streifen 10 des Kernblechs in zwei Stufen jeweils an der ersten und zweiten Walzengruppe 20a und 20b der Walzeneinrichtung 20 gebogen.
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Mit der oben genannten Anordnung ist es daher möglich, den Streifen 10 des Kernblechs in der schraubenförmigen Weise einfacher und zuverlässiger zu wickeln, wodurch der Streifen 10 in den laminierten Kern umgewandelt wird, der den vorbestimmten äußeren Durchmesser aufweist.
- (1.4) Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen in jeder von der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B der Walzeneinrichtung 20 die erste und die zweiten Walzen 21, 22 und 23 jeweils die V-förmigen Ringnuten 21a, 22a und 23a auf, die in den Walzenoberflächen derselben entlang der jeweiligen Umlaufrichtungen ausgebildet sind. Bei dem zweiten Schritt wird der innere Umfang des Streifens 10 an der ersten Walze 21 in die V-förmige Nut 21a gepresst während der äußere Umfang des Streifens 10 an den zweiten Walzen 22 und 23 in die V-förmigen Nuten 22a und 23a gepresst wird.
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Mit dem obengenannten Aufbau ist es demnach möglich, den Streifen 10 des Kernblechs zuverlässig zu biegen, während Toleranzen in der Abmessung des Streifens 10 sowohl in der Breiten-(lateralen) als auch der Dicken-Richtung desselben durch die sogenannte ”Bandschieflaufwirkung” der ersten und zweiten Walzen 21 bis 23 absorbiert werden.
- (2) Mit dem Verfahren ist es möglich, den zweiten Schritt (d. h., den Schritt des schraubenförmigen Wickelns des Streifens 10 des Kernblechs während die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Streifens 10 laminiert werden, um das Laminat auszubilden) unter Verwendung einer einfachen Produktionsausstattung und bei niedrigen Kosten umzusetzen.
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Genauer genommen ist es gemäß dem Verfahren zur Umsetzung des zweiten Schritts lediglich notwendig, die ersten und zweiten Walzen 21 bis 23 entlang des Wicklungswegs W anzuordnen. Da das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs in der Dreipunktbiegungsweise vorgenommen wird, ist darüber hinaus die Biegelast erheblich geringer als die Last zum Walzen und dabei als beim Verjüngen einer äußeren Umfangskante eines Jochabschnitts eines Streifens des Kernblechs unter Anwendung der bekannten Technik, die zuvor in dem Abschnitt ”Beschreibung der verwandten Technik” beschrieben wurde.
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[Zweite Ausführungsform]
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Diese Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Herstellen des Statorkerns E dar, das ähnlich wie das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform ist; demzufolge werden lediglich Unterschiede zwischen diesen nachstehend beschrieben.
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Wie zuvor beschrieben wurde, weist die Walzeneinrichtung 20 bei der ersten Ausführungsform die ersten und zweiten Walzengruppen 20A und 20B auf, die entlang des Wicklungswegs W in Serie angeordnet sind, so dass sie den Streifen 10 des Kernblechs in der ersten und zweiten Stufe biegen. Jede von der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B weist die erste Walze 21 auf, die auf der radialen Innenseite des Wicklungswegs W angeordnet ist, und die zweiten Walzen 22 und 23, die auf der radialen Außenseite des Wicklungswegs W angeordnet sind, so dass die erste Walze 21 in der Längsrichtung des Streifens 10 dazwischen eingefügt ist (siehe 4A).
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Im Vergleich weist die Walzeneinrichtung 20, die als Biegemittel X bereitgestellt ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 5A und 5B gezeigt ist, ebenso eine erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B auf, die entlang des Wicklungswegs W in Serie angeordnet sind, so dass sie den Streifen 10 des Kernblechs jeweils in der ersten und zweiten Stufe (oder Anfangs- und Hauptstufe) biegen. Darüber hinaus ist die zweite Walzengruppe 20B identisch zu derjenigen der ersten Ausführungsform ausgestaltet. Anders als bei der ersten Ausführungsform umfasst jedoch die erste Walzengruppe 20A ein Walzenpaar 25 anstelle der zweiten Walze 22, die auf der Seite stromaufwärts (der Zuführrichtung) von der anderen zweiten Walze 23 angeordnet ist. Das Walzenpaar 25 ist mit einem Walzmittel zum Walzen des Jochabschnitts 13 des Streifens 10 des Kernblechs ausgestattet und bildet dabei einen verjüngten Abschnitt 13a an einer äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 aus.
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Insbesondere besteht das Walzenpaar 25 bei der vorliegenden Ausführungsform aus einer konischen Walze 25a und einer zylindrischen Walze 25b, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Jochabschnitts 13 des Streifens 10 des Kernblechs in der Dickenrichtung des Streifens 10 angeordnet sind. Die konische Walze 25a ist als eine Antriebswalze ausgestaltet, wohingegen die zylindrische Walze 25b als eine nachlaufende Walze ausgestaltet ist, um sich mit der konischen Walze 25a zu drehen. Das Walzenpaar 25 weist (oder presst) den Jochabschnitt 13 des Streifen 10 des Kernblechs lediglich an einer Seite desselben in der Dickenrichtung des Streifens 10, wodurch an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 der verjüngte Abschnitt 13a ausgebildet wird, der lediglich auf der Seite der konischen Walze 25a verjüngt wird. Mit der Ausbildung des verjüngten Abschnitts 13a wird daher die äußere Umfangskante des Jochabschnitts 13 in der Längsrichtung des Streifens 10 ausgedehnt (d. h., die Umlaufrichtung des resultierenden laminierten Kerns 1), wodurch bewirkt wird, dass der Streifen 10 einfacher nach innen gekrümmt wird und dabei wird die schraubenförmige Wicklung des Streifens 10 erleichtert.
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Darüber hinaus sind die konische und die zylindrische Walze 25a und 25b derart angeordnet, dass die beiden Längsachsen der Walzen 25a und 25b zu dem Wicklungsweg W senkrecht verlaufen. Ferner wenden die konischen und die zylindrischen Walzen 25a und 25b zusammen eine axiale Last auf den Streifen 10 des Kernblechs auf. Das Walzenpaar 25 führt sozusagen auch eine Funktion zum Pressen des äußeren Umfangs des Streifens 10 des Kernblechs in der lateralen Richtung des Streifens 10 (oder der radialen Richtung des resultierenden laminierten Kerns 1) durch.
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In der ersten Ausführungsform kann die erste Walzengruppe 20A den Streifen 10 des Kernblechs demnach in einer solchen Dreipunktbiegungsweise biegen, dass der innere Umfang des Streifens 10 an die erste Walze 21 gepresst wird während der äußere Umfang des Streifens 10 sowohl an die zweite Walze 23 als auch an das Walzenpaar 25 gepresst wird. Demzufolge kann der Streifen 10 des Kernblechs in dem ersten Bogenlauf R1 gebogen werden, der durch die erste Walzengruppe 20A eingestellt ist.
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Das Verfahren zur Herstellung des Statorkerns E gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist dieselben Vorteile wie das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform auf.
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Darüber hinaus ist es mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den verjüngten Abschnitt 13a an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 auszubilden, wodurch bewirkt wird, dass der Streifen 10 des Kernblechs einfacher gekrümmt wird, und dadurch wird das schraubenförmige Wickeln des Streifens 10 erleichtert.
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Da der verjüngte Abschnitt 13a lediglich auf einer Seite (d. h., auf der der Seite der konischen Walze 25a) in der Dickenrichtung des Streifens 10 verjüngt wird, ist es zudem möglich, den Betrag der Verjüngung des verjüngten Abschnitts 13a ausreichend klein einzustellen, wodurch verhindert wird, dass die äußere Umfangskante der Schleife (oder Schicht) des laminierten Kerns 1 übermäßig dünn wird. Daher ist es möglich, eine hohe Festigkeit des laminierten Kerns 1 sicherzustellen.
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Obwohl die oben genannten bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen.
- (1) Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Walzeneinrichtung 20, die als Biegemittel X eingesetzt wird, die erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B, um den Streifen 10 des Kernblechs jeweils in der ersten und zweiten Stufe (oder Anfangs- und Hauptstufe) zu biegen.
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Allerdings ist es übereinstimmend mit dem äußeren Durchmesser des laminierten Kerns 1 und der erforderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit des Streifens (10) möglich, dass das Biegemittel X lediglich die zweite Walzengruppe 20B umfasst. In diesem Fall wird das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs durch das Biegemittel X in einer einzigen Stufe vorgenommen.
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Andererseits ist es ebenso möglich, dass das Biegemittel X weiterhin wenigstens eine erste Walzengruppe 20A oder zweite Walzengruppe 20B zusätzlich zu der Walzeneinrichtung 20 aufweist. In diesem Fall wird das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs durch das Biegemittel X in drei oder mehr Stufen vorgenommen.
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Durch Biegen des Streifens 10 des Kernblechs in einer Mehrzahl von Stufen ist es möglich, die Bogenläufe des Wicklungswegs W in den entsprechenden Stufen derart einzustellen, dass sich diese graduell ändern (z. B. abnehmen). Daher ist es möglich, die Biegelast in jeder der Stufen zu verringern, während ein hoher Rundlauf des resultierenden laminierten Kerns 1 sichergestellt wird. Zudem können die Bogenläufe des Wicklungswegs W in den entsprechenden Stufen durch Ändern der Abstände zwischen den Walzengruppen angepasst werden.
- (2) Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Walzeneinrichtung 20, die als das Biegemittel X eingesetzt wird, die erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B, um den Streifen 10 des Kernblechs jeweils in der ersten und zweiten Stufe zu biegen. Ferner umfasst die erste Walzengruppe 20A die erste und zweite Walze 21 und 23 und das Walzenpaar 25, die als Walzmittel zum Walzen des Jochabschnitts 13 des Streifens 10 dienen, und dadurch den verjüngten Abschnitt 13a an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 ausbilden.
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Allerdings ist es ebenso möglich, dass das Biegemittel X weiterhin wenigstens eine zweite Walzengruppe 20B zusätzlich zu der Walzeneinrichtung 20 umfasst. In diesem Fall wird das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs durch das Biegemittel X in drei oder mehr Stufen vorgenommen.
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Darüber hinaus ist bei der zweiten Ausführungsform das Walzenpaar 25, das als Walzmittel dient, in der ersten Walzengruppe 20A umfasst, um das Biegen des Streifens 10 des Kernblechs in der ersten Stufe gemeinsam mit der ersten und zweiten Walze 21 und 23 durchzuführen.
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Allerdings kann das Walzenpaar 25 ebenso unabhängig verwendet werden, um lediglich die Funktion des Walzens des Jochabschnitts 13 des Streifens 10 durchzuführen und dadurch den verjüngten Abschnitt 13a an der äußeren Umfangskante des Jochabschnitts 13 auszubilden.
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Beispielsweise kann das Biegemittel X derart ausgestaltet sein, dass es die Walzeneinrichtung 20 der ersten Ausführungsform aufweist, die stromabwärts von dem Walzenpaar 25 in der Förderrichtung des Streifens 10 des Kernblechs angeordnet ist. In diesem Fall führt das Walzenpaar 25 die Funktion des Walzens des Jochabschnitts 13 des Streifens 10 des Kernblechs in der ersten Stufe (oder in einer Vorstufe) durch, und die erste und zweite Walzengruppe 20A und 20B der Walzeneinrichtung 20 führen die Funktion des Biegens des Streifens 10 des Kernblechs jeweils in der zweiten und dritten Stufe (oder in einer Anfangs- und Hauptstufe) durch.
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Anderenfalls kann das Biegemittel X ebenso derart ausgestaltet sein, dass es lediglich die zweite Walzengruppe 20B aufweist, die in der Förderrichtung des Streifens 10 des Kernblechs stromabwärts von dem Walzenpaar 25 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die erste Walzengruppe 20A bei der Walzeneinrichtung 20 der ersten Ausführungsform durch das Walzenpaar 25 ersetzt werden.
- (3) Bei den vorhergehenden Ausführungsformen werden die schraubenförmig gewickelten Schleifen des Streifens 10 während dem Wickeln des Streifens 10 des Kernblechs entlang des Wicklungswegs W jedes Mal axial um die Dicke der Schleifen verschoben. Daher wird hinsichtlich einer Erleichterung des Wickelns des Streifens 10 bevorzugt, dass die Walzen der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B derart angeordnet sind, dass sie aufeinanderfolgend in der axialen Richtung voneinander versetzt sind.
- (4) Bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist in der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B jeweils die erste Walze 21 als Antriebswalze ausgestaltet.
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Wenn jedoch ein Fördermittel zum Befördern des Streifens des Kernblechs entlang des Wicklungswegs W bereitgestellt ist, können alle Walzen der ersten und zweiten Walzengruppe 20A und 20B als freie Walzen ausgestaltet sein. In diesem Fall ist es immer noch möglich, dass die Walzen den Streifen 10 des Kernblechs in der Drei-Punkt-Biegungsweise biegen, während der Streifen 10 durch das Fördermittel befördert wird.
- (5) Bei den vorhergehenden Ausführungsformen wird die Erfindung auf die Herstellung des Statorkerns E des Alternators für Fahrzeuge ACG angewendet.
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Allerdings kann die Erfindung ebenso auf die Herstellung eines Statorkerns einer anderen drehenden elektrischen Maschine, wie beispielsweise einen Statorke für einen Hochspannungselektromotor angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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