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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. November 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung
JP 2018-222060 A , die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einschließlich der Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung enthalten ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Aufbau eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine, insbesondere einen Aufbau eines Stators, der mit einer Statorspule versehen ist, die durch Koppeln bzw. Verbinden von Endabschnitten von Leitersegmenten in Nuten in einem Statorkern gebildet ist.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen wird der Stator einer dynamoelektrischen Maschine dadurch gebildet, dass eine Statorspule um einen Statorkern gewickelt wird. Eine Statorspule ist bekannt, die dadurch gebildet wird, das zahlreiche Segmentspulen miteinander verbunden werden. In der Herstellung solcher Statorspulen werden z. B. im Wesentlichen U-förmige Leitersegmente in Nuten im Statorkern eingefügt und die Abschnitte der Leitersegmente, die von einer Endfläche des Statorkerns in einer Axialrichtung vorstehen, nach unten geneigt, wodurch sie in einer Umfangsrichtung gebogen werden. Anschließend werden Endabschnitte der gebogenen Leitersegmente durch Schweißen an Endabschnitte anderer ähnlich gebogener Leitersegmente angefügt.
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Nach der Montage der Leitersegmente an den Statorkern ist es jedoch bei solch einer Technik erforderlich, die Leitersegmente zu biegen und zu schweißen und die Schweißabschnitte einer Isolierbehandlung zu unterziehen, wodurch der Herstellungsprozess erschwert wird.
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Daher wurde vorgeschlagen, die Leitersegmente zu biegen, bevor sie am Statorkern montiert werden. In der
JP 2009-194999 A wird vorgeschlagen, erste und zweite U-förmige Leitersegmente vorab vorzubereiten, Endstücke der ersten Leitersegmente an Endstücke der zweiten Leitersegmente anzulegen und anzufügen, wodurch mehrphasige, umlaufend angeordnete Spulen eines verteilten Wicklungsaufbaus gebildet werden, und die umlaufend angeordneten Spulen nacheinander in Nuten im Statorkern einzufügen, um einen Stator herzustellen.
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KURZE ERLÄUTERUNG
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Die in der
JP 2009-194999 A beschriebene Technik wendet ein Fügeverfahren wie etwa Pressschweißen oder Ultraschallbonden bzw. -schweißen an, um die Endstücke der ersten Leitersegmente an die Endstücke der zweiten Leitersegmente anzufügen. Jedoch ist für diese Fügeverfahren umfangreiche bzw. komplexe Ausrüstung erforderlich, wodurch der Herstellungsprozess erschwert wird.
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Anstatt also die Endstücke der ersten Leitersegmente direkt an die Endstücke der zweiten Leitersegmente anzufügen, wird ein Aufbau in Erwägung gezogen, der hergestellt wird, indem die ersten und zweiten Leitersegmente in die Nuten eingefügt und die Endstücke in die Kupplungselemente eingepresst werden, wodurch die Endstücke miteinander verbunden werden.
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Bei diesem Aufbau fließt durch die Leitersegmente fließender elektrischer Strom durch Kontakte zwischen den Leitersegmenten und den Kupplungselementen. Infolgedessen können sich die Kupplungselemente durch einen Übergangswiderstand zwischen ihnen und den Endstücken lokal erhitzen.
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Andererseits sind Außenmaße der Leitersegmente und Kupplungselemente zum Einfügen in die Nuten dergestalt kleiner ausgelegt als ein Innenmaß der Nuten, dass es schmale Zwischenräume zwischen Außenflächen der Kupplungselemente und Innenflächen der Nuten gibt. Bei einer Hitzeerzeugung der Kupplungselemente besteht infolgedessen das Problem, dass Schwierigkeiten beim Ableiten der Hitze an den Statorkern auftreten.
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Somit ist ein Vorteil der vorliegenden Offenbarung, die Hitzeerzeugung der Kupplungselemente zu verringern, die zum Koppeln bzw. Verbinden von Endabschnitten der Leitersegmente in einem Stator einer dynamoelektrischen Maschine ausgelegt sind.
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Die Offenlegung sieht einen Stator einer dynamoelektrischen Maschine vor, mit: einem Statorkern mit zahlreichen Nuten; und einer um den Statorkern gewickelten Statorspule, die Folgendes umfasst: zahlreiche Leitersegmente, die in die jeweiligen Nuten eingefügt sind, zahlreiche Kupplungselemente mit Einpassausnehmungen bzw. Montageaussparungen, die in ihnen dergestalt ausgebildet sind, dass innerhalb der Nuten jeweilige Endabschnitte der Leitersegmente in die Montageaussparungen eingepresst sind, um die Leitersegmente miteinander zu koppeln, und zahlreiche Wärmeableitbleche, die jeweils zwischen Außenumfangsflächen der Kupplungselemente und Innenflächen der Nuten platziert sind.
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Wenn die Endabschnitte der Leitersegmente in die Montageaussparungen der Kupplungselemente eingepresst werden, werden die Außenflächen der Kupplungselemente und die Innenflächen der Nuten durch eine Durchmesserausdehnung der Kupplungselemente über die Wärmeableitbleche miteinander in engen Kontakt gebracht. Folglich wird von den Kupplungselementen Hitze durch die Wärmeableitbleche auf den Statorkern abgeleitet, wodurch es ermöglicht wird, eine Hitzeerzeugung an den Kupplungselementen zu verringern.
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Im Stator einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung können erste Enden der Kupplungselemente an Endabschnitten der Leitersegmente in einer ersten Gruppe angebracht und zusammen mit den Endabschnitten der Leitersegmente in der ersten Gruppe in die jeweilige Nuten eingefügt werden, die Montageaussparungen können in zweiten Enden ausgebildet sein, und innerhalb der Nuten können Endabschnitte der Leitersegmente in einer zweiten Gruppe in jeweilige Montageaussparungen eingepresst sein. Zudem können die Wärmeableitbleche an Außenumfangsflächen derjenigen Abschnitte der jeweiligen Kupplungselemente angebracht sein, in denen die Montageaussparungen ausgebildet sind.
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Dies ermöglicht, die Wärmeableitbleche zwischen den Außenumfangsflächen der Kupplungselemente und den Innenflächen der Nuten einfach zu platzieren.
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Im Stator einer dynamoelektrischen Maschine nach der vorliegenden Offenbarung können die Montageaussparungen in beiden Enden der Kupplungselemente ausgebildet sein, und innerhalb der Nuten Endabschnitte der Leitersegmente in einer ersten Gruppe und Endabschnitten der Leitersegmente in einer zweiten Gruppe entsprechend in beiden Enden in Montageaussparungen eingepresst sein, wodurch die erste Gruppe der Leitersegmente und die zweite Gruppe der Leitersegmente miteinander verbunden werden.
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Demzufolge werden Durchmesserausdehnungsabschnitte der Kupplungselemente erweitert, wodurch Bereiche vergrößert werden, in denen die Wärmeableitbleche in engen Kontakt mit Innenflächen des Statorkerns gebracht werden, und somit Hitze effektiver an den Stator abgeleitet werden kann.
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Die vorliegende Offenbarung ermöglicht, die Hitzeerzeugung der Kupplungselemente zu verringern, die zum Verbinden der Endabschnitte der Leitersegmente im Stator einer dynamoelektrischen Maschine ausgelegt sind.
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Figurenliste
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Anhand der nachfolgenden Figuren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben, wobei:
- 1 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Einfügeschritt von Leitersegmenten in Nuten in einem Statorkern zeigt;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines oberen Leitersegments ist;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines unteren Leitersegments mit einem an einem Endabschnitt angebrachten Kupplungselement ist; und
- 4 ein Schnitt ist, der einen Einpressschritt eines Endabschnitts des oberen Leitersegments in eine Montageaussparung in einem an einem Endabschnitt des unteren Leitersegments angebrachten Kupplungselement zeigt.
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ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Stator 10 einer dynamoelektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Stator 10 einen Statorkern 11 und eine Statorspule 20.
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Der Statorkern 11 umfasst ein im Wesentlichen ringförmiges Joch 14 und zahlreiche Zähne 16, die von einer Innenumfangsfläche des Jochs 14 nach innen in eine Radialrichtung vorstehen. Eine Nut 18, die ein zum Aufnehmen eines Teils der Statorspule 20 ausgebildeter Raum ist, ist zwischen jeweils zwei, in einer Umfangsrichtung aneinandergereihten Zähnen 16 ausgebildet. Der Statorkern 11 kann z. B. eine laminierte Stahlplatte sein, die durch Laminieren von zahlreichen flachgewalzten magnetischen Stahlblechen (z. B. Siliziumstahlbleche) in einer Dickenrichtung erzeugt ist, oder ein Pulverkern, der durch Pressformen von magnetischen Partikeln hergestellt wird, die mit einer Isolierbeschichtung überzogen sind.
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Die Statorspule 20 ist so ausgelegt, dass Endstücke 45 einer oberen Leitersegmentgruppe 40, die von der Seite einer oberen Endfläche 12 des Statorkerns 11 in die Nuten 18 eingefügt sind, und Endstücke 35 einer unteren Leitersegmentgruppe 30, die von der Seite einer unteren Endfläche 13 des Statorkerns 11 in die Nuten 18 eingefügt sind, in den Nuten 18 über Kupplungselemente 50 miteinander verbunden und um die Zähne 16 des Statorkerns 11 gewickelt werden. Verbindungs- und Wickelarten der Statorspule 20 können anhand der Spezifikationen der dynamoelektrischen Maschine ausgewählt werden, und die Statorspule 20 kann durch eine verteilte oder konzentrierte Wicklung gewickelt werden.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die obere Leitersegmentgruppe 40 zahlreiche, jeweils im Wesentlichen U-förmig ausgebildete obere Leitersegmente 41.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird jeder der oberen Leitersegmente 41 dadurch ausgebildet, dass Oberflächen eines Flachdrahts, der aus einem leitfähigen Material wie z. B. Kupfer besteht, mit einer Isolierbeschichtung beschichtet und im Wesentlichen in eine U-Form gebogen werden. Das obere Leitersegment 41 umfasst einen langen Schenkel 43, einen kurzen Schenkel 44, der kürzer als der lange Schenkel 43 und parallel zu ihm ist, und einen winkelförmigen Verbindungsabschnitt 42, der dafür konfiguriert ist, die Schenkel 43 und 44 miteinander zu verbinden. Die Außenmaße des langen Schenkels 43 und kurzen Schenkels 44 sind dergestalt etwas kleiner eingestellt als ein Innenmaß der Nuten 18, dass ein schmaler Zwischenraum zwischen den Schenkeln 43 und 44 und Innenflächen der Nuten 18 erzeugt wird, wenn die Schenkel 43 und 44 in die Nuten 18 eingefügt sind. Die Endstücke 45 von Endabschnitten des langen Schenkels 43 und kurzen Schenkels 44 sind ebenfalls in ihren Außenmaßen kleiner eingestellt als andere Teile, um in die Kupplungselemente 50 eingepresst zu werden, wobei die Isolierbeschichtung entfernt wird.
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Die untere Leitersegmentgruppe 30 umfasst zahlreiche untere Leitersegmente 31. Wie in 3 gezeigt ist, weist jedes der im Wesentlichen U-förmig gebogenen unteren Leitersegmente 31 wie das obere Leitersegment 41 einen langen Schenkel 33, einen kurzen Schenkel 34 und einen Verbindungsabschnitt 32 auf.
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Wie bei dem oberen Leitersegment 41 sind die Außenmaße des langen Schenkels 33 und des kurzen Schenkels 34 etwas kleiner eingestellt als das Innenmaß der Nuten 18. Die Endstücke 35 von Endabschnitten des langen Schenkels 33 und des kurzen Schenkels 34 sind ebenfalls in ihren Außenmaßen kleiner festgelegt als andere Teile, wenn die Isolierbeschichtung entfernt ist. Die Kupplungselemente 50 sind an den Endstücken 35 angebracht. Ein Wärmeableitblech 55 ist an der Außenumfangsfläche einer oberen Hälfte jedes Kupplungselements 50 angebracht.
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Der lange Schenkel 43 und der kurze Schenkel 44 des oberen Leitersegments 41 werden von oben in die Nuten 18 eingefügt und über die Kupplungselemente 50 mit dem kurzen Schenkel 34 und dem langen Schenkel 33 des unteren Leitersegments 31 verbunden, die von unten in die Nuten 18 eingefügt werden. Außerdem bilden die Verbindungsabschnitte 42 und 32 Spulenenden, indem sie entsprechend von der oberen Endfläche 12 und der unteren Endfläche 13 des Statorkerns 11 vorstehen. Demzufolge ist die Gesamtlänge des langen Schenkels 33 und des kurzen Schenkels 44 und die Gesamtlänge des langen Schenkels 43 und des kurzen Schenkels 34 im Wesentlichen gleich wie die axiale Länge der Nut 18. Des Weiteren sind die langen Schenkel 33 und 43 um die Länge des Kupplungselements 50 länger als die kurzen Schenkel 34 und 44.
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Wie in 4 gezeigt wird, ist das Kupplungselement 50 ein rechteckig rohrförmiges Element aus einem leitfähigen Material wie z. B. Kupfer, eine Montageausnehmung 51 zur Montage des Endstücks 35 des unteren Leitersegment 31 an einem Ende ausgebildet, und eine Montageaussparung 52 ist zum Einpressen des Endstücks 45 des oberen Leitersegments 41 am anderen Ende ausgebildet. Ein Maß eines Innendurchmessers der Montageaussparung 52 ist etwas kleiner eingestellt als eine Außenabmessung des Endstücks 45 des oberen Leitersegments 41. Ferner ist das Wärmeableitblech 55 an der Außenumfangsfläche der oberen Hälfte angebracht, in der die Montageaussparung 52 ausgebildet ist. Ein Außenmaß einer Außenfläche des Wärmeableitblechs 55 am Kupplungselement 50 ist etwas kleiner festgelegt als das Innenmaß der Nut 18, um ein Einfügen in die Nut 18 zu ermöglichen, und im Wesentlichen gleich einem Außenmaß des unteren Leitersegments 31. Wenn das Kupplungselement 50 am unteren Leitersegment 31 angebracht ist, wobei das Endstück 35 des unteren Leitersegments 31 in der Montageausnehmung 51 eingefügt ist, werden die Außenfläche des Wärmeableitblechs 55 am Kupplungselement 50 und die Außenflächen der Schenkel 33 und 34 des unteren Leitersegments 31 im Wesentlichen bündig.
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Zum Montieren der Statorspule 20 werden die unteren Leitersegmente 31, die Leitersegmente einer ersten Gruppe mit an den Endstücken 35 angebrachten Kupplungselementen 50 sind, von der Seite der unteren Endfläche 13 des Statorkerns 11 in die Nuten 18 eingefügt. Da die Außenmaße der Schenkel 33 und 34 der unteren Leitersegmente 31 und Außenflächen der Wärmeableitbleche 55 an den Kupplungselementen 50 etwas kleiner sind als das Innenmaß der Nuten 18, sind schmale Zwischenräume zwischen den Außenumfangsflächen der Schenkel 33 und 34 und den Wärmeableitblechen 55 und den Innenflächen der Nuten 18 vorhanden, wenn die unteren Leitersegmente 31 in die Nuten 18 eingefügt sind.
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Wie durch den umrandeten Pfeil in 4 angedeutet ist, werden als Nächstes die oberen Leitersegmente 41, die Leitersegmente einer zweiten Gruppe sind, von der Seite der oberen Endfläche 12 des Statorkerns 11 eingefügt. Da die Außenmaße der Schenkel 43 und 44 der oberen Leitersegmente 41 etwas kleiner sind als das Innenmaß der Nuten 18, sind ebenfalls schmale Zwischenräume zwischen den Außenumfangsflächen der Schenkel 43 und 44 und den Innenflächen der Nuten 18 vorhanden.
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Anschließend werden die Endstücke 45 der oberen Leitersegmente 41 in die Montageaussparungen 52 in den Kupplungselementen 50 eingepresst. Das Maß des Innenumfangs der Montageaussparungen 52 ist etwas kleiner eingestellt als das Außenmaß der Endstücke 45 der oberen Leitersegmente 41. Wenn die Endstücke 45 in die Montageaussparungen 52 eingepresst werden, werden demzufolge die Durchmesser der Montageaussparungen 52 vergrößert, wodurch ihr Außenmaß zunimmt und die an den Außenflächen montierten Wärmeableitbleche 55 in engen Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 18 gebracht werden. Folglich werden die Außenflächen der Kupplungselemente 50 über die Wärmeableitbleche 55 in engen Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 18 gebracht. Zudem werden die oberen Leitersegmente 41 und die unteren Leitersegmente 31 durch die Kupplungselemente 50 elektrisch miteinander gekoppelt.
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Auch wenn die Kupplungselemente 50 aufgrund des Übergangswiderstands zwischen ihnen und den oberen Leitersegmenten 41 Wärme erzeugen, wird die Wärme über die Wärmeableitbleche 55 an den Statorkern 11 abgeleitet, da die Außenflächen der Kupplungselemente 50 auf die vorstehend beschriebene Weise über die Wärmeableitbleche 55 in engem Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 18 sind. Dies ermöglicht es, die Wärmeerzeugung der Kupplungselemente 50 zu verringern. Da die Kupplungselemente 50 mit den an den Außenflächen montierten Wärmeableitblechen 55 an den Endstücken 35 der unteren Leitersegmente 31 angebracht werden, indem die unteren Leitersegmente 31 in die Nuten 18 eingefügt werden, können die Wärmeableitbleche 55 zudem in einfacher Weise zwischen den Außenumfangsflächen der Kupplungselemente 50 und den Innenflächen der Nuten 18 platziert werden.
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Obwohl in den vorstehend beschrieben Ausführungsformen die unteren Leitersegmente 31 mit den an ihren Endstücken 35 angebrachten Kupplungselementen 50 in die Nuten 18 eingefügt werden, ist dies nicht einschränkend, und die oberen Leitersegmente 41 mit den an ihren Endstücken 45 angebrachten Kupplungselementen 50 können in die Nuten 18 eingefügt werden, wobei dann innerhalb der Nuten 18 die Endstücke 35 der unteren Leitersegmente 31 in die Montageaussparungen 52 eingepresst werden können.
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Des Weiteren können die jeweiligen Endstücke 45 und 35 der oberen Leitersegmente 41 und der unteren Leitersegmente 31 mit den in beiden Enden der Kupplungselemente 50 ausgebildeten Montageaussparungen 52 und den an den gesamten Außenumfangsflächen der Kupplungselemente 50 montierten Wärmeableitblechen 55 in die jeweiligen Montageaussparungen 52 in den Kupplungselementen 50 eingepresst werden, indem die Kupplungselemente 50 an vorherbestimmten Positionen der Nuten 18 wie beispielsweise nahe der oberen Endfläche 12 oder untere Endfläche 13 des Statorkerns 11 platziert werden.
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Dadurch erhöht sich der Durchmesserausdehnungsbereich der Kupplungselemente 50 sowie der Bereich, in dem die Kupplungselemente 50 über die Wärmeableitbleche 55 in engen Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 18 gebracht werden, wodurch eine effektivere Hitzeableitung an den Statorkern 11 ermöglicht wird.
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Außerdem können die oberen Leitersegmente 41 mit den auf den Innenflächen der Nuten 18 platzierten Wärmeableitblechen 55 in die Nuten 18 eingefügt und anschließend die Endstücke 45 in die Montageaussparungen 52 eingepresst werden, indem die unteren Leitersegmente 31 dergestalt in die Nuten 18 eingefügt werden, dass die Positionen der an den unteren Leitersegmenten 31 montierten Kupplungselemente 50 mit Positionen der Wärmeableitbleche 55 übereinstimmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018222060 A [0001]
- JP 2009194999 A [0005, 0006]
