DE102018102723A1

DE102018102723A1 - Stator für drehende elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines stators

Info

Publication number: DE102018102723A1
Application number: DE102018102723.0A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Suzuki; Yoshiyuki Nakane; Kazuhisa Okada; Nobuhiko Atsuchi
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-09-13
Also published as: JP2018152992A; JP6776958B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Stators umfasst einen Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer vorgeformten Spule und einen Anbringungsschritt zum Anbringen der vorgeformten Spule an einem Zahn. In dem Anbringungsschritt wird ein erster Spulenbereich durch Einsetzen eines ersten vorgeformten Bereichs in einen Schlitz von einem Einsetzanschluss, der zwischen benachbarten zwei der Zähne in der Umfangsrichtung einer Kernbasis ausgebildet ist, um den ersten vorgeformten Bereich an den Zähnen anzubringen, ausgebildet. Anschließend wird ein zweiter Spulenbereich durch Einsetzen eines zweiten vorgeformten Bereichs in den Schlitz von dem Einsetzanschluss, um den zweiten vorgeformten Bereich an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs anzubringen, ausgebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine drehende elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators.
Herkömmlich werden drehende elektrische Maschinen der Permanentmagnetbauarbeit als Antriebsquellen in verschiedenen Gebieten verwendet, einschließlich derjenigen von elektrischen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen. Eine drehende elektrische Maschine der Permanentmagnetbauart hat einen Rotor und einen Stator. Permanentmagneten sind in dem Rotor angeordnet. Der Stator hat einen Statorkern und Spulen, die um die Zähne des Statorkerns herumgewickelt sind. Ein konzentriertes Wickeln ist als ein Spulenwicklungsverfahren bekannt. Jede der Spulen ist durch konzentriertes Wickeln gewickelt, und ein gerader Bereich von jeder Spule ist in einen Schlitz des Statorkerns eingesetzt. Die Spulenenden sind an den entgegengesetzten axialen Endflächen des Statorkerns angeordnet, die die entgegengesetzten Endflächen der Zähne sind.
Ein solches Verfahren zum Anbringen einer Spule durch konzentriertes Wickeln an einem Zahn ist beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2010-220336 beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird zuerst eine vorgeformte Spule durch Wickeln eines leitenden Drahts, der einen runden Querschnitt hat, ausgebildet. Dann wird unter Verwendung einer Einsetzmaschine (eines Einsetzers) ein Bereich der Spule, der einen geraden Bereich bildet, in einen Schlitz eingesetzt. Nachdem ein Bereich der Spule, der ein Spulenende bildet, sich über das distale Ende des Zahns hinaus bewegt hat, wird der Bereich an der Endfläche des Zahns angeordnet.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die vorgeformte Spule in den Schlitz fortlaufend von dem Basisende zu dem distalen Ende des Zahns eingesetzt. Die vorgeformte Spule ist somit in der Vorstehrichtung des Zahns angeordnet. Nachdem die vorgeformte Spule angeordnet ist, um eine Position in der Nähe des distalen Endes des Zahns zu erreichen, wird ein Einsetzen der vorgeformten Spule in den Schlitz durch die Einsetzmaschine fortgeführt. Der Bereich der vorgeformten Spule, der in der Nähe des distalen Zahnendes angeordnet ist, wird somit durch die Einsetzmaschine gedrückt, um in den Schlitz eingesetzt zu werden. Dies bringt eine große Last auf die vorgeformte Spule auf.
ZUSAMMENFASSUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator für eine drehende elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators vorzusehen, die die Last verringern können, die auf eine vorgeformte Spule zu der Zeit des Einsetzens der vorgeformten Spule in einen Schlitz wirkt.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen und gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Stators vorgesehen. Der Stator hat einen zylindrischen Statorkern und eine Vielzahl von Spulen bzw. Wicklungen. Der zylindrische Statorkern hat eine Vielzahl von Zähnen, die von einer Innenumfangsfläche einer zylindrischen Kernbasis vorstehen, und eine Vielzahl von Schlitzen, von denen jeder zwischen benachbarten zwei der Zähne in einer Umfangsrichtung der Kernbasis gelegen ist. Jede der Spulen ist um einen entsprechenden der Zähne durch konzentriertes Wickeln gewickelt. Jede Spule hat einen ersten Spulenbereich und einen zweiten Spulenbereich. Der erste Spulenbereich ist um den entsprechenden Zahn in einem Zustand gewickelt, in dem ein leitender Draht in einer Vorstehrichtung des Zahns entlang einer Seitenfläche des Zahns angeordnet ist. Der zweite Spulenbereich ist derart gewickelt, dass der leitende Draht in der Vorstehrichtung des Zahns angeordnet ist und dass der zweite Spulenbereich den ersten Spulenbereich von einer äußeren Seite entlang des ersten Spulenbereichs bedeckt. Das Verfahren zum Herstellen des Stators hat: einen Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer vorgeformten Spule, die an jedem von den Zähnen angebracht werden kann, um eine Spule durch Verwenden des leitenden Drahts auszubilden; und einen Anbringungsschritt zum Anbringen der vorgeformten Spule an dem Zahn. In dem Ausbildungsschritt wird ein erster vorgeformter Bereich durch Wickeln des leitenden Drahts um eine Wicklungsachse ausgebildet; und ein zweiter vorgeformter Bereich wird durch Wickeln des leitenden Drahts nachfolgend zu dem ersten vorgeformten Bereich in der Richtung der Wicklungsachse ausgebildet. In dem Anbringungsschritt wird der erste Spulenbereich durch Einsetzen des ersten vorgeformten Bereichs in einen der Schlitze von einem Einsetzanschluss (bzw. einer Einsetzöffnung), der zwischen benachbarten zwei der Zähne ausgebildet ist, um den ersten vorgeformten Bereich an dem Zahn anzubringen, ausgebildet; und anschließend wird der zweite Spulenbereich durch Einsetzen des zweiten vorgeformten Bereichs in den Schlitz von dem Einsetzanschluss, um den zweiten vorgeformten Bereich an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs anzuordnen, ausgebildet.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen und gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stator für eine drehende elektrische Maschine vorgesehen. Der Stator hat einen Zylinderstatorkern und eine Vielzahl von Spulen. Der Zylinderstatorkern hat eine Vielzahl von Zähnen, die von einer Innenumfangsfläche einer Kernbasis vorstehen, und eine Vielzahl von Schlitzen, von denen jeder zwischen benachbarten zwei der Zähne in einer Umfangsrichtung der Kernbasis gelegen ist. Jede der Spulen ist um einen entsprechenden der Zähne durch konzentriertes Wickeln gewickelt. Jede Spule hat einen ersten Spulenbereich und einen zweiten Spulenbereich. Der erste Spulenbereich ist um den entsprechenden Zahn in einem Zustand gewickelt, in dem ein leitender Draht in einer Vorstehrichtung des Zahns entlang einer Seitenfläche des Zahns angeordnet ist. Der zweite Spulenbereich ist derart gewickelt, dass der leitende Draht in der Vorstehrichtung des Zahns angeordnet ist und dass der zweite Spulenbereich den ersten Spulenbereich von einer äußeren Seite entlang des ersten Spulenbereichs bedeckt.
Figurenliste

Die 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine drehende elektrische Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Bereich einer Spule zeigt, die an einem Zahn angebracht ist.
Die 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Spule zeigt, die an dem Zahn angebracht ist.
Die 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Wicklungskern zeigt.
Die 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine vorgeformte Spule zeigt.
Die 6 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Einsetzmaschine zeigt.
Die 7A ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein erster vorgeformter Bereich an einem Zahn angebracht ist.
Die 7B ist eine Draufsicht, die einen Kopplungsabschnitt zeigt.
Die 7C ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein zweiter vorgeformter Bereich an dem Zahn angebracht ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Stator für eine drehende elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel werden nun mit Bezug auf die 1 bis 7C beschrieben.
Wie in der 1 gezeigt ist, dreht eine drehende elektrische Maschine 10 eine Drehwelle 12. Die drehende elektrische Maschine 10 hat einen Rotor 21 und einen Stator 31. Der Rotor 21 ist an der Drehwelle 12 fixiert. Die Drehwelle 12 ist durch den Rotor 21 hindurch eingesetzt. Der Rotor 21 dreht somit einstückig mit der Drehwelle 12. Der Rotor 21 hat eine zylindrische Form. Der Rotor 21 hat Permanentmagnete 21a.
Der Stator 31 ist radial außen von dem Rotor 21 angeordnet. Der Stator 31 ist an einem Gehäuse 11 fixiert. Der Stator 31 hat einen Statorkern 32 und Spulen 35. Die Spulen 35 sind jeweils um einen der Zähne 34 des Statorkern 32 herum gewickelt. Die drehende elektrische Maschine 10 ist ein Motor mit drei Phasen, die die U-Phase, V-Phase und W-Phase sind.
Der Statorkern 32 als ein Ganzes hat eine zylindrische Form, die hinsichtlich einer Größe größer ist als der Rotor 21. Der Statorkern 32 hat eine zylindrische Kernbasis 33, Zähne 34 und Schlitze 40. Die Zähne 34 stehen jeweils radial nach innen von einer Innenumfangsfläche der Kernbasis 33 vor. Die Schlitze 40 sind jeweils zwischen benachbarten zwei der Zähne 34 in der Umfangsrichtung der Kernbasis 33 ausgebildet. Die Zähne 34 sind in der Umfangsrichtung der Kernbasis 33 angeordnet. Der Freiraum zwischen jeweils benachbarten zwei der Zähne 34 ist ein Einsetzanschluss 40a. Wenn die Spulen 35 an den Zähnen 34 angebracht werden, werden die Spulen 35 durch die Einsetzanschlüsse 40a hindurch geführt. Axiale Endflächen des Statorkerns 32 sind Kernendflächen 32a.
Mit Bezug auf die 2 ist ein Bereich von jeder der Kernendflächen 32a des Statorkerns 32, der zu dem Zahn 34 korrespondiert, eine Zahnendfläche 34a des Zahns 34. Die Zahnendflächen 34a sind Seitenflächen des Zahns 34. Der Statorkern 32 hat distale Zahnendflächen 34b an den distalen Enden des Zahns 34. Die distalen Zahnendflächen 34b liegen der Außenumfangsfläche des Rotors 21 gegenüber. Die Zahnendflächen 34a sind an den entgegengesetzten Enden des Statorkerns 32 gelegen. Die Flächen, die die entsprechenden Zahnendflächen 34a verbinden, umfassen Zahnseitenendflächen 34c, zusätzlich zu der distalen Zahnendfläche 34b. Die Zahnseitenendflächen 34c sind auch Seitenflächen von jedem Zahn 34.
Wie in der 1 dargestellt ist, sind die Drehwelle 12, der Rotor 21 und der Statorkern 32 koaxial angeordnet. Die Axialrichtung, die Radialrichtung und die Umfangsrichtung der Drehwelle 12 können als die Axialrichtung, die Radialrichtung und die Umfangsrichtung von entweder dem Rotor 21 oder der Kernbasis 33 bezeichnet werden. Die Spulen 35 der drei Phasen sind jeweils um einen der Zähne 34 durch konzentriertes Wickeln gewickelt. Die Spulen 35 von jeder Phase sind in der Umfangsrichtung beabstandet.
Wie in der 2 oder 3 dargestellt ist, ist jede Spule 35 durch Wickeln eines leitenden Drahts 35a ausgebildet, der einen runden Querschnitt hat. Die Spule 35 hat einen ersten Spulenbereich 36, einen zweiten Spulenbereich 37 und einen ersten Kopplungsabschnitt 38. Der zweite Spulenbereich 37 bedeckt den ersten Spulenbereich 36 von der äußeren Seite. Der Kopplungsabschnitt 38 verbindet den ersten Spulenbereich 36 mit dem zweiten Spulenbereich 37. Obwohl es nicht dargestellt ist, hat jede Spule 35 einen ersten Anschluss an dem Wicklungsstartende des leitenden Drahts 35a. Der erste Anschluss ist ein Bereich des ersten Spulenbereichs 36. Die Spule 35 hat auch einen zweiten Anschluss an dem Wicklungsabschlussende des leitenden Drahts 35a. Der zweite Anschluss ist ein Bereich des zweiten Spulenbereichs 37. Die ersten Anschlüsse der Spulen 35 von jeder Phase sind an neutralen Punkten miteinander verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Spulen 35 von jeder Phase sind mit dem Anschluss der gleichen Phase verbunden.
Jede von den ersten Spulenbereichen 36 ist durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um die zwei Zahnendflächen 34a und die zwei Zahnseitenendflächen 34c herum gestaltet. In dem ersten Spulenbereich 36 ist der leitende Draht 35a um den Zahn 34 durch mehrere Umwicklungen gewickelt. In dem ersten Spulenbereich 36 ist der leitende Draht 35a von dem Basisende in Richtung zu dem distalen Ende des Zahns 34 in der Vorstehrichtung des Zahns 34 angeordnet.
Jeder von den zweiten Spulenbereichen 37 ist durch Wickeln des leitenden Drahts 35a, um den entsprechenden ersten Spulenbereich 36 von der äußeren Seite zu bedecken, gestaltet. In dem zweiten Spulenbereich 37 ist der leitende Draht 35a um den ersten Spulenbereich 36 durch mehrere Umwicklungen gewickelt. Des Weiteren ist in dem zweiten Spulenbereich 37 der leitende Draht 35a von der Basisendseite in Richtung zu dem distalen Ende des Zahns 34 in der Vorstehrichtung des Zahns 34 angeordnet. Der leitende Draht 35a in dem zweiten Spulenbereich 37 erstreckt sich entlang des leitenden Drahts 35a in dem ersten Spulenbereich 36.
Die Länge des leitenden Drahts 35a, die einer Umwicklung um den Zahn 34 herum entspricht, ist als eine Umfangslänge definiert. In diesem Fall ist der Durchschnitt der Umfangslängen von jedem ersten Spulenbereich 36 kleiner als der Durchschnitt der Umfangslängen von jedem zweiten Spulenbereich 37. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, hinsichtlich der Umfangslänge des leitenden Drahts 35a pro Umwicklung, die Umfangslängen des ersten Spulenbereichs 36 alle kleiner als eine beliebige der Umfangslängen des zweiten Spulenbereichs 37. Wie später beschrieben wird, werden vorgeformte Spulen in die Schlitze 40 unter Verwendung einer Einsetzmaschine eingesetzt. Solange der zweite Spulenbereich 37 an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs 36 angeordnet werden kann, ohne eine Last auf den leitenden Draht 35a zu der Zeit eines solchen Einsetzens aufzubringen, kann bzw. können die Umfangslänge des ersten Spulenbereichs 36 für eine Umwicklung oder die Umfangslängen des ersten Spulenbereichs 36 für mehrere Umwicklungen größer sein als die Umfangslänge des zweiten Spulenbereichs 37. Das heißt, die Umfangslängen des leitenden Drahts 35a in dem ersten Spulenbereich 36 müssen nicht notwendigerweise alle gleich sein. In gleicher Weise müssen die Umfangslängen des leitenden Drahts 35a in dem zweiten Spulenbereich 37 nicht notwendigerweise alle gleich sein.
Ein Spulenende 36a von jedem ersten Spulenbereich 36 ist an der entsprechenden Zahnendfläche 34a angeordnet. Ein Spulenende 37a des entsprechenden zweiten Spulenbereichs 37 ist an der äußeren Seite des Spulenendes 36a des ersten Spulenbereichs 36 angeordnet. Ein gerader Bereich 36b des ersten Spulenbereichs 36 ist in einem der entsprechenden zwei Schlitze 40 angeordnet, die an den entgegengesetzten Seiten des entsprechenden Zahns 34 gelegen sind. Ein gerader Bereich 37b des entsprechenden zweiten Spulenbereichs 37 ist in dem anderen der zwei Schlitze 40 angeordnet.
Der Kopplungsabschnitt 38 ist zwischen dem Spulenende 36a des ersten Spulenbereichs 36 und dem Spulenende 37a des zweiten Spulenbereichs 37 an einer der zwei Zahnendflächen 34a angeordnet. Des Weiteren erstreckt sich der Kopplungsabschnitt 38 zwischen den zwei Schlitzen 40, die an den entgegengesetzten Seiten des Zahns 34 gelegen sind. Der Kopplungsabschnitt 38 koppelt einen Bereich des ersten Spulenbereichs 36 in der Nähe des distalen Endes des Zahns 34 mit einem Bereich des zweiten Spulenbereichs 37 in der Nähe des Basisendes des Zahns 34.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen des Stators 31 beschrieben. Das Verfahren hat einen Schritt zum Ausbilden vorgeformter Spulen 45, die die Spulen 35 ausbilden werden, und einen Schritt zum Anbringen der vorgeformten Spulen 45 an den entsprechenden Zähnen 34.
Zuerst wird der Schritt zum Ausbilden der vorgeformten Spulen 45 beschrieben. In dem Ausbildungsschritt wird jede der vorgeformten Spulen 45 unter Verwendung eines einzigen leitenden Drahts 35a ausgebildet. Die vorgeformten Spulen 45 können an den entsprechenden Zähnen 34 angebracht werden, um die Spulen 35 auszubilden.
Wie in der 5 gezeigt ist, hat die vorgeformte Spule 45 einen ersten vorgeformten Bereich 46, einen zweiten vorgeformten Bereich 47 und einen Kopplungsabschnitt 38. Der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 bilden den ersten Spulenbereich 36 beziehungsweise den zweiten Spulenbereich 37. Der Kopplungsabschnitt 38 koppelt den ersten vorgeformten Bereich 46 mit dem zweiten vorgeformten Bereich 47.
Der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 werden beide durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um die Wicklungsachse in einer verlängerten elliptischen Form ausgebildet. In der vorgeformten Spule 45 ist die Richtung der großen Achse der verlängerten elliptischen Form als die Längsrichtung definiert, und die Richtung der kleineren Achse ist als die Querrichtung definiert. An einem der entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung der vorgeformten Spule 45 sind der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 bündig miteinander.
Die entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung von jedem ersten vorgeformten Bereich 46 sind erste gebogene Bereiche 46a, in denen der leitende Draht 35a gebogen ist. Die ersten gebogenen Bereiche 46a bilden die Spulenenden 36a des ersten Spulenbereichs 36. Jeder erste vorgeformte Bereich 46 hat auch erste gerade Bereiche 46b, um die ersten gebogenen Bereiche 46a miteinander zu verbinden. Die ersten geraden Bereiche 46b bilden die geraden Bereiche 36b des ersten Spulenbereichs 36 aus.
Die entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung von jedem der zweiten vorgeformten Bereiche 47 sind zweite gebogene Bereiche 47a, in denen der leitende Draht 35a gebogen ist. Die zweiten gebogenen Bereiche 47a bilden die Spulenenden 37a des zweiten Spulenbereichs 37. Jeder zweite vorgeformte Bereich 47 hat auch zweite gerade Bereiche 47b, um die zweiten gebogenen Bereiche 47a miteinander zu verbinden. Die zweiten geraden Bereiche 47b bilden die geraden Bereiche 37b des zweiten Spulenbereichs 37 aus.
Der Kopplungsabschnitt 38 ist der Bereich von einem Wicklungsabschlussbereich 46c von einem der entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung des ersten vorgeformten Bereichs 46 bis zu einem Wicklungsstartbereich 47c von dem einen der entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung des zweiten vorgeformten Bereichs 47. Mit anderen Worten gesagt, ist der Kopplungsabschnitt 38 ein Bereich entsprechend einer einzelnen Umwicklung von dem Wicklungsabschlussbereich 46c des ersten vorgeformten Bereichs 46. Die Umfangslänge des Kopplungsabschnitts 38 ist größer als die Umfangslänge des leitenden Drahts 35a pro Umwicklung in dem zweiten vorgeformten Bereich 47. Als eine Folge ist die Umfangslänge des Kopplungsabschnitts 38 größer als die Umfangslänge des leitenden Drahts 35a pro Umwicklung in dem ersten vorgeformten Bereich 46.
Jede vorgeformte Spule 45, die in der vorstehend beschriebenen Weise gestaltet ist, ist durch Wickeln des leitenden Draht 35a um einen Wicklungskern 50 herum ausgebildet. Nachstehend wird die Axialrichtung der Drehwelle 51 einfach als die Axialrichtung bezeichnet.
Mit Bezug auf die 4 ist die Drehwelle 51 durch den Wicklungskern 50 hindurch eingesetzt. In diesem Zustand ist der Wicklungskern 50 an der Drehwelle 51 fixiert. Der Wicklungskern 50 dreht somit einstückig mit der Drehwelle 51. Der Wicklungskern 50 hat einen Kernkörper 52 und Flanschplatten 60. Die Flanschplatten 60 sind mit dem entgegengesetzten axialen Enden des Kernkörpers 52 integriert. Der Kernkörper 52 hat einen verlängerten elliptischen Querschnitt. In dem Kernkörper 52 ist die Richtung der größeren Achse der verlängerten Ellipse als die Längsrichtung definiert, und die Richtung der kleineren Achse ist als die Querrichtung definiert.
Der Kernkörper 52 hat einen ersten Wicklungskernbereich 53 zwischen der axialen Mitte und einem der Enden. Der Kernkörper 52 hat auch einen zweiten Wicklungskernbereich 54 zwischen der axialen Mitte und dem anderen der Enden. Die Längsabmessung L1 des ersten Wicklungskernbereichs 53 ist kleiner als die Längsabmessung L2 des zweiten Wicklungskernbereichs 54. An einem der entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung des Kernkörpers 52 sind der erste Wicklungskernbereich 53 und der zweite Wicklungskernbereich 54 axial bündig miteinander. An dem anderen Ende in der Längsrichtung des Kernkörpers 52 sind der erste Wicklungskernbereich 53 und der zweite Wicklungskernbereich 54 angeordnet, um eine Stufe 52a zwischen dem ersten Wicklungskernbereich 53 und dem zweiten Wicklungskernbereich 54 zu haben.
Eines der entgegengesetzten axialen Enden des Kernkörpers 52 ist ein Ende des ersten Wicklungskernbereichs 53, an dem die entsprechende der Flanschplatten 60 angebracht ist. Das andere der axialen Enden des Kernkörpers 52 ist ein Ende des zweiten Wicklungskernbereichs 54, an dem die andere der Flanschplatten 60 angeracht ist. Die zwei Flanschplatten 60 können jeweils an dem Kernkörper 52 angebracht werden und von diesem abgenommen werden. Jede der Flanschplatten 60 hat eine verlängerte elliptische Form. Die Längsabmessung von jeder Flanschplatte 60 ist größer als die Längsabmessungen L1, L2 des Kernkörpers 52. Die Querabmessung der Flanschplatte 60 ist auch größer als die Querabmessung des Kernkörpers 52.
Während die Flanschplatten 60 an dem Kernkörper 52 angebracht sind, wird der Kernkörper 52 um die Achse der Drehwelle 51 gedreht. Dies wickelt den leitenden Draht 35a um den ersten Wicklungskernbereich 53 herum, um den ersten vorgeformten Bereich 46 auszubilden. Dann wird der leitende Draht 35a um den zweiten Wicklungskernbereich 54 nachfolgend zu dem ersten vorgeformten Bereich 46 in der Axialrichtung gewickelt. Durch Ausbilden des zweiten vorgeformten Bereichs 47 nachfolgend zu dem ersten vorgeformten Bereich 46 auf diese Weise, wird die vorgeformte Spule 45 ausgebildet. Anschließend werden die Flanschplatten 60 von dem Kernkörper 52 abgenommen. Dann wird die vorgeformte Spule 45 auch von dem Kernkörper 52 abgenommen.
In diesem Fall ist die Achse der Drehwelle 51 die Wicklungsachse des ersten vorgeformten Bereichs 46 und des zweiten vorgeformten Bereichs 47. Die vorgeformte Spule 45 ist durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um den Kernkörper 52 herum ausgebildet, der einen verlängerten elliptischen Querschnitt hat. Als eine Folge werden der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 r in einer verlängerten elliptischen Form ausgebildet.
Wenn jede vorgeformte Spule 45 ausgebildet ist, erstreckt sich der Bereich des leitenden Drahts 35a, der sich von dem ersten Wicklungskernbereich 53 in Richtung zu dem zweiten Wicklungskernbereich 54 erstreckt, diagonal. Der sich diagonal erstreckende Bereich des leitenden Drahts 35a bildet den Kopplungsabschnitt 38. In der vorgeformten Spule 45 ist das Wicklungsstartende des leitenden Drahts 35a in dem ersten vorgeformten Bereich 46 angeordnet, und das Wicklungsabschlussende ist in dem zweiten vorgeformten Bereich 47 angeordnet.
Nachstehend wird der Anbringungsschritt beschrieben. In dem Anbringungsschritt werden die vorgeformten Spulen 45 in die Schlitze 40 unter Verwendung einer Einsetzmaschine eingesetzt. Jede vorgeformte Spule 45 wird somit an dem entsprechenden Zahn 34 angebracht.
Wie in der 6 gezeigt ist, hat eine Einsetzmaschine 62 eine Basis 63, eine säulenförmige Anhebemaschine 64 und Einsetzerflügel 65. Die Anhebemaschine 64 ist an einer inneren Seite der Basis 63 angeordnet. Die Einsetzerflügel 65 sind in dem Umfang der Anhebemaschine 64 angeordnet. Die Anhebemaschine 64 wird wahlweise angehoben und abgesenkt. Zuerst werden die vorgeformten Spulen 45, deren Anzahl gleich zu der Anzahl der Schlitze 40 ist, an der Basis 63 angebracht. In diesem Stadium werden die vorgeformten Spulen 45 jeweils an der Basis 63 in einem Zustand angebracht, in dem der erste vorgeformte Bereich 46 an dem zweiten vorgeformten Bereich 47 gestapelt ist. Des Weiteren sind in diesem Zustand der erste gebogene Bereich 46a, der den Wicklungsabschlussbereich 46c des ersten vorgeformten Bereichs 46 hat, und der zweite gebogene Bereich 47a, der den Wicklungsstartbereich 47c des zweiten vorgeformten Bereichs 47 hat, der Mitte der Basis 63 zugewandt. Das heißt, jede vorgeformte Spule 45 ist derart montiert, dass einer der ersten gebogenen Bereiche 46a und der entsprechende der zweiten gebogenen Bereiche 47a, in denen der erste vorgeformte Bereich 46, der Kopplungsabschnitt 38 und der zweite vorgeformte Bereich 47 zusammen in der Wicklungsachsenrichtung gestapelt sind, der Mitte der Basis 63 zugewandt sind. In diesem Zustand sind der andere von den ersten gebogenen Bereichen 46a und der entsprechende von den zweiten gebogenen Bereichen 47a, in denen der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 in der Wicklungsachsenrichtung voneinander versetzt sind, der äußeren Seite der Basis 63 zugewandt. Des Weiteren ist jede vorgeformte Spule 45 derart montiert, dass jeder erste gerade Bereich 46b und der entsprechende zweite gerade Bereich 47b durch den Freiraum zwischen den entsprechenden benachbarten zwei der Einsetzerflügel 65 hindurchgehen.
Dann wird der Statorkern 32 oberhalb der ersten vorgeformten Bereiche 46 angeordnet. In diesem Zustand wird die Anhebemaschine 64 angehoben. Dies setzt die ersten geraden Bereiche 46b von jedem ersten vorgeformten Bereich 46 in die entsprechenden Schlitze 40 von den Einsetzanschlüssen 40a ein. Des Weiteren wird der äußere von den ersten gebogenen Bereichen 46a des ersten vorgeformten Bereichs 46 über die distale Zahnendfläche 34b hinaus bewegt und dann an der entsprechenden Zahnendfläche 34a angeordnet. Andererseits wird der innere von den ersten gebogenen Bereichen 46a des ersten vorgeformten Bereichs 46 über die distale Zahnendfläche 34b hinaus bewegt und dann an der Zahnendfläche 34a angeordnet. Auf diese Weise wird, während jeder erste vorgeformte Bereich 46 als ein Ganzes in die entsprechenden Schlitze 40 eingesetzt ist, der leitende Draht 35a fortlaufend von dem Basisende in Richtung zu dem distalen Ende des entsprechenden Zahns 34 angeordnet.
Als eine Folge ist mit Bezug auf die 7A der erste vorgeformte Bereich 46 an dem entsprechenden Zahn 34 angebracht. Nachdem der erste Spulenbereich 36 ausgebildet ist, wie in der 7B gezeigt ist, ist der Wicklungsabschlussbereich 46c des ersten Spulenbereichs 36 in der Nähe des distalen Endes des Zahns 34 angeordnet, die die Nähe des Einsetzanschlusses 40a des entsprechenden Schlitzes 40 ist.
Im Anschluss wird der zweite vorgeformte Bereich 47 an dem entsprechenden Zahn 34 angebracht. Auch in diesem Stadium werden die zweiten geraden Bereiche 47b des zweiten vorgeformten Bereichs 47 in die entsprechenden Schlitze 40 durch die Einsetzanschlüsse 40a hindurch eingesetzt. Des Weiteren wird der äußere der zweiten gebogenen Bereiche 47a des zweiten vorgeformten Bereichs 47 über die distale Zahnendfläche 34b hinaus bewegt und dann an der entsprechenden Zahnendfläche 34a angeordnet. Andererseits wird die innere der zweiten gebogenen Bereiche 47a des zweiten vorgeformten Bereichs 47 über die distale Zahnendfläche 34b hinaus bewegt und dann an der Zahnendfläche 34a angebracht.
Nachdem jeder zweite vorgeformte Bereich 47 als ein Ganzes in die entsprechenden Schlitze 40 eingesetzt worden ist, wird der Kopplungsabschnitt 38 in Richtung zu dem Basisende des Zahns 34 gedrückt. Wie beschrieben worden ist, ist die Umfangslänge von jedem zweiten vorgeformten Bereich 47 größer als die Umfangslänge von jedem ersten vorgeformten Bereich 46. Der zweite vorgeformte Bereich 47 wird somit in die Schlitze 40 in einer Weise eingesetzt, wo er sich an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs 36 bewegt.
Mit Bezug auf die 7C wird, als eine Folge, der zweite vorgeformte Bereich 47 fortlaufend von der Basisendseite des Zahns 34 eingesetzt, die die Seite korrespondierend zu dem Außenumfangsbereich des ersten Spulenbereichs 36 ist. In diesem Stadium wird der leitende Draht 35a fortlaufend von dem Basisende in Richtung zu dem distalen Ende des Zahns 34 angeordnet. Durch Anbringen des zweiten vorgeformten Bereichs 47 an dem Zahn 34 auf diese Weise wird der zweite Spulenbereich 37 ausgebildet.
Anschließend werden die Anschlüsse der Spulen 35, die an den entsprechenden Zähnen 34 angebracht sind, an den neutralen Punkten miteinander verbunden. Auf diese Weise wird der Stator 31, der den Statorkern 32 und die Spulen 35 hat, hergestellt.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel erreicht die folgenden Vorteile.

(1) Jede vorgeformte Spule 45 hat den ersten vorgeformten Bereich 46 und den zweiten vorgeformten Bereich 47. Die Umfangslänge des zweiten vorgeformten Bereichs 47 ist größer als die Umfangslänge des ersten vorgeformten Bereichs 46. Um die vorgeformte Spule 45 an dem entsprechenden Zahn 34 anzubringen, wird der erste vorgeformte Bereich 46 zuerst an dem Zahn 34 angebracht, um den ersten Spulenbereich 36 auszubilden. Dann wird der zweite vorgeformte Bereich 47 an dem Zahn 34 durch Bewegen des zweiten vorgeformten Bereichs 47 an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs 36 angebracht. Auf diese Weise ermöglicht der erste Spulenbereich 36, nachdem der erste Spulenbereich 36 angeordnet worden ist, um eine Position in der Nähe des distalen Endes des Zahns 34 zu erreichen, ein Einsetzen des zweiten vorgeformten Bereichs 47 in die entsprechenden Schlitze 40 ohne eine störende Beeinträchtigung. Dies verringert die Last, die auf die vorgeformte Spule 45 wirkt. Die Last, die auf die Einsetzmaschine 62 wirkt, die die vorgeformte Spule 45 in die Schlitze 40 drückt, wird auch verringert.
(2) Jede vorgeformte Spule 45 ist durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um den Wicklungskern 50 herum ausgebildet. Der Wicklungskern 50 hat den ersten Wicklungskernbereich 53 und den zweiten Wicklungskernbereich 54. Die Abmessung L1 des ersten Wicklungskernbereichs 53 und die Abmessung L2 des zweiten Wicklungskernbereichs 54 in der Längsrichtung des Kernkörpers 52 unterscheiden sich voneinander. Durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um den Wicklungskern 50 herum werden der erste vorgeformte Bereich 46 und der zweite vorgeformte Bereich 47 leicht ausgebildet, um unterschiedliche Umfangslängen zu haben.
(3) Der Wicklungskern 50 hat den ersten Wicklungskernbereich 53 und den zweiten Wicklungskernbereich 54, die die unterschiedlichen Abmessungen L1, L2 in der Längsrichtung des Kernkörpers 52 haben. Die Stufe 52a ist zwischen dem ersten Wicklungskernbereich 53 und dem zweiten Wicklungskernbereich 54 angeordnet. Die Stufe 52a ermöglicht ein diagonales Wickeln des leitenden Drahts 35a quer von dem ersten Wicklungskernbereich 53 zu dem zweiten Wicklungskernbereich 54. Der Kopplungsabschnitt 38 ist somit ausgebildet, um eine große Umfangslänge zu haben. Das heißt, der Kopplungsabschnitt 38 wird durch Wickeln des leitenden Drahts 35a um den Wicklungskern 50 herum in einfacher Weise ausgebildet.
(4) Jede vorgeformte Spule 45 hat den Kopplungsabschnitt 38. Der Kopplungsabschnitt 38 koppelt den ersten vorgeformten Bereich 46 mit dem zweiten vorgeformten Bereich 47. Die Umfangslänge des Kopplungsabschnitts 38 ist größer als die Umfangslänge des zweiten vorgeformten Bereichs 47. Die Umfangslänge des Kopplungsbabschnitts 38 ermöglicht, nachdem der erste vorgeformte Bereich 46 an dem entsprechenden Zahn 34 angebracht worden ist, um den ersten Spulenbereich 36 auszubilden, eine Anordnung des leitenden Drahts 35a in dem zweiten vorgeformten Bereich 47 von dem Basiesende des Zahns 34. Als eine Folge wird der zweite vorgeformte Bereich 47 in einem Zustand ausgebildet, in dem er an den Unterseiten der entsprechenden Schlitze 40 gepackt ist.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.
Jede vorgeformte Spule 45 ist unter Verwendung des einzelnen leitenden Drahts 35a ausgebildet. Jedoch kann die vorgeformte Spule 45 durch Wickeln von mehreren leitenden Drähten 35a gleichzeitig um den Kernkörper 52 herum ausgebildet werden.
Die Länge von jedem Kopplungsabschnitt 38 ist die Länge, die einer Umwicklung des leitenden Drahts 35a mit Bezug auf den Kernkörper 52 entspricht. Jedoch kann die Länge des Kopplungsabschnitts 38 die Länge sein, die zwei Umwicklungen des leitenden Drahts 35a entspricht, oder kann je nach Notwendigkeit geändert werden.
Solange die Umfangslänge von jedem Kopplungsabschnitt 38 größer ist als die Länge, die einer Umwicklung des leitenden Drahts 35a in dem ersten vorgeformten Bereich 46 entspricht, kann die Umfangslänge des Kopplungsabschnitts 38 kleiner als die Länge sein, die einer Umwicklung des leitenden Drahts 35a in dem zweiten vorgeformten Bereich 47 entspricht.
Die Positionen der Permanentmagneten 21a in dem Rotor 21 können je nach Notwendigkeit geändert werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Stators umfasst einen Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer vorgeformten Spule und einen Anbringungsschritt zum Anbringen der vorgeformten Spule an einem Zahn. In dem Anbringungsschritt wird ein erster Spulenbereich durch Einsetzen eines ersten vorgeformten Bereichs in einen Schlitz von einem Einsetzanschluss, der zwischen benachbarten zwei der Zähne in der Umfangsrichtung einer Kernbasis ausgebildet ist, um den ersten vorgeformten Bereich an den Zähnen anzubringen, ausgebildet. Anschließend wird ein zweiter Spulenbereich durch Einsetzen eines zweiten vorgeformten Bereichs in den Schlitz von dem Einsetzanschluss, um den zweiten vorgeformten Bereich an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs anzubringen, ausgebildet.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Stators (31), wobei der Stator (31) einen zylindrischen Statorkern (32), der eine Vielzahl von Zähnen (34), die von einer Innenumfangsfläche einer zylindrischen Kernbasis (33) vorstehen, und eine Vielzahl von Schlitzen (40) hat, von denen jeder zwischen benachbarten zwei der Zähne (34) in einer Umfangsrichtung der Kernbasis (33) gelegen ist, und eine Vielzahl von Spulen (35) hat, von denen jede um einen entsprechenden der Zähne (34) durch konzentriertes Wickeln gewickelt ist, wobei jede Spule (35) einen ersten Spulenbereich (36), der um den entsprechenden Zahn (34) herum in einem Zustand gewickelt ist, in dem ein leitender Draht (35a) in einer Vorstehrichtung des Zahns (34) entlang einer Seitenfläche (34a, 34c) des Zahns (34) angeordnet ist, und einen zweiten Spulenbereich (37) hat, der derart gewickelt ist, dass der leitende Draht (35a) in der Vorstehrichtung des Zahns (34) angeordnet ist und dass der zweite Spulenbereich (37) den ersten Spulenbereich (36) von einer äußeren Seite entlang des ersten Spulenbereichs (36) bedeckt, wobei das Verfahren zum Herstellen des Stators (31) folgende Schritte aufweist: einen Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer vorgeformten Spule (45), die an jedem der Zähne (34) angebracht werden kann, um eine Spule (35) auszubilden, durch Verwenden des leitenden Drahts (35a); und einen Anbringungsschritt zum Anbringen der vorgeformten Spule (45) an dem Zahn (34), wobei in dem Ausbildungsschritt, ein erster vorgeformter Bereich (46) durch Wickeln des leitenden Drahts (35a) um eine Wicklungsachse herum ausgebildet wird, und ein zweiter vorgeformter Bereich (47) durch Wickeln des leitenden Drahts (35a) nachfolgend zu dem ersten vorgeformten Bereich (46) in der Richtung der Wicklungsachse ausgebildet wird, und in dem Anbringungsschritt der erste Spulenbereich (36) durch Einsetzen des ersten vorgeformten Bereichs (46) in einen der Schlitze (40) von einer Einsetzanschluss (40a), der zwischen benachbarten zwei der Zähne (34) ausgebildet ist, um den ersten vorgeformten Bereich (46) an dem Zahn (34) anzubringen, ausgebildet wird, und anschließend der zweite Spulenbereich (37) durch Einsetzen des zweiten vorgeformten Bereichs (47) in den Schlitz (40) von dem Einsetzanschluss (40a), um den zweiten vorgeformten Bereich (47) an der äußeren Seite des ersten Spulenbereichs (36) anzuordnen, ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorgeformte Spule (45) des Weiteren einen Kopplungsabschnitt (38) hat, der den ersten vorgeformten Bereich (46) mit dem zweiten vorgeformten Bereich (47) koppelt und der durch Wickeln des leitenden Drahts (35a) um die Wicklungsachse herum mit einer Umwicklung ausgebildet ist, und eine Länge des Kopplungsabschnitts (38) größer ist als eine Länge des leitenden Drahts (35a) pro Umwicklung in dem zweiten vorgeformten Bereich (47).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgeformte Spule (45) durch Wickeln des leitenden Drahts (35a) um einen Wicklungskern (50) herum ausgebildet ist, der Wicklungskern (50) einen ersten Wicklungskernbereich (53), der den ersten vorgeformten Bereich (46) ausbildet, und einen zweiten Wicklungskernbereich (54) hat, der den zweiten vorgeformten Bereich (47) ausbildet, und der erste Wicklungskernbereich (53) mit dem zweiten Wicklungsbereich (54) integriert ist.
Stator (31) für eine drehende elektrische Maschine (10), wobei der Stator (31) Folgendes aufweist: einen zylindrischen Statorkern (32), der eine Vielzahl von Zähnen (34), die von einer Innenumfangsfläche einer Kernbasis (33) vorstehen, und eine Vielzahl von Schlitzen (40) hat, von denen jeder zwischen benachbarten zwei der Zähne (34) in einer Umfangsrichtung der Kernbasis (33) gelegen ist; und eine Vielzahl von Spulen (35), von denen jede um einen entsprechenden der Zähne (34) durch konzentriertes Wickeln gewickelt ist, wobei jede Spule (35) einen ersten Spulenbereich (36), der um den entsprechenden Zahn (34) herum in einem Zustand gewickelt ist, in dem ein leitender Draht (35a) in einer Vorstehrichtung des Zahns (34) entlang einer Seitenfläche (34a, 34c) des Zahns (34) angeordnet ist, und einen zweiten Spulenbereich (37) hat, der derart gewickelt ist, dass der leitende Draht (35a) in der Vorstehrichtung des Zahns (34) angeordnet ist und dass der zweite Spulenbereich (37) den ersten Spulenbereich (36) von einer äußeren Seite entlang des ersten Spulenbereichs (36) bedeckt.
Stator (31) nach Anspruch 4, wobei jede Spule (35) des Weiteren einen Kopplungsabschnitt (38) hat, der den ersten Spulenbereich (36) mit dem zweiten Spulenbereich (37) koppelt und der durch Wickeln des leitenden Drahts (35a) mit einer Umwicklung ausgebildet ist, und der Kopplungsabschnitt (38) zwischen einem Spulenende (36a) des ersten Spulenbereichs (36) und einem Spulenende (37a) des zweiten Spulenbereichs (37) angeordnet ist.