DE102019107762A1

DE102019107762A1 - Stator für eine rotierende elektrische maschine, rotierendeelektrische maschine; und verfahren zur herstellung eines statorsfür eine rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE102019107762A1
Application number: DE102019107762.1A
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Miyata; Shinichi Okuyama; Tatsuya Horiba; Taizo Hirano
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-10-02
Also published as: KR20190114832A; KR102178609B1; DE102019107762A8; CN110323854B; JP7004164B2; JP2019180217A; CN110323854A

Abstract

Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine weist einen Statorkern, zwei Isolatoren und leitfähige Drähte dreier Phasen auf, die jeweils Spulen ausbilden. Zumindest einer der Isolatoren weist Führungsnuten und Durchgangsnuten auf. Die Führungsnuten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase sind in dieser Reihenfolge in Axialrichtung angeordnet, und die Führungsnut der U-Phase ist dem Statorkern am nächsten. Die Durchgangsnuten jeder der Phasen weisen eine Endnut, die einen Verbindungsdraht führt, der sich von einem Ende einer Endspule erstreckt, und eine Mittelnut auf, die Verbindungsdrähte führt, die sich von den gegenüberliegenden Enden einer Mittelspule erstrecken. Die Endnuten der drei Phasen sind so angeordnet, dass sich die Endnut der V-Phase zwischen der Endnut der U-Phase und der Endnut der W-Phase in Umfangsrichtung befindet.

Description

Stand der Technik
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine, eine rotierende elektrische Maschine und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine.
Beschreibung Stand der Technik
Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine umfasst einen Statorkern, der ein ringförmiges Joch und Zähne aufweist, die sich in Radialrichtung von der Innenumfangsfläche des Jochs erstrecken. Des Weiteren kann der Stator Isolatoren aufweisen, die an den gegenüberliegenden Stirnflächen in Axialrichtung des Statorkerns angeordnet sind. Jeder der Isolatoren hat eine ringförmige Isolatorbasis, die an dem Joch in Axialrichtung des Statorkerns anliegt, und Isolatorerstreckungsabschnitte, die sich von der Innenumfangsfläche der Isolatorbasis in Radialrichtung erstrecken und an den Zähnen anliegen. Des Weiteren umfasst der Stator Spulen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase. Diese Spulen sind durch Wickeln von leitfähigen Drähten um die Zähne und Isolatorerstreckungsabschnitte durch konzentriertes Wickeln ausgebildet. Die leitfähigen Drähte, die jeweils die Spulen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase ausbilden, werden als leitfähige Drähte der U-Phase, V-Phase und W-Phase bezeichnet. Die Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase sind in Umfangsrichtung des Statorkerns benachbart zueinander angeordnet, und jede dritte der Spulen in Umfangsrichtung des Statorkerns hat die gleiche Phase.
Des Weiteren wird zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-172955 begonnen, die leitfähigen Drähte einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase gleichzeitig um drei in Umfangsrichtung benachbarten Zähne zu wickeln, den leitfähigen Draht jeder der Phasen nacheinander um jeden dritten Zahn zu wickeln, und die leitfähigen Drähte der drei Phasen werden gleichzeitig fertig gewickelt, so dass jeweils die Spulen der drei Phasen ausgebildet werden. Dementsprechend kann die Wickelarbeit der leitfähigen Drähte der jeweiligen Phasen effizient durchgeführt werden.
Bei dem Wickelverfahren, wie es in der zuvor beschriebenen japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-172955 offenbart ist, neigen die leitfähigen Drähte oder die Zuführdüsen für leitfähige Drähte der jeweiligen Phasen jedoch dazu, die leitfähigen Drähte der anderen Phasen zu beeinträchtigen, und es kann schwierig sein, die leitfähigen Drähte der jeweiligen Phasen problemlos zu wickeln.
Zusammenfassung
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, das problemlose Wickeln von leitfähigen Drähten der jeweiligen Phasen zu ermöglichen.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die nachstehend in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
In einem allgemeinen Aspekt wird ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt. Der Stator umfasst einen Statorkern, zwei Isolatoren und leitfähige Drähte einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase. Der Statorkern hat ein ringförmiges Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich in einer Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche des Jochs erstrecken. Die zwei Isolatoren sind an gegenüberliegenden Stirnflächen in einer Axialrichtung des Statorkerns angeordnet sind. Jeder der Isolatoren umfasst eine ringförmige Isolatorbasis, die das Joch berührt, und eine Mehrzahl von Isolatorerstreckungsabschnitten, die sich in Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche der Isolatorbasis erstrecken und jeweils die Zähne berühren. Die Isolatorbasis hat eine erste Stirnfläche, die das Joch berührt, und eine zweite Stirnfläche, die der ersten Stirnfläche in Axialrichtung gegenüberliegt. Der leitfähige Draht einer jeden Phase bildet eine Mehrzahl von Spulen aus, indem er um die Zähne und die Isolatorerstreckungsabschnitte durch konzentrierte Wicklung gewickelt ist. Zumindest einer der Isolatoren umfasst Führungsnuten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, die in einer Außenumfangsfläche der Isolatorbasis vorgesehen sind, um sich in einer Umfangsrichtung zu erstrecken, und Durchgangsnuten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase. Die Führungsnuten sind in dieser Reihenfolge in Axialrichtung angeordnet. Die Führungsnut der U-Phase aus den Führungsnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase ist in Axialrichtung dem Statorkern am nächsten. Die Führungsnut jeder der Phasen führt den entsprechenden leitfähigen Draht in Umfangsrichtung. Die Durchgangsnuten erstrecken sich in einer Richtung, welche die Führungsnuten der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase kreuzt. Jede der Durchgangsnuten erstreckt sich in Radialrichtung durch die Isolatorbasis und öffnet sich zu der zweiten Stirnfläche der Isolatorbasis. Die Durchgangsnuten jeder der Phasen führen den entsprechenden leitfähigen Draht in Radialrichtung. Der leitfähige Draht jeder der Phase bildet des Weiteren eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten aus, welche die Spulen der gleichen Phase, die in Umfangsrichtung benachbart sind, verbinden, und erstrecken sich durch die entsprechende Führungsnut und die entsprechenden Durchgangsnuten. Die Spulen jeder der Phasen sind durch Reihenwicklung ausgebildet und umfassen eine Endwicklung, die eine erste oder letzte Spule in der Serienwicklung ist, und eine Mittelspule, die eine andere als die Endspule ist. Die Durchgangsnuten jeder der Phasen umfassen eine Endnut, die den Verbindungsdraht führt, der sich von einem Ende der Endspule erstreckt, und eine Mittelnut, welche die Verbindungsdrähte führt, die sich jeweils von gegenüberliegenden Enden der Mittelspule erstrecken. Die Endnuten der drei Phasen sind so angeordnet, dass sich die Endnut der V-Phase zwischen der Endnut der U-Phase und der Endnut der W-Phase in Umfangsrichtung befindet.
Die Endspule kann eine Anfangsendspule sein, welche die erste Spule in der Reihenwicklung ist, und die Endnut kann eine Anfangsendnut sein, die einen ersten Verbindungsdraht führt, der sich von einem Ende der Anfangsendspule erstreckt. In diesem Fall erstrecken sich die ersten Verbindungsdrähte in der gleichen Richtung durch die entsprechenden Führungsnuten jeweils von den Anfangsendnuten der drei Phasen. In der Richtung, in der sich der erste Verbindungsdraht von der Anfangsendnut erstreckt, unter den Anfangsendnuten der drei Phasen, befindet sich die Anfangsendnut der U-Phase an einer vordersten Position und die Anfangsendnut der W-Phase befindet sich an einer hintersten Position.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Stators bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: gleichzeitiges Ausbilden der Anfangsendspulen der drei Phasen durch Wickeln der leitfähigen Drähte der drei Phasen um die entsprechenden Zähne und Isolatorerstreckungsabschnitte durch Verwendung von Zuführdüsen für leitfähigen Draht; Ziehen der leitfähigen Drähte der drei Phasen, die sich jeweils von den Anfangsendspulen zu Positionen weiter außen in Radialrichtung als die Isolatorbasis erstrecken, durch die entsprechenden Anfangsendnuten; und gleichzeitiges Führen der leitfähigen Drähte der drei Phasen, die jeweils von den Anfangsendnuten entlang den entsprechenden Führungsnuten gezogen werden, in eine Richtung von der Anfangsendnut der W-Phase hin zu der Anfangsendnut der U-Phase über die Anfangsendnut der V-Phase durch Verwendung der entsprechenden Zuführdüsen für leitfähigen Draht.
Andere Merkmale und Aspekte werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Einzelteile, die einen Statorkern und Isolatoren in der rotierenden elektrischen Maschine in 1 zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Stators in der rotierenden elektrischen Maschine in 1.
4 ist eine Ansicht, die schematisch ein Verhältnis zwischen einer Zuführdüse für leitfähigen Draht und dem Statorkern zeigt.
5 ist eine Ansicht, die schematisch ein Verhältnis zwischen dem Isolator und den Zähnen zeigt.
6 ist eine Ansicht, die schematisch ein Verhältnis des Isolators, der Zähne und der leitfähigen Drähte zeigt.
7 ist eine Ansicht, die schematisch ein Verhältnis eines Isolators, Zähnen und leitfähigen Drähten in einem Vergleichsbeispiel zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Diese Beschreibung stellt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme bereit. Abwandlungen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme sind für den durchschnittlichen Fachmann ersichtlich. Arbeitsabläufe sind beispielhaft und können so geändert werden, dass sie für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich sind, mit der Ausnahme von Abläufen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge auftreten. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, können weggelassen werden.
Beispielhafte Ausführungsbeispiele können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch gründlich und vollständig und vermitteln einem Durchschnittsfachmann den vollen Schutzbereich der Offenbarung.
Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine, eine rotierende elektrische Maschine und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende elektrische Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel werden nun in Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst eine rotierende elektrische Maschine 10 einen ringförmigen Stator 11 und einen Rotor 12, der innerhalb des Stators 11 angeordnet ist. Der Stator 11 umgibt den Rotor 12. Der Rotor 12 ist an einer Drehwelle 13 in einem Zustand befestigt, in dem die Drehwelle 13 durch den Rotor 12 eingesetzt ist, und dreht sich einstückig mit der Drehwelle 13. Der Rotor 12 hat einen Rotorkern 12a, der fest an der Drehwelle 13 angebracht ist.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der Stator 11 einen ringförmigen Statorkern 21. Der Statorkern 21 hat ein ringförmiges Joch 22 und Zähne 23, die sich in Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche 22a des Jochs 22 erstrecken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich fünfzehn Zähne 23 von der Innenumfangsfläche 22a des Jochs 22. Die Zähne 23 sind in Abständen in Umfangsrichtung des Statorkerns 21 angeordnet und erstrecken sich in Richtung zu der Achse des Statorkerns 21 von der Innenumfangsfläche 22a des Jochs 22. Eine distale Stirnfläche jedes der Zähne 23, das heißt, eine Oberfläche 23a des Endes an der dem Joch 22 gegenüberliegenden Seite, hat eine bogenförmige Form, die sich an die Außenumfangsfläche des Rotorkerns 12a anpasst.
Der Statorkern 21 hat zwei Stirnflächen 21e an den gegenüberliegenden Enden in Axialrichtung des Statorkerns 21. Das Joch 22 hat zwei Stirnflächen 22e an den gegenüberliegenden Enden in Axialrichtung des Statorkerns 21 und die Stirnflächen 22e sind ebene Flächen. Jeder der Zähne 23 hat zwei Stirnflächen 23e an den gegenüberliegenden Enden in Axialrichtung des Statorkerns 21, und die Stirnflächen 23e sind ebene Flächen. Die Länge des Jochs 22 in Axialrichtung des Statorkerns 21 und die Länge jedes der Zähne 23 in Axialrichtung des Statorkerns 21 sind gleich. Daher befinden sich jede Stirnfläche 22e des Jochs 22 und die entsprechende Stirnfläche 23e jedes der Zähne 23 in der gleichen Ebene. Die gegenüberliegenden Stirnflächen 22e des Jochs 22 und die gegenüberliegenden Stirnflächen 23e der Zähne 23 bilden die gegenüberliegenden Stirnflächen 21e des Statorkerns 21 aus.
Jeder der Zähne 23 hat einen Zahnerstreckungsabschnitt 24, der sich von der Innenumfangsfläche 22a des Jochs 22 erstreckt, und ein Paar Zahnflanschabschnitte 25, die zu den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung des Statorkerns 21 von einem distalen Ende des Zahnerstreckungsabschnitt 24 vorsteht, das heißt, das Ende der gegenüberliegenden Seite von dem Joch 22. Der Statorkern 21 hat Schlitze 28, von denen jeder ein Raum ist, der zwischen zwei Zähnen 23 ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung des Statorkerns 21 benachbart sind. Der Spalt zwischen den beiden Zahnflanschabschnitten 25, die einander mit den Schlitzen 28 dazwischen zugewandt sind, ist eine Schlitzöffnung 30.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Stator 11 Spulen 27U einer U-Phase, 27 V einer V-Phase und 27 W einer W-Phase. Ein Teil jeder der Spulen 27U, 27V und 27W erstreckt sich durch den Schlitz 28. In dem Stator 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beträgt die Anzahl der Schlitze fünfzehn.
Der Stator 11 umfasst Schlitzisolierfolien 29, die in die jeweiligen Schlitze 28 eingesetzt sind. Die Schlitzisolierfolien 29 isolieren die Teile jeder der Spulen 27U, 27V und 27W, die sich durch jeden der Schlitze 28 von dem Statorkern 21 erstrecken. Das Schlitzisolierfolie 29 hat eine solche Form, dass eine längliche bandförmige Folie entlang der Innenfläche des Schlitzes 28 in eine im Wesentlichen U-Form gekrümmt ist.
Die Schlitzisolierfolie 29 erstreckt sich entlang des Jochs 22 und der Zähne 23, die den Schlitz 28 ausbilden. Des Weiteren erstreckt sich die Schlitzisolierfolie 29 von einem Ende in Axialrichtung des Statorkerns 21 zu dem anderen Ende. Die gegenüberliegenden Enden der Schlitzisolierfolie 29 sind einander mit einem Spalt dazwischen in einer Position zugewandt, die der Schlitzöffnung 30 entspricht, um eine Öffnung 29a auszubilden. Die Öffnung 29a erstreckt sich von einem Ende der Schlitzisolierfolie 29 zu dem anderen Ende in Axialrichtung des Statorkerns 21. Daher erstreckt sich die Öffnung 29a von einem Ende in Axialrichtung des Statorkerns 21 zu dem anderen Ende.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, umfasst der Stator 11 ringförmige Isolatoren 31, die jeweils an den gegenüberliegenden Stirnflächen 21e des Statorkerns 21 angeordnet sind. Die jeweiligen Isolatoren 31 sind an den Stirnflächen 21e des Statorkerns 21 in einem Zustand angeordnet, in dem die Axialrichtungen der jeweiligen Isolatoren 31 der Axialrichtung des Statorkerns 21 entsprechen. In der folgenden Erläuterung bedeuten eine „Axialrichtung“, eine „Radialrichtung“ und eine „Umfangsrichtung“ Richtungen, die den Statorkern 21 oder den Isolator 31 betreffen, sofern nicht speziell anders beschrieben.
Jeder der Isolatoren 31 hat eine ringförmige Isolatorbasis 32, eine Mehrzahl von Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die sich in Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche 32a der Isolatorbasis 32 erstrecken, und ein Paar Isolatorflanschabschnitte 34, die zu den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung von einem distalen Ende jedes Isolatorerstreckungsabschnitts 33 aus vorstehen, das heißt, das Ende an der gegenüberliegenden Seite von der Isolatorbasis 32.
Die Isolatorbasis 32 ist in einer Position angeordnet, die dem Joch 22 in Axialrichtung zugewandt ist. Die gegenüberliegenden Stirnflächen 32e in Axialrichtung der Isolatorbasis 32 sind ebene Flächen. Eine erste Stirnfläche 32e, die eine der gegenüberliegenden Stirnflächen 32e der Isolatorbasis 32 ist, ist in Oberflächenkontakt mit der Stirnfläche 22e des Jochs 22. Daher liegt die Isolatorbasis 32 an dem Joch 22 an. Der Außendurchmesser der Isolatorbasis 32 ist kleiner als der Außendurchmesser des Jochs 22. Der Innendurchmesser der Isolatorbasis 32 ist der gleiche wie der Innendurchmesser des Jochs 22.
Die Anzahl der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 jedes Isolators 31 ist die gleiche wie die Anzahl der Zahnerstreckungsabschnitte 24. Die Breite in Umfangsrichtung in jedem der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 ist die gleiche wie die Breite in Umfangsrichtung in jedem der Zahnerstreckungsabschnitte 24. Die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 sind in Abständen in Umfangsrichtung angeordnet und erstrecken sich in Richtung zu der Achse der Isolatorbasis 32 von der Innenumfangsfläche 32a der Isolatorbasis 32.
Die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 sind in Positionen angeordnet, die den Zahnerstreckungsabschnitten 24 in Axialrichtung zugewandt sind. Jeder der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 ist ein säulenförmiger Körper, der von einer Stelle nahe der ersten Stirnfläche 32e auf der Innenumfangsfläche 32a der Isolatorbasis 32 vorsteht. Die gegenüberliegenden Stirnflächen 33e in Axialrichtung jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 sind ebene Flächen. Eine erste Stirnfläche 33e, die eine der gegenüberliegenden Stirnflächen 33e jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 ist, befindet sich in der gleichen Ebene wie die erste Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32.
Jeder der Isolatorflanschabschnitte 34 hat eine flache Stirnfläche 34e, die sich in der gleichen Ebene wie die erste Stirnfläche 33e jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 befindet. Die erste Stirnfläche 33e jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 und die Stirnfläche 34e jedes der Isolatorflanschabschnitte 34 sind in Oberflächenkontakt mit der Stirnfläche 23e jedes der Zähne 23. Daher liegt jeder der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 an dem entsprechenden der Zähne 23 an.
Des Weiteren weist jeder der Isolatoren 31 eine überhängende Wand 35 auf, die in Axialrichtung zu einer gegenüberliegenden Seite zu der ersten Stirnfläche 33e des Isolatorerstreckungsabschnitts 33 vom distalen Ende jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 überhängt. Jede der überhängenden Wände 35 ist mit den zwei Isolatorflanschabschnitten 34 verbunden, die zu den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung von dem distalen Ende jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 vorstehen. Die Breite in Umfangsrichtung in jeder der überhängenden Wände 35 ist die gleiche wie die Gesamtbreite in Umfangsrichtung in den zwei Isolatorflanschabschnitten 34, die zu den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung von dem distalen Ende jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 vorstehen. Daher sind Randabschnitte auf den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung jeder der überhängenden Wände 35 mit Randabschnitten der zwei Isolatorflanschabschnitte 34 verbunden. Jeder der Isolatorflanschabschnitte 34 und jede der überhängenden Wände 35 haben jeweils Oberflächen, die der Isolatorbasis 32 zugewandt sind, das heißt, die Oberflächen 34a und 35a, die einer Außenseite in Radialrichtung zugewandt sind, und diese Oberflächen 34a und 35a befinden sich auf dergleichen Ebene.
Jeder der Isolatoren 31 hat Öffnungen 36, von denen jede ein Spalt zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Isolierflanschabschnitten 34 und ein Spalt zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten überhängenden Wänden 35 ist. Die Öffnungen 36 jedes der Isolatoren 31 sind in Umfangsrichtung an den gleichen Positionen wie die Positionen der Schlitzöffnungen 30 des Statorkerns 21 angeordnet.
Wie in 3 dargestellt, hat jede der Spulen 27U, 27V und 27W zwei Spulenenden 27e, die jeweils in Axialrichtung von den gegenüberliegenden Stirnflächen 21e des Statorkerns 21 vorstehen. Jeder der Isolatoren 31 hat Spuleneinsetzräume 37 (siehe 2), von denen jeder zwischen den zwei Isolatorerstreckungsabschnitte 33 ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung benachbart sind. Jedes der Spulenenden 27e erstreckt sich durch den Spuleneinsetzraum 37. Des Weiteren hat jeder der Isolatoren 31 Räume, von denen jeder durch die Innenumfangsfläche 32a der Isolatorbasis 32, jede der überhängenden Wände 35 und den zweite Stirnflächen 33e jedes der Isolatorerstreckungsabschnitte 33 definiert ist, und jedes der Spulenenden 27e erstreckt sich durch den Raum.
Jedes der Spulenenden 27e wird durch Kontaktieren der Isolatorbasis 32 daran gehindert, sich in Radialrichtung nach außen zu bewegen. Des Weiteren wird jedes Spulenende 27e durch Kontaktieren der Oberflächen 34a der beiden Isolatorflanschabschnitte 34 und der Oberflächen 35a der überhängenden Wand daran gehindert, sich in Radialrichtung nach innen zu bewegen. Die Spulenenden 27e sind von den Zähnen 23 durch die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 isoliert.
Wie in 4 dargestellt ist, wird jede der Spulen 27U, 27V und 27W durch Wickeln des leitfähigen Drahtes 26 um einen der Zahnerstreckungsabschnitte 24 und den zwei Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Axialrichtung der Zahnerstreckungsabschnitte 24 befinden, durch konzentriertes Wickeln ausgebildet, während eine Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht durch die Öffnungen 36 der Isolatoren 31, die Schlitzöffnung 30 des Statorkerns 21 und die Öffnung 29a der Schlitzisolierfolie 29 geführt wird. Die leitfähigen Drähte 26, die jeweils die Spulen 27U, 27V und 27W der U-Phase, V-Phase und W-Phase ausbilden, werden als die leitfähigen Drähte 26 der U-Phase, V-Phase und W-Phase bezeichnet.
Die Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht ist in Axialrichtung (Richtungen werden durch die Pfeile Z1 in 4 gezeigt) und der Umfangsrichtung (die Richtungen werden durch die Pfeile θ1 in 4 gezeigt) relativ zu dem Statorkern 21 beweglich.
Wie in 3 gezeigt, sind die Spulen 27U, 27V, 27W so angeordnet, dass jede dritte der Spulen 27U, 27V, 27W in der Umfangsrichtung die gleiche Phase hat. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl jeder der Spulen 27U, 27V und 27W der jeweiligen Phasen fünf. Jede der Spulen 27U, 27V, 27W und eine in Umfangsrichtung benachbarte der Spulen 27U, 27V, 27W haben unterschiedliche Phasen.
Wie in 2 dargestellt ist, hat einer der zwei Isolatoren 31 eine Mehrzahl von Durchgangsnuten (oder Ausnehmungen), in denen zumindest ein Ziehen und Einsetzen des leitfähigen Drahts 26 durchgeführt wird, das heißt, eine erste Durchgangsnut (oder eine erste Ausnehmung) 41U, eine zweite Durchgangsnut (oder eine zweite Ausnehmung) 41V und eine dritte Durchgangsnut (oder eine dritte Ausnehmung) 41W. Fünf der ersten Durchgangsnuten 41U, fünf der zweiten Durchgangsnuten 41V und fünf der dritten Durchgangsnuten 41W sind ausgebildet. Die Gesamtzahl der ersten Durchgangsnuten 41U, der zweiten Durchgangsnuten 41V und der dritten Durchgangsnuten 41W entspricht der Anzahl der Zähne 23. Die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W erstrecken sich in Axialrichtung von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 und erstrecken sich durch die Isolatorbasis 32 in Radialrichtung.
Des Weiteren sind an einer Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 Führungsnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase, welche die leitfähigen Drähte 26 der U-Phase, V-Phase und W-Phase einzeln jeweils in Umfangsrichtung führen, das heißt, eine erste Führungsnut 51U, eine zweite Führungsnut 51V und eine dritte Führungsnut 51W ausgebildet. Die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W erstrecken sich in Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 und erstrecken sich über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorsbasis 32. Die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W sind nebeneinander in Axialrichtung an der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 vorgesehen. Die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W erstrecken sich nicht durch die Isolatorbasis 32.
Wenn die Isolatorbasis 32 von einer Seitenfläche aus betrachtet wird, das heißt, wenn die Isolatorbasis 32 in Radialrichtung betrachtet wird, erstrecken sich die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W parallel zueinander. Die erste Führungsnut 51U ist an einer Position angeordnet, die von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in Axialrichtung stärker als die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W getrennt ist. Die zweite Führungsnut 51V ist an einer Position angeordnet, die von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in Axialrichtung stärker als die dritte Führungsnut 51W getrennt ist. Daher ordnen die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen in Axialrichtung in der folgenden Reihenfolge des leitfähigen Drahtes 26 der U-Phase des leitfähigen Drahtes 26 der V-Phase und des leitfähigen Drahtes 26 der W-Phase an, von dem leitfähigen Draht 26 der U-Phase, der dem Statorkern 21 am nächsten liegt.
Wie in 5 dargestellt, unterscheiden sich die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W in Bezug auf Längen (Tiefen) L1, L2 und L3 von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32. Die Länge L1 der ersten Durchgangsnut 41U ist länger als die Länge L2 der zweiten Durchgangsnut 41V und die Länge L3 der dritten Durchgangsnut 41W. Die Länge L2 der zweiten Durchgangsnut 41V ist länger als die Länge L3 der dritten Durchgangsnut 41W. Die erste Durchgangsnut 41U ist in Umfangsrichtung zwischen der zweiten Durchgangsnut 41V und der dritten Durchgangsnut 41W angeordnet. Die zweite Durchgangsnut 41V ist in Umfangsrichtung zwischen der ersten Durchgangsnut 41U und der dritten Durchgangsnut 41W angeordnet. Die dritte Durchgangsnut 41W ist in Umfangsrichtung zwischen der ersten Durchgangsnut 41U und der zweiten Durchgangsnut 41V angeordnet.
Jede der ersten Durchgangsnuten 41U erstreckt sich durch die Isolatorbasis 32 in Radialrichtung und öffnet sich zu der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in einer Weise, dass die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W in der Umfangsrichtung geteilt werden, und führen den leitfähigen Draht 26 der U-Phase in Radialrichtung. Jede der zweiten Durchgangsnuten 41V erstreckt sich durch die Isolatorbasis 32 und öffnet sich zu der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in einer Weise, dass die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W in der Umfangsrichtung geteilt werden, und führen den leitfähigen Draht 26 der V-Phase in Radialrichtung. Jede der dritten Durchgangsnuten 41W erstreckt sich durch die Isolatorbasis 32 in Radialrichtung und öffnet sich zu der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in einer Weise, dass die dritte Führungsnut 51W in der Umfangsrichtung geteilt wird, und führen den leitfähigen Draht 26 der W-Phase in Radialrichtung.
Die erste Durchgangsnut 41U steht mit allen der ersten Führungsnuten 51U, der zweiten Führungsnuten 51V und der dritten Führungsnuten 51W in Verbindung. Die zweite Durchgangsnut 41V steht mit der zweiten Führungsnut 51V und der dritten Führungsnut 51W in Verbindung. Die dritte Durchgangsnut 41W steht mit der dritten Führungsnut 51W in Verbindung.
Wie in 2 dargestellt, ist der Abstand zwischen der ersten Durchgangsnut 41U und der zweiten Durchgangsnut 41V, die in Umfangsrichtung benachbart sind, der gleiche wie der Abstand zwischen den Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die in Umfangsrichtung benachbart sind. Des Weiteren ist der Abstand zwischen der zweiten Durchgangsnut 41V und der dritten Durchgangsnut 41W, die in Umfangsrichtung benachbart sind, der gleiche wie der Abstand zwischen den Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die in Umfangsrichtung benachbart sind. Des Weiteren ist der Abstand zwischen der ersten Durchgangsnut 41U und der dritten Durchgangsnut 41W, die in Umfangsrichtung benachbart sind, der gleiche wie der Abstand zwischen den Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die in Umfangsrichtung benachbart sind.
Die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W sind in Umfangsrichtung an den gleichen Positionen wie die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 angeordnet. Wenn daher die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W jeweils aus der Radialrichtung der Isolatorbasis 32 betrachtet werden, befinden sich die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W auf den Achsen L10 (siehe 5) der entsprechenden Zähne 23. Die Achse L10 des Zahns 23 ist eine Linie, die sich parallel zu der Achse des Statorkerns 21 erstreckt und sich durch eine Mitte in Umfangsrichtung des Zahns 23 erstreckt.
Mit Bezug auf 6 wird ein Verfahren zum Wickeln der leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen um die entsprechenden Zähne 23 und die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 beschrieben. Durch Verwendung der drei Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht wird begonnen, die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen gleichzeitig um die entsprechenden Zähne 23 und die Isolatorerstreckungsabschnitte 33 zu wickeln. In 6 sind zur Vereinfachung der Erklärung nur die Zähne 23 schematisch dargestellt, und die Darstellung der Isolatorerstreckungsabschnitte 33, die auf den gegenüberliegenden Seiten in Axialrichtung von jedem der Zähne 23 angeordnet sind, wird weggelassen. Im Folgenden bedeutet „Wickeln des leitfähigen Drahts 26 um den Zahn 23“ das Wickeln des leitfähigen Drahts 26 um den Zahn 23 und den Isolatorerstreckungsabschnitten 33, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Axialrichtung des Zahns befinden. Anschließend wird in jeder der Phasen der leitfähige Draht 26 um jeden dritten der Zähne 23 gewickelt, und die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen sind gleichzeitig fertig um die entsprechenden Zähne 23 gewickelt. Dabei sind die Spulen 27U, 27V, 27W so angeordnet, dass jede dritte der Spulen 27U, 27V, 27W in Umfangsrichtung des Statorkerns 21 die gleiche Phase aufweist.
Die Spulen 27U, 27V und 27W des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden durch Reihenwicklung ausgebildet. Abschnitte der leitfähigen Drähte 26, die in der ersten Führungsnut 51U, der zweiten Führungsnut 51V und der dritten Führungsnut 51W aufgenommen werden, sind Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W, welche die Spulen 27U, 27V und 27W der gleichen Phasen verbinden, die so angeordnet sind, dass jede dritte in Umfangsrichtung des Statorkerns 21 die gleiche Phase aufweist.
Daher bildet der leitfähige Draht 26 der U-Phase eine Mehrzahl von Spulen 27U der U-Phase und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten 271U der U-Phase aus, welche die Spulen 27U der U-Phase verbinden, die jeweils benachbart sind. Der Verbindungsdraht 271 U steht mit der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 in Eingriff, indem er in die erste Führungsnut 51U und die erste Durchgangsnut 41U geführt wird. Der leitfähige Draht 26 der V-Phase bildet eine Mehrzahl von Spulen 27V der V-Phase und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten 271V der V-Phase aus, welche die Spulen 27V der V-Phase verbinden, die jeweils benachbart sind. Der Verbindungsdraht 271V steht mit der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 in Eingriff, indem er in die zweite Führungsnut 51V und die zweite Durchgangsnut 41V geführt wird. Der leitfähige Draht 26 der W-Phase bildet eine Mehrzahl von Spulen 27W der W-Phase und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten 271W der W-Phase aus, welche die Spulen 27W der W-Phase verbinden, die jeweils benachbart sind. Der Verbindungsdraht 271W steht mit der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 in Eingriff, indem er in die dritte Führungsnut 51W und die dritte Durchgangsnut 41W geführt wird.
Was die U-Phase betrifft, so wird zuerst der leitfähige Draht 26 der U-Phase um den ersten entsprechenden Zahn 23 gewickelt, und die Spule 27U, welche die erste Spule (Anfangsendspule) in Reihenwicklung ist, ist ausgebildet. Danach wird der leitfähige Draht 26 mittels einer ersten der ersten Durchgangsnuten 41U in Radialrichtung in eine Position gezogen, die weiter außerhalb als die Isolatorbasis 32 liegt. Der leitfähige Draht 26, der von der ersten Durchgangnut 41U gezogen wird, das heißt der Verbindungsdraht 271U, wird in Richtung zu der ersten Führungsnut 51U gefaltet und in der ersten Führungsnut 51U aufgenommen. Der Verbindungsdraht 271 U, der in der ersten Führungsnut 51U aufgenommen ist, erstreckt sich in Umfangsrichtung nach außen in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 und wird in die zweite der ersten Durchgangsnuten 41U eingesetzt, um sich in Richtung zu dem Isolatorerstreckungsabschnitt 33 zu erstrecken. Anschließend wird der leitfähige Draht 26 der U-Phase um den zweiten Zahn 23 gewickelt und die zweite Spule 27U ist ausgebildet. Dies wird wiederholt durchgeführt, und dadurch werden die Spulen 27U der U-Phase mit zwei Spulen unterschiedlicher Phasen ausgebildet. Der leitfähige Draht 26 der U-Phase wird um die fünften Zähne 23 gewickelt, und dadurch wird eine Endspule ausgebildet, bei der es sich um die letzte Spule der Reihenwicklung handelt. Die anderen Spulen als die Anfangsendspule und die Abschlussendspule sind Mittelspulen. Dementsprechend umfassen die fünf ersten Durchgangsnuten 41U insgesamt drei Mittelnuten 411U, welche die zwei Verbindungsdrähte 271U führen, die sich von den gegenüberliegenden Enden der Mittelspulen erstrecken, und zwei Endnuten 412U, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung der drei Mittelnuten 411U befinden. Die Endnuten 412U umfassen eine Anfangsendnut, die den ersten Verbindungsdraht 271U führt, der sich von einem Ende der Anfangsendspule erstreckt, und eine Abschlussendnut, die den letzten Verbindungsdraht 271 U führt, der sich von einem Ende der Abschlussendspule aus erstreckt. Die Endnut 412U (insbesondere die Anfangsendnut) ist ein Beispiel der ersten Nut, und die Mittelnut 411U ist ein Beispiel für die zweite Nut.
Was die V-Phase betrifft, so wird zuerst der leitfähige Draht 26 der V-Phase um den ersten entsprechenden Zahn 23 gewickelt, und die Spule 27V, welche die erste Spule (Anfangsendspule) in Reihenwicklung ist, ist ausgebildet. Danach wird der leitfähige Draht 26 mittels einer ersten der zweiten Durchgangsnuten 41V in Radialrichtung in eine Position gezogen, die weiter außerhalb als die Isolatorbasis 32 liegt. Der leitfähige Draht 26, der von der zweiten Durchgangnut 41V gezogen wird, das heißt der Verbindungsdraht 271V, wird in Richtung zu der zweiten Führungsnut 51V gefaltet und in der zweiten Führungsnut 51V aufgenommen. Der Verbindungsdraht 271V, der in der zweiten Führungsnut 51V aufgenommen ist, erstreckt sich in Umfangsrichtung nach außen in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 und wird in die zweite der zweiten Durchgangsnuten 41V eingesetzt, um sich in Richtung zu dem Isolatorerstreckungsabschnitt 33 zu erstrecken. Anschließend wird der leitfähige Draht 26 der V-Phase um den zweiten Zahn 23 gewickelt und die zweite Spule 27V ist ausgebildet. Dies wird wiederholt durchgeführt, und dadurch werden die Spulen 27V der V-Phase mit zwei Spulen unterschiedlicher Phasen ausgebildet. Der leitfähige Draht 26 der V-Phase wird um die fünften Zähne 23 gewickelt, und dadurch wird eine Endspule ausgebildet, bei der es sich um die letzte Spule der Reihenwicklung handelt. Die anderen Spulen als die Anfangsendspule und die Abschlussendspule sind Mittelspulen. Dementsprechend umfassen die fünf zweiten Durchgangsnuten 41V insgesamt drei Mittelnuten 411V, welche die zwei Verbindungsdrähte 271V führen, die sich von den gegenüberliegenden Enden der Mittelspulen erstrecken, und zwei Endnuten 412V, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung der drei Mittelnuten 411V befinden. Die Endnuten 412V umfassen eine Anfangsendnut, die den ersten Verbindungsdraht 271V führt, der sich von einem Ende der Anfangsendspule aus erstreckt, und eine Abschlussendnut, die den letzten Verbindungsdraht 271V führt, der sich von einem Ende der Abschlussendspule erstreckt. Die Endnut 412V (insbesondere die Anfangsendnut) ist ein Beispiel der ersten Nut, und die Mittelnut 411V ist ein Beispiel für die zweite Nut.
Was die W-Phase betrifft, so wird zuerst der leitfähige Draht 26 der W-Phase um den ersten entsprechenden Zahn 23 gewickelt, und die Spule 27W, welche die erste Spule (Anfangsendspule) in Reihenwicklung ist, ist ausgebildet. Danach wird der leitfähige Draht 26 mittels einer ersten der dritten Durchgangsnuten 41W in Radialrichtung in eine Position gezogen, die weiter außerhalb als die Isolatorbasis 32 liegt. Der leitfähige Draht 26, der von der dritten Durchgangnut 41W gezogen wird, das heißt der Verbindungsdraht 271W, wird in Richtung zu der dritten Führungsnut 51W gefaltet und in der dritten Führungsnut 51W aufgenommen. Der Verbindungsdraht 271W, der in der dritten Führungsnut 51W aufgenommen ist, erstreckt sich in Umfangsrichtung nach außen in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 und wird in die zweite der dritten Durchgangsnuten 41W eingesetzt, um sich in Richtung zu dem Isolatorerstreckungsabschnitt 33 zu erstrecken. Anschließend wird der leitfähige Draht 26 der W-Phase um den zweiten Zahn 23 gewickelt und die zweite Spule 27W ist ausgebildet. Dies wird wiederholt durchgeführt, und dadurch werden die Spulen 27W der W-Phase mit zwei Spulen unterschiedlicher Phasen ausgebildet. Der leitfähige Draht 26 der W-Phase wird um die fünften Zähne 23 gewickelt, und dadurch wird eine Endspule ausgebildet, bei der es sich um die letzte Spule der Reihenwicklung handelt. Die anderen Spulen als die Anfangsendspule und die Abschlussendspule sind Mittelspulen. Dementsprechend umfassen die fünf dritten Durchgangsnuten 41W insgesamt drei Mittelnuten 411W, welche die zwei Verbindungsdrähte 271W führen, die sich von den gegenüberliegenden Enden der Mittelspulen erstrecken, und zwei Endnuten 412W, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Umfangsrichtung der drei Mittelnuten 411W befinden. Die Endnuten 412W umfassen eine Anfangsendnut, die den ersten Verbindungsdraht 271W führt, der sich von einem Ende der Anfangsendspule erstreckt, und eine Abschlussendnut, die den letzten Verbindungsdraht 271W führt, der sich von einem Ende der Abschlussendspule aus erstreckt. Die Endnut 412W (insbesondere die Anfangsendnut) ist ein Beispiel der ersten Nut, und die Mittelnut 411W ist ein Beispiel für die zweite Nut.
Jeder der Verbindungsdrähte 271U der U-Phase hat ein erstes Ende E1, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der fertig um den Zahn 23 gewickelt ist und von der ersten Durchgangsnut 41U gezogen wird, und ein zweites Ende E2, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der in die nächste erste Durchgangsnut 41U eingesetzt wird und begonnen wird um den nächsten Zahn 23 zu wickeln. Jeder der Verbindungsdrähte 271V der V-Phase hat ein erstes Ende E11, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der fertig um den Zahn 23 gewickelt ist und von der zweiten Durchgangsnut 41V gezogen wird, und ein zweites Ende E22, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der in die nächste zweite Durchgangsnut 41V eingesetzt wird und begonnen wird um den nächsten Zahn 23 zu wickeln. Jeder der Verbindungsdrähte 271W der W-Phase hat ein erstes Ende E111, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der fertig um den Zahn 23 gewickelt ist und von der dritten Durchgangsnut 41W gezogen wird, und ein zweites Ende E222, das ein Teil des leitfähigen Drahts 26 ist, der in die nächste dritte Durchgangsnut 41W eingesetzt wird und begonnen wird um den nächsten Zahn 23 zu wickeln.
Richtungen hin zu den zweiten Enden E2, E22 und E222 von den ersten Enden E1, E11 und E111 der Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W der drei Phasen sind die gleichen Richtungen (Richtung, die durch den Pfeil T1 in 6 gezeigt ist). Das heißt, die Vorschubrichtungen der drei Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht, die verwendet werden, wenn die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen um jeden der entsprechenden Zähne 23 gewickelt werden, sind die gleichen Richtungen. Die Vorschubrichtungen der hier erwähnten Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht sind die Bewegungsrichtung der Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht in Bezug auf den Statorkern 21 in einem Prozess des Aufnehmens der Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W in den entsprechenden Führungsnuten 51U 51V und 51 W. Die durch den Pfeil T1 in 6 gezeigte Richtung entspricht der Vorschubrichtung der Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht in Bezug auf den Statorkern 21.
Hier wird dem Positionsverhältnis zwischen den ersten Enden E1, E11 und E111 der Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W der drei Phasen Beachtung geschenkt, die jeweils von einer N-ten (N = 1 bis 4) der ersten Durchgangsnuten 41U gezogen werden, einer N-ten der zweiten Durchgangsnuten 41V und einer N-ten der dritten Durchgangsnuten 41W. Das erste Ende E1 des Verbindungsdrahts 271U der U-Phase, das von der N-ten der ersten Durchgangsnuten 41U gezogen wird, befindet sich näher an den zweiten Enden E22 und E222 der Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und W-Phase als die ersten Enden E11 und E111 der Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und W-Phase, die jeweils von der N-ten der zweiten Durchgangsnuten 41V und der N-ten der dritten Durchgangsnuten 41W gezogen werden. Des Weiteren befindet sich das erste Ende E11 des Verbindungsdrahts 271V der V-Phase, der von der N-ten der zweiten Durchgangsnuten 41V gezogen wird, näher an den zweiten Enden E222 des Verbindungsdrahtes 271W der W-Phase als der erstes Ende E111 des Verbindungsdrahtes 271W der W-Phase, der von der N-ten der dritten Führungsnuten 51W gezogen wird. Mit anderen Worten befindet sich in der Vorschubrichtung (der Führungsrichtung des Verbindungsdrahts) T1 der Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht das erste Ende E1 des Verbindungsdrahts 271U der U-Phase, der von der N-ten der ersten Durchgangsnuten 41U gezogen wird, an der vordersten Position, das erste Ende E11 des Verbindungsdrahts 271V der V-Phase, der von der N-ten der zweiten Durchgangsnuten 41V gezogen wird, befindet sich an der zweit-vordersten Position, und das erste Ende E111 des Verbindungsdrahts 271W der W-Phase, das von der N-ten der dritten Durchgangsnuten 41W gezogen wird, befindet sich an der hintersten Position. Das heißt, in der Vorschubrichtung (der Führungsrichtung des Verbindungsdrahts) T1 der Zuführdüse N1 für leitfähigen Draht befindet sich aus den N-ten der ersten bis dritten Durchgangsnuten 41U, 41V und 41W die erste Durchgangsnut 41U an der vordersten Position, die zweite Durchgangsnut 41V befindet sich an der zweit-vordersten Position und die dritte Durchgangsnut 41W befindet sich an der hintersten Position.
Die Endnuten (die Anfangsendnuten oder die Abschlussendnuten) 412U, 412V und 412W der drei Phasen sind so angeordnet, dass die Endnut 412V der V-Phase sich zwischen der Endnut 412U der U-Phase und der Endnut 412W der W-Phase befindet. Die Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht, welche die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen um die Zähne 23 wickeln, führen jeweils die entsprechenden leitfähigen Drähte 26, die jeweils von den Endnuten 412U, 412V und 412W gezogen werden, welche die Anfangsendnuten sind, gleichzeitig entlang der ersten Führungsnut 51U, der zweiten Führungsnut 51V und der dritten Führungsnut 51W in Umfangsrichtung von der Endnut 412W, welche die Anfangsendnut der W-Phase ist, zu der Endnut 412U, welche die Anfangsendnut der U-Phase ist, über die Endnut 412V, welche die Anfangsendnut der V-Phase ist.
Die Anfangsendabschnitte oder Enden, an denen das Wickeln der leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen begonnen wird, sind jeweils elektrisch mit entsprechenden Stromversorgungsanschlüssen verbunden, die nicht dargestellt sind. Des Weiteren sind die Abschlussendabschnitte oder Enden, an denen die Wicklung der leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen abgeschlossen ist, in einem Neutralpunktverbindungsabschnitt, der nicht dargestellt ist, elektrisch miteinander verbunden. Ein Strom fließt in die Spulen 27U, 27V und 27W der jeweiligen Phasen, und dadurch drehen sich der Rotor 12 und die Drehwelle 13 einstückig.
Eine Betriebsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben
Die Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W der drei Phasen sind jeweils in der ersten Führungsnut 51U, der zweiten Führungsnut 51V und der dritten Führungsnut 51W aufgenommen, und daher wird verhindert, dass die Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W der drei Phasen einander berühren. Daher sind die Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W der drei Phasen voneinander isoliert, ohne sich außerhalb in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 zu berühren.
Um die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen effizient zu wickeln, ist es denkbar, die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen gleichzeitig um die entsprechenden Zähne 23 zu wickeln und den leitfähigen Draht 26 jeder der Phasen um jeden dritten der Zähne 23 zu wickeln.
Wie in 7 dargestellt, wird zum Beispiel angenommen, dass das erste Ende E1 des Verbindungsdrahtes 271U der U-Phase, das von der ersten der ersten Durchgangsnuten 41U gezogen wird, sich an einer weiter hinten liegenden Position befindet als das erste Enden E11 und E111 der Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und der W-Phase, die jeweils von der ersten der zweiten Durchgangsnut 41V und der ersten der dritten Durchgangnuten 41W in die Vorschubrichtung T1 der drei Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht gezogen werden. Wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Verbindungsdraht 271 U der U-Phase an einer Position näher zu dem Statorkern 21 als die Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und W-Phase in Axialrichtung. In diesem Fall kreuzen die Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und der W-Phase die zweite der ersten Durchgangsnuten 41U zuerst, bevor der Verbindungsdraht 271U der U-Phase die zweite der ersten Durchgangsnuten 41U in einem Prozess erreicht, in dem die drei Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht jeweils die entsprechenden Verbindungsdrähte 271U, 271V und 271W in der Richtung des Pfeils T1 hin zu der zweiten der Durchgangsnuten 41 U, 41V und 41W führt. Wenn daher die Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht, die den Verbindungsdraht 271U der U-Phase führt, durch die zweite der ersten Durchgangsnuten 41U in Radialrichtung verläuft, beeinträchtigt die Zuführdüsen N1 für leitfähigen Draht die Verbindungsdrähte 271V und 271W der V-Phase und W-Phase und kann den leitfähigen Draht 26 der U-Phase nicht wickeln.
Wie in 6 dargestellt, sind daher die Endnuten (die Anfangsendnut oder die Abschlussendnut) 412U, 412V und 412W der drei Phasen in einer Weise angeordnet, dass sich die Endnut 412V der V-Phase zwischen der Endnut 412U der U-Phase und der Endnut 412W der W-Phase in Umfangsrichtung befindet. Dementsprechend tritt durch das richtige Auswählen von Richtungen, in denen die leitfähigen Drähte 26 der jeweiligen Phasen in die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W geführt werden, die in 7 beschriebene Situation nicht ein, in der, bevor der Verbindungsdraht 271U der U-Phase die erste Durchgangsnut 41U erreicht, die Verbindungsdrähte der anderen Phasen die erste Durchgangsnut 41U kreuzen. Wenn zum Beispiel die leitfähigen Drähte 26 der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die von den Endnuten 412U, 412V und 412W gezogen werden, in dieser Reihenfolge in jeder der Axialrichtung und der Umfangsrichtung angeordnet werden, sind Positionen, an denen die leitfähigen Drähte 26 der U-Phase, der V-Phase und W-Phase von den entsprechenden Endnuten 412U, 412V und 412W gezogen werden, schräg angeordnet. Der leitfähige Draht 26, der dem Statorkern 21 am nächsten ist, das heißt der leitfähige Draht 26, der von der tiefsten Endnut unter den leitfähigen Drähten 26 der drei Phasen gezogen wird, wird in der Umfangsrichtung geführt, um von der Ziehposition der anderen leitfähigen Drähte 26 getrennt zu sein, und die anderen leitfähigen Drähte 26 werden gleichzeitig in die gleiche Richtung geführt. Auf diese Weise wird die in 7 beschriebene Situation verhindert.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

(1) Die Endnuten 412U, 412V und 412W der drei Phasen sind so angeordnet, dass sich die Endnut 412V der V-Phase zwischen der Endnut 412U der U-Phase und der Endnut 412W der W-Phase in der Umfangsrichtung befindet. Wenn dementsprechend die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen begonnen werden, gleichzeitig um die Zähne 23 gewickelt zu werden, und die leitfähigen Drähte 26 der jeweiligen Phasen kontinuierlich um die Zähne 23 gewickelt werden, von denen jeder zweite abstandsgleich angeordnet ist, beinträchtigen die leitfähigen Drähte 26 der jeweiligen Phasen oder die Zuführdüsen N1 für den leitfähigen Draht nicht die leitfähigen Drähte 26 der anderen Phasen. Daher können die leitfähigen Drähte 26 der jeweiligen Phasen problemlos gewickelt werden.
(2) Wenn die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut41V und die dritte Durchgangsnut 41W jeweils in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 betrachtet werden, befinden sich die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W jeweils auf den Achsen L10 der entsprechenden Zähne 23. Dementsprechend können die leitfähigen Drähte 26, die in die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W eingesetzt sind, im Vergleich zu einem Fall, in dem die die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W in Positionen sind, die zum Beispiel von den Achsen L10 der entsprechenden Zähne 23 abweichen, mühelos um die Zähne 23 gewickelt werden.

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
Wenn die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W jeweils in Radialrichtung der Isolatorbasis 32 betrachtet werden, können sich die erste Durchgangsnut 41U, die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W in Positionen befinden, die jeweils von den Achsen L10 der entsprechenden Zähne 23 abweichen.
Zum Beispiel können die erste Führungsnut 51U, die zweite Führungsnut 51V und die dritte Führungsnut 51W ausgebildet sein, indem sie durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen definiert werden, die von der Außenumfangsfläche 32b der Isolatorbasis 32 vorstehen und in Umfangsrichtung und Axialrichtung angeordnet sind.
Die Längen (Tiefen) L2 und L3 von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in der zweiten Durchgangsnut 41V und der dritten Durchgangsnut 41W können die gleichen sein wie die Länge (Tiefe) L1 von der zweiten Stirnfläche 32e der Isolatorbasis 32 in der ersten Durchgangsnut 41U.
Das Positionsverhältnis in Axialrichtung kann in den Verbindungsdrähten 271U, 271V und 271W der drei Phasen nach Bedarf geändert werden.
Beide Isolatoren 31 können die ersten bis dritten Durchgangsnuten 41U, 41V und 41W und die ersten bis dritten Führungsnuten 51U, 51V und 51W aufweisen. Zum Beispiel werden die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen, die sich durch die erste bis dritte Durchgangsnut 41U, 41V und 41W jeweils eines der zwei Isolatoren 31 erstrecken, zuerst um die entsprechenden Zähne 23 gewickelt, um die Spulen 27U, 27V und 27W auszubilden. Danach können die leitfähigen Drähte 26 der drei Phasen jeweils von der ersten bis dritten Durchgangsnut 41U, 41V und 41W des anderen der zwei Isolatoren 31 gezogen werden.
Die Anzahl der Pole der Spulen 27U, 27V und 27W der jeweiligen Phasen ist nicht speziell begrenzt, wenn die Anzahl der Pole zwei oder mehr ist. Der Abstand in Umfangsrichtung zwischen den ersten Durchgangsnuten 41U kann unterschiedlich sein. Gleiches gilt auch für die zweite Durchgangsnut 41V und die dritte Durchgangsnut 41W.
Unterteilungen können innerhalb der jeweiligen ersten bis dritten Durchgangsnuten 41U, 41V und 41W vorgesehen sein, und jede der ersten bis dritten Durchgangsnuten 41U, 41V und 41W kann in einen Raum unterteilt sein, in dem der leitfähige Draht 26, der sich von einem Ende der Spule 27U, 27V und 27W erstreckt, verläuft, und in einen Raum, in dem der leitfähige Draht 26, der sich von dem anderen Ende der Spule 27U, 27V und 27W erstreckt, verläuft.
Sowohl der Statorkern 21 als auch der Isolator 31 können anstelle einer einstückigen Struktur eine geteilte Struktur aufweisen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann in jeder Struktur ein ähnliches Wicklungsverfahren für leitfähigen Draht ausgeführt werden.
Die in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Ausdrücke „U-Phase“, „V-Phase“ und „W-Phase“ sind nur die Namen, die aus Gründen der Einfachheit den drei Phasen gegeben werden, zum Zweck die drei voneinander verschiedenen Phasen des Drehstrommotors leicht zu unterscheiden. Kurz gesagt kann die Position, in der die leitfähigen Drähte 26, die mit den Anfangsendspulen der drei Phasen des Drehstrommotors verbunden sind, in Radialrichtung des Isolators 31 nach außen gezogen werden, schräg angeordnet werden.
An den vorherigen Beispielen können verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden, ohne vom Geist und Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente abzuweichen. Die Beispiele dienen nur der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Beschreibungen von Merkmalen in jedem Beispiel sind als anwendbar auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anzusehen. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn Sequenzen in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, einer Architektur, einer Vorrichtung oder einer Schaltung anders kombiniert werden und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Der Schutzbereich der Offenbarung wird nicht durch die detaillierte Beschreibung definiert, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente. Alle Variationen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche und deren Äquivalente sind in der Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4172955 [0003, 0004]

Claims

Stator für eine rotierende elektrische Maschine mit: einem Statorkern, der ein ringförmiges Joch und eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, die sich in Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche des Jochs erstrecken; zwei Isolatoren, die an gegenüberliegenden Stirnflächen in Axialrichtung des Statorkerns angeordnet sind, wobei jeder der Isolatoren aufweist eine ringförmige Isolatorbasis, die das Joch berührt, und eine Mehrzahl von Isolatorerstreckungsabschnitten, die sich in Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche der Isolatorbasis erstrecken und jeweils die Zähne berühren, und die Isolatorbasis eine erste Stirnfläche, die das Joch berührt, und eine zweite Stirnfläche aufweist, die der ersten Stirnfläche in Axialrichtung gegenüberliegt; und leitfähigen Drähten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, wobei der leitfähige Draht jeder der Phasen eine Mehrzahl von Spulen ausbildet, indem er um die Zähne und die Isolatorerstreckungsabschnitte durch konzentrierte Wicklung gewickelt ist, wobei zumindest einer der Isolatoren aufweist Führungsnuten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, die in einer Außenumfangsfläche der Isolatorbasis vorgesehen sind, um sich in einer Umfangsrichtung zu erstrecken, wobei die Führungsnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase in dieser Reihenfolge in Axialrichtung angeordnet sind, die Führungsnut der U-Phase aus den Führungsnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase in Axialrichtung dem Statorkern am nächsten ist, und die Führungsnut jeder der Phasen den entsprechenden leitfähigen Draht in Umfangsrichtung führt, und Durchgangsnuten einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, die sich in einer Richtung erstrecken, welche die Führungsnuten der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase kreuzt, wobei jede der Durchgangsnuten in Radialrichtung durch die Isolatorbasis erstreckt und sich zu der zweiten Stirnfläche der Isolatorbasis öffnet, und wobei die Durchgangsnuten jeder der Phasen den entsprechenden leitfähigen Draht in Radialrichtung führen, der leitfähige Draht jeder der Phasen des Weiteren eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten ausbildet, welche die Spulen derselben Phase, die in Umfangsrichtung benachbart sind, verbinden, und sich durch die entsprechende Führungsnut und die entsprechenden Durchgangsnuten erstrecken, die Spulen jeder der Phasen durch Reihenwicklung ausgebildet sind und eine Endspule, die eine erste oder letzte Spule in der Serienwicklung ist, und eine Mittelspule aufweisen, die eine andere als die Endspule ist, die Durchgangsnuten jeder der Phasen eine Endnut aufweisen, die den Verbindungsdraht führt, der sich von einem Ende der Endspule erstreckt, und eine Mittelnut aufweisen, welche die Verbindungsdrähte führt, die sich jeweils von gegenüberliegenden Enden der Mittelspule erstrecken, und die Endnuten der drei Phasen so angeordnet sind, dass sich die Endnut der V-Phase zwischen der Endnut der U-Phase und der Endnut der W-Phase in Umfangsrichtung befindet.
Stator nach Anspruch 1, wobei die Endspule eine Anfangsendspule ist, welche die erste Spule in der Reihenwicklung ist, die Endnut eine Anfangsendnut ist, die einen ersten Verbindungsdraht führt, der sich von einem Ende der Anfangsendspule erstreckt, die ersten Verbindungsdrähte sich in einer gleichen Richtung durch die entsprechenden Führungsnuten jeweils von den Anfangsendnuten der drei Phasen erstrecken, und in der Richtung, in der sich der erste Verbindungsdraht von der Anfangsendnut erstreckt, unter den Anfangsendnuten der drei Phasen, die Anfangsendnut der U-Phase sich an einer vordersten Position und die Anfangsendnut der W-Phase sich an einer hintersten Position befindet.
Stator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittelnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase in derselben Reihenfolge angeordnet sind wie eine Anordnungsreihenfolge der Endnuten der U-Phase, V-Phase und W-Phase in Umfangsrichtung.
Rotierende elektrische Maschine mit: einem Rotor; und dem Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Verfahren zur Herstellung des Stators nach Anspruch 2, mit den Schritten: gleichzeitiges Ausbilden der Anfangsendspulen der drei Phasen durch Wickeln der leitfähigen Drähte der drei Phasen um die entsprechenden Zähne und Isolatorerstreckungsabschnitte durch Verwendung von Zuführdüsen für leitfähigen Draht; Ziehen der leitfähigen Drähte der drei Phasen, die sich jeweils von den Anfangsendspulen zu Positionen weiter außen in Radialrichtung als die Isolatorbasis erstrecken, durch die entsprechenden Anfangsendnuten; und gleichzeitiges Führen der leitfähigen Drähte der drei Phasen, die jeweils von den Anfangsendnuten entlang den entsprechenden Führungsnuten gezogen werden, in eine Richtung von der Anfangsendnut der W-Phase hin zu der Anfangsendnut der U-Phase über die Anfangsendnut der V-Phase durch Verwendung der entsprechenden Zuführdüsen für leitfähigen Draht.