DE102022119498A1

DE102022119498A1 - Stator und Verfahren zum Herstellen eines Stators

Info

Publication number: DE102022119498A1
Application number: DE102022119498.1A
Authority: DE
Inventors: Junpei Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-02-09
Also published as: US20230040799A1; JP2023022764A; CN115706472A

Abstract

Ein Stator und sein Herstellverfahren ermöglichen ein leichtes Bestimmen der Qualität des Schweißens, das zwischen Leitern erzeugt wird. Ein Stator (10) hat einen Statorkern (11) und eine im Statorkern eingebaute Statorwicklung (12). Die Statorwicklung ist so aufgebaut, dass sie mehrere flache Leitersegmente (30) hat, in denen jeweils Leiter (34) mit Isolationsfilmen (35) beschichtet sind. An einem Führungsende von jedem Leitersegment ist ein freigelegter Abschnitt (33) ausgebildet, an dem der Leiter freigelegt ist. An einem Wicklungsendabschnitt der Statorwicklung sind als ein Paar vorgesehene freigelegte Abschnitte von verschiedenen Leitersegmenten durch Laserschweißen miteinander verbunden. Eine gemeinsame Leiterbreite in einer Verbindungsrichtung, in der freigelegte Abschnitte miteinander verbunden sind, ist an einer Laserbestrahlungseinfallseite, die eine Seite der freigelegten Abschnitte ist, die die Laserbestrahlung empfängt, geringer als an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator, der in einer elektrischen Drehmaschine (Rotationsmaschine) umfasst ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Stators.
Zugehöriger Stand der Technik
In einem Stator, der in einer elektrischen Drehmaschine umfasst ist, ist eine Statorwicklung in einem Statorkern eingebaut. Beispielsweise ist die Statorwicklung gebildet, indem eine Vielzahl an Leitersegmenten, die jeweils durch rechtwinklige Leitungsdrähte gebildet sind, miteinander verbunden sind.
Genauer gesagt wird zum Herstellen der Statorwicklung ein freigelegter Abschnitt, der einen Isolationsfilm nicht hat, anfänglich an einem Führungsende von jedem der Leitersegmente ausgebildet. Dann werden freigelegte Abschnitte verschiedener Leitersegmente miteinander vereinigt und durch Laserschweißen miteinander verbunden.
Wenn jedoch bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau d.h. wenn die freigelegten Abschnitte verschiedener Leitersegmente miteinander durch Laserschweißen verbunden werden, das Schweißen nicht präzise ausgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass eine elektrische Leitung durch die Statorwicklung fehlerhaft wird. Ein derartiges schlechtes Schweißen kann im Allgemeinen in einer Situation auftreten, bei der eine Schweißtiefe in einer Schweißnaht unzureichend ist. Jedoch ist es schwierig, die Schweißtiefe beim Schweißen des Leitersegmentes zu bestätigen. Das heißt eine Qualität des Schweißens wird auf der Basis eines Erscheinungsbildes der Schweißnaht des Leitersegmentes als unzureichend bestätigt oder ausgewertet.
Die vorliegende Erfindung spricht die vorstehend beschriebenen Probleme an, um sie zu lösen, und es ist ihre Hauptaufgabe, einen Stator und ein Herstellverfahren eines Stators zu schaffen, die dazu in der Lage sind, mit Leichtigkeit eine Qualität eines Schweißens in einer zwischen Leitungsdrähten ausgebildeten Schweißnaht zu bestimmen.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein neuer Stator geschaffen, der einen Statorkern (11) und eine Statorwicklung (12) umfasst, die in dem Statorkern angeordnet ist. Die Statorwicklung ist so aufgebaut, dass sie eine Vielzahl an rechtwinkligen Leitungsdrähten (Segmenten) (30) hat. Jeder der vielen rechtwinkligen Leitungsdrähte ist durch einen Leiter (34) gebildet, der mit einem Isolationsfilm (35) beschichtet ist. Jeder der vielen rechtwinkligen Leitungsdrähte hat einen freigelegten Abschnitt (33) (zumindest) an seinem Führungsende, an dem der Leiter freigelegt ist. Freigelegte Abschnitte verschiedener Leitungsdrähte sind parallel zueinander so angeordnet, dass sie Seite an Seite miteinander in Kontakt stehen, wobei Endflächen anfänglich auf einer gleichen Ebene angeordnet sind. Die freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leitungsdrähte werden miteinander an einem Kontaktpunkt zwischen ihnen durch Laserschweißen verbunden, um als ein Wicklungsendabschnitt (CE2) der Statorwicklung zu dienen. Eine gemeinsame Breite von Leitern verschiedener Leitungsdrähte, die an dem Kontaktpunkt miteinander verbunden sind, in einer Verbindungsrichtung (in der die freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leitungsdrähte verbunden werden) ist kleiner an einer Laserbestrahlungseinfallposition (bei der die Laserbestrahlung auf die Leiter der verschiedenen Leitungsdrähte einfällt) als eine gemeinsame Breite der Leiter, die miteinander an einer anderen Position verbunden sind, die zu der Laserbestrahlungseinfallposition der Leiter entgegengesetzt ist.
Das heißt in einem Aufbau, bei dem die freigelegten Abschnitte der Leiter miteinander durch Laserschweißen verbunden werden, unterscheidet sich ein Schmelzgrad der Leiter aufgrund der Bestrahlung mit einem Laser in dem Verbindungsabschnitt der freigelegten Abschnitte zwischen einer Laserbestrahlungseinfallseite und einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Das heißt der Schmelzgrad ist an der Laserbestrahlungseinfallseite größer. Anders ausgedrückt ist ein nicht geschmolzener Abschnitt in der Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte verbunden sind (verbunden werden), schmaler an der Laserbestrahlungseinfallseite und ist breiter an der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Wenn in einer derartigen Situation die freigelegten Abschnitte verbunden werden, kann jeder der freigelegten Abschnitte miteinander nahe zueinander gemäß dem Schmelzgrad in den Verbindungsabschnitt gelangen. Anders ausgedrückt können jeweilige Seitenflächen der freigelegten Abschnitte, die zu der Verbindungsfläche entgegengesetzt sind, nahe zueinander gelangen. Des Weiteren variiert im Hinblick auf einen Unterschied im Schmelzgrad durch einen Laser zwischen einer Laserbestrahlungseingangsseite und der Seite, die zu der Laserbestrahlungsseite entgegengesetzt ist, die Leiterbreite in der Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden sind, von der Laserbestrahlungseingangsseite zu der Seite, die zu der Laserbestrahlungseingangsseite entgegengesetzt ist. Folglich kann, da eine Differenz im Schmelzgrad in der Laserbestrahlungsrichtung in Wechselbeziehung mit einer Tiefe des Laserschweißens auftritt, die Tiefe des Laserschweißens auf der Basis einer Änderung der Größe aufgrund des Schmelzens der freigelegten Abschnitte erkannt werden.
Im Hinblick darauf werden gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Statorwicklung eines Stators mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau freigelegte Abschnitte der Leitungsdrähte, die aus rechtwinkligen Drähten hergestellt sind, miteinander verschweißt, und eine Leiterbreite der freigelegten Abschnitte in der Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden werden, ist an einer Seite, an der die Laserbestrahlung ausgeführt wird (d.h. die Laserbestrahlungseinfallseite), schmaler als an der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite. Wenn in diesem Aufbau die Leiterbreite der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, kann erkannt werden, dass jeder der freigelegten Abschnitte geeignet geschmolzen ist. Folglich ist es möglich, einen Stator zu schaffen, der durch angemessenes Anwenden des Laserschweißens hergestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein aus geschmolzenem Leiter hergestellter Anstieg (36) an der Laserbestrahlungseinfallseite an einer Verbindungsgrenze ausgebildet, an der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden sind.
Folglich ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu einem Aufbau, bei dem die Leiterbreite des Paares an freigelegten Abschnitten, die miteinander verbunden sind, an der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite von ihnen an der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, der aus dem geschmolzenen Leiter hergestellte Anstieg an der Laserbestrahlungseinfallseite ausgebildet. In diesem Aufbau kann beobachtet werden, dass der Anstieg an der Laserbestrahlungseinfallseite aufgrund des Schmelzens der Leiter ausgebildet wird. Das heißt es kann beobachtet werden, dass, wenn das Schmelzen der Leiter an der Laserbestrahlungsseite voranschreitet, die freigelegten Abschnitte gegenseitig nahe zueinander gelangen, wodurch bewirkt wird, dass der geschmolzene Leiter vorragt. Folglich kann der Anstieg zu einem Anzeiger werden, der anzeigt, dass die freigelegten Abschnitte angemessen (sauber) geschmolzen sind. Dadurch ist es möglich, einen Schweißzustand auf der Basis seines äußeren Erscheinungsbildes zu erkennen.
Gemäß wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Statorwicklung in dem Statorkern so angeordnet, dass der Leitungsdraht in einem Schlitz des Statorkerns in einem Mehrlagenzustand in einer radialen Richtung untergebracht ist.
Das heißt im Allgemeinen ist ein Leitungsdraht in dem Schlitz des Statorkerns des Stators mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau in einem Mehrlagenzustand in der radialen Richtung untergebracht. Des Weiteren sind in Vielzahl vorgesehene axiale Enden, die so aufgebaut sind, dass die freigelegten Abschnitte der Leitungsdrähte an dem Wicklungsendabschnitt verbunden sind, in sowohl der Umfangsrichtung als auch der radialen Richtung aufgereiht. In einem derartigen Aufbau ist jedes der axialen Enden voneinander an dem Wicklungsendabschnitt separat (getrennt). Jedoch ist ein Separationsabstand (Trennabstand) zwischen den axialen Enden in der radialen Richtung geringer als ein Separationsabstand zwischen ihnen in der Umfangsrichtung.
Im Hinblick darauf ist gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die gemeinsame Leiterbreite der axialen Enden der freigelegten Abschnitte an der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner als deren Leiterbreite an der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Folglich kann im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem die gemeinsame Leiterbreite an der Laserbestrahlungseinfallseite die gleiche ist wie die Leiterbreite an der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, der Separationsabstand (d.h. der Isolationsabstand) zwischen den axialen Enden vergrößert werden. Insbesondere gelangen in einem Aufbau, bei dem die freigelegten Abschnitte in der radialen Richtung übereinander angeordnet sind und durch Laserschweißen miteinander verbunden sind, die axialen Enden näher zueinander als in einem Aufbau, bei dem die freigelegten Abschnitte in der Umfangsrichtung übereinander angeordnet sind. Jedoch können sogar in einem derartigen Aufbau die axialen Enden in geeigneter Weise voneinander isoliert werden.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wicklungsendabschnitt so aufgebaut, dass ein Führungsende des sich in einer ersten Umfangsrichtung erstreckenden Leitungsdrahtes und ein Führungsende eines anderen sich in einer zweiten Umfangsrichtung, die zu der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, erstreckenden Leitungsdrahtes miteinander an einer Position verbunden werden, die axial außerhalb des Statorkerns liegt. Die freigelegten Abschnitte werden jeweils an den Führungsenden der Leitungsdrähte ausgebildet, die sich in zueinander entgegengesetzten Umfangsrichtungen erstrecken. Die freigelegten Abschnitte der Leitungsdrähte werden durch Laserschweißen miteinander verbunden. Eine Breite eines ersten Abschnittes der Leiter, die in einer Verbindungsrichtung (in der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden sind) miteinander verbunden sind, die das Einfallen der Laserbestrahlung empfangen, ist geringer als an einem zweiten Abschnitt der miteinander verbundenen Leiter. Der zweite Abschnitt ist zu dem ersten Abschnitt entgegengesetzt.
Das heißt der Aufbau ist ein solcher, bei dem jeder der freigelegten Abschnitte an dem Führungsende (d.h. dem Umfangsführungsende) eines Leitungsdrahts, der sich von der entgegengesetzten Seite erstreckt, miteinander in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, und die Umfangsendstücke werden durch Laserschweißen verbunden. Es wird erachtet, dass es schwieriger wird, eine Schweißtiefe zu bestätigen, wenn im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem ein Führungsende, das einen freigelegten Abschnitt in jedem der Leitungsdrähte aufweist, die sich in der axialen Richtung erstrecken, und die Leitungsenden, die sich in der axialen Richtung (d.h. die axialen Endstücke) erstrecken, miteinander durch Laserschweißen verbunden werden. Im Hinblick darauf kann gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, da die Leiterbreite der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite nach dem Laserschweißen, die Schweißtiefe in geeigneter Weise bestätigt werden, während die Qualität der Statorwicklung verbessert wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine neue Kunststoffabdichtung (41) vor, die aus isolierendem Kunststoff hergestellt ist, der so angeordnet ist, dass er Wicklungsendabschnitte inklusive die freigelegten Abschnitte in der axialen Richtung bedeckt.
Folglich ist gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Wicklungsendabschnitt mit einer Kunststoffabdichtung, die aus isolierendem Kunststoff hergestellt ist, innerhalb eines Bereiches versehen, der freigelegte Abschnitte in der axialen Richtung involviert. Folglich kann ein günstiges Isolationsvermögen zwischen den Leitungsdrähten beibehalten werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Statorwicklung in dem Statorkern so angeordnet, dass ein Leitungsdraht in dem Schlitz in einem Mehrlagenzustand in einer radialen Richtung untergebracht ist. Eine Vielzahl an axialen Enden (AX) ist so aufgebaut, dass die freigelegten Abschnitte miteinander pro axiales Ende verbunden sind und an dem Wicklungsendabschnitt angeordnet sind, während sie sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Die Kunststoffabdichtung dichtet gemeinsam die vielen axialen Enden ab. Die Kunststoffabdichtung hat eine ringartige Form und erstreckt sich entlang einer axialen Endfläche des Statorkerns. Die Kunststoffabdichtung hat eine radial innere Umfangsfläche und eine radial äußere Umfangsfläche, die jeweils zu der axialen Richtung so geneigt sind, dass sie sich der Achse an einer Position axial außerhalb des Statorkerns annähert.
Folglich kann gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Aufbau, bei dem viele axiale Enden, die so aufgebaut sind, dass viele Paare an freigelegten Abschnitten von Leitungsdrähten miteinander verbunden sind, in dem Wicklungsendabschnitt angeordnet sind und in sowohl der radialen Richtung als auch der Umfangsrichtung aufgereiht sind, da die vielen axialen Enden miteinander durch eine Kunststoffabdichtung abgedichtet sind, die eine kreisartige Form entlang der axialen Endfläche des Statorkerns hat, die Kunststoffabdichtung in effektiver Weise die vielen axialen Enden an dem Wicklungsendabschnitt abdichten. Des Weiteren sind in freigelegten Abschnitten des radial innersten axialen Endes und des radial äußersten axialen Endes von den vielen axialen Enden, die in der radialen Richtung angeordnet sind, Flächen, die jeweils der innenumfangsseitigen Fläche und der außenumfangsseitigen Fläche der Kunststoffabdichtung zugewandt sind, zu der axialen Richtung in der gleichen Weise wie die innere und äußere umfangsseitige Fläche geneigt. Dadurch kann eine Dicke eines isolierenden Kunststoffes, der zwischen jedem der freigelegten Abschnitte und der Kunststoffabdichtung eingefüllt ist, an der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der Kunststoffabdichtung gleichförmig sein. Folglich kann selbst dann, wenn eine unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff gemäß einer Differenz in linearen Ausdehnungskoeffizienten besteht, eine an jedem der freigelegten Abschnitte wirkende Last ausgeglichen werden. Dadurch kann die Statorwicklung geschützt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung haben die freigelegten Abschnitte, die miteinander durch Schweißen verbunden sind, einen geschweißten Abschnitt, der aus einem geschmolzenen Leiter ausgebildet ist, und einen nicht geschweißten Abschnitt, bei dem ungeschmolzene Leiter einander zwischen ihnen zugewandt sind. Die nicht geschweißten Abschnitte der freigelegten Abschnitte stehen miteinander in Kontakt.
Das heißt in einem Aufbau, bei dem jeder der freigelegten Abschnitte mit einem isolierenden Kunststoff an dem Wicklungsendabschnitt abgedichtet ist, ist es wahrscheinlich, dass, wenn der isolierende Kunststoff in einen Zwischenraum zwischen dem Paar an durch Schweißen miteinander verbundenen freigelegten Abschnitten hinein gelangt, aufgrund einer Differenz im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff ein Abscheren in einer Schweißnaht auftritt, die zwischen den freigelegten Abschnitten erzeugt wird. Im Hinblick darauf kann gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, da nicht geschweißte Abschnitte des Paares der freigelegten Abschnitte, die durch Schweißen miteinander verbunden sind, miteinander in Kontakt gebracht werden, ein Abscheren der Schweißnaht aufgrund eines Unterschiedes im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff reduziert oder vermieden werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein neues Verfahren zum Herstellen eines Stators (10), der Folgendes aufweist: einen Statorkern (11) und eine Statorwicklung (12), die in dem Statorkern angeordnet ist. Die Statorwicklung ist aufgebaut, indem sie eine Vielzahl an rechtwinkligen Leitungsdrähten (30) hat. Jeder der vielen rechtwinkligen Leitungsdrähte ist durch einen Leiter (34) gebildet, der mit einem isolierenden Film (35) beschichtet ist. Der Leitungsdraht hat einen freigelegten Abschnitt (33) an seinem Führungsende, an dem der Leiter freigelegt ist. Freigelegte Abschnitte der verschiedenen Leiter werden durch Laserschweißen so verbunden, dass sie als ein Wicklungsendabschnitt (CE2) der Statorwicklung dienen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Befestigen der Leitungsdrähte an dem Statorkern als einen Befestigungsschritt; Schweißen der freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leitungsdrähte durch Bestrahlen von Laser in dem Wicklungsendabschnitt als ein Schweißschritt, der nach dem Befestigungsschritt ausgeführt wird; und Bewirken, dass eine gemeinsame Breite in der Verbindungsrichtung der Leiter der freigelegten Abschnitte, die miteinander durch Bestrahlen von Laser an einer ersten Position verbunden werden, die anfänglich die Laserbestrahlung empfängt, geringer ist als eine gemeinsame Breite in der Verbindungsrichtung der Leiter, die an einer zweiten Position in Kontakt stehen, die zu der ersten Position entgegengesetzt ist.
Folglich wird gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Verbindungsabschnitt zwischen den freigelegten Abschnitten, die miteinander in Druckkontakt stehen, mit einem Laser während eines Schweißprozesses zum Herstellen eines Stators bestrahlt, und eine gemeinsame Breite der Leiter in der Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden werden, ist geringer gestaltet an einer Laserbestrahlungseinfallseite, die eine Seite ist, die einen Eintritt von Laserstrahlung empfängt, als eine gemeinsame Breite der Leiter an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Dann kann, indem berücksichtigt wird, dass ein Schmelzgrad aufgrund des Lasers zwischen der Laserbestrahlungseinfallseite und der zu dieser entgegengesetzten Seite entlang des Verbindungsabschnittes zwischen den freigelegten Abschnitten unterschiedlich ist, und der Schmelzgrad an der Laserbestrahlungseinfallseite größer ist, und eine Differenz im Schmelzgrad in der Laserbestrahlungsrichtung in Wechselbeziehung mit einer Tiefe des Laserschweißens auftritt, die Tiefe des Laserschweißens durch eine Änderung der Breite aufgrund des Schmelzens der freigelegten Abschnitte erkannt werden. Das heißt es kann erkannt werden, dass, wenn die Leiterbreite der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite der entgegengesetzten Seite, jeder der freigelegten Abschnitte in geeigneter Weise geschmolzen worden ist. Dadurch ist es möglich, einen Stator vorzusehen, bei dem ein Laserschweißen in geeigneter Weise unternommen wurde.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren den Schritt auf zum Untersuchen eines geschweißten Abschnittes zwischen den freigelegten Abschnitten, die miteinander durch Bestrahlen von Laser verbunden worden sind, durch Vergleichen der Leiterbreite des ersten Abschnittes, der die Laserbestrahlung empfängt, und der Leiterbreite des zweiten Abschnittes nach dem Schritt des Schweißens, der im Schweißschritt ausgeführt wird.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf der Basis einer Änderung bei der Differenz der Leiterbreite zwischen der Laserbestrahlungseinfallseite und der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, in Wechselbeziehung mit der Schweißtiefe die Qualität der Schweißnaht in geeigneter Weise gesteuert werden.
Figurenliste
Eine vollständigere Würdigung der vorliegenden Erfindung und viele ihrer innewohnenden Vorteile gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielartigen Stators eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Vorderansicht des Stators aus 1.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Statorwicklung und eines Abschnittes des Statorkerns gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Darstellung von einigen Leitersegmenten, die in einem Schlitz untergebracht sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht von mehreren Leitersegmenten, die miteinander verbunden sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht eines Aufbaus eines freigelegten Abschnittes des Leitersegmentes und deren Umgebung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Querschnittsansicht des Leitersegmentes aus 6 entlang einer in 6 gezeigten Linie 7-7.
8 zeigt eine Darstellung von mehreren axialen Enden (d.h. Enden in einer axialen Richtung), die in der radialen Richtung angeordnet sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stators des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Darstellung von mehreren axialen Enden, die in der axialen Richtung ausgerichtet sind, und eine Kunststoffabdichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Darstellung eines Schweißprozesses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielartigen Stators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine Vorderansicht des Stators aus 12.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht von vielen Leitersegmenten, die miteinander verbunden sind, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus der Leitersegmente, die miteinander verbunden sind, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt das in 15 dargestellte Leitersegment entlang einer in 15 gezeigten Linie 16-16.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in sämtlichen Ansichten zeigen, eine elektrische Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In nachstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen tragen gleiche oder äquivalente Abschnitte die gleichen Bezugszeichen, und ein mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichneter Abschnitt ist nicht wiederholt beschrieben, wenn auf ihn Bezug genommen wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Motor, der als eine elektrische Drehmaschine wirkt, angewendet, beispielsweise ein Elektromotor für entweder ein Fahrzeug oder ein Luftfahrzeug.
Die elektrische Drehmaschine hat eine Drei-Phasen-Wicklung und kann bei einem Permanentmagnetsynchronmotor, einem Motor der Wickelfeldart und einer Induktionsmaschine angewendet werden. Die elektrische Drehmaschine hat einen in 1 gezeigten zylindrischen Stator 10 und einen (nicht gezeigten) Rotor, der an einem radial inneren Abschnitt des Stators 10 angeordnet ist, oder dergleichen. Der Rotor steht dem Stator 10 gegenüber und ist um eine Drehachse drehbar. Nachstehend bezeichnet eine axiale Richtung eine axiale Richtung des Stators 10, d. h. eine axiale Richtung der Drehachse des Stators. Eine radiale Richtung bezeichnet eine radiale Richtung des Stators 10, d. h. eine Richtung, die durch eine Mitte der Drehachse des Rotors tritt und senkrecht zu der Drehachse ist. Eine Umfangsrichtung bezeichnet eine Umfangsrichtung des Stators 10, d. h. eine Umfangsrichtung des Rotors um die Drehachse herum.
Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, hat der Stator 10 einen Statorkern 11 mit einer ringartigen Form und eine Statorwicklung 12, die um den Statorkern 11 herumgewunden (gewickelt) ist. Die elektrische Drehmaschine der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Drehmaschine der Innenrotorart, bei dem der Rotor radial im Inneren des Stators 10 drehbar angeordnet ist. Die Statorwicklung 12 ist von einer Art einer Drei-Phasen-Wicklung, die so aufgebaut ist, dass sie eine Wicklung der Phase U, eine Wicklung der Phase V und eine Wicklung der Phase W als jeweilige Phasenwicklungen aufweist. Aus einem Gesamtbereich der Statorwicklung 12 dient ein Bereich, der mit dem Statorkern 11 in der axialen Richtung überlappt, als ein Schlitzinnenwicklungsabschnitt CS. Aus dem Gesamtbereich der Statorwicklung 12 dienen Abschnitte, die außerhalb des Statorkerns 11 in der axialen Richtung angeordnet sind, jeweils als Wicklungsendabschnitte CE1 und CE2.
Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der Statorkern 11 ein ringartiges Rückseitenjoch 21 und eine Vielzahl an Zähnen 22, die von dem Rückseitenjoch 21 nach innen radial vorragen und beabstandet voneinander unter einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Folglich hat der Statorkern 11 eine Vielzahl an Schlitzen 23, die jeweils zwischen jeweiligen benachbarten Zähnen 22 ausgebildet sind. Jeder der Schlitze 23 hat eine Öffnung mit einer Längsseite, die sich in der radialen Richtung erstreckt, und ist im Wesentlichen unter den gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung im Statorkern 11 angeordnet. Dann ist die Statorwicklung 12 um jeden der Schlitze 23 herum gehüllt (gewunden). Der Statorkern 11 ist als ein Kernblattlaminat aufgebaut, das ausgebildet ist, indem Kernblätter wie beispielsweise elektromagnetische Stahlblätter etc. in der axialen Richtung so laminiert sind, dass sie als ein magnetischer Körper wirken.
Die Statorwicklung 12 ist so aufgebaut, dass Drei-Phasen-Wicklungen durch ein Verfahren einer Y-Draht-Verbindung (d. h. eine sternförmige Verbindung) verbunden werden. Die Statorwicklung 12 erzeugt magnetische Flüsse, wenn Strom (d. h. Wechselstrom) von einer Stromquelle über einen (nicht gezeigten) Inverter geliefert wird. Die Statorwicklung 12 ist so aufgebaut, dass in Vielzahl vorgesehene Leitersegmente 30 verwendet werden, die so aufgebaut sind, dass sie im Wesentlichen U-förmige Teilleiter (d. h. segmentierte Leiter) aufweisen. Nachstehend ist eine Segmentstruktur der Statorwicklung 12 detailliert beschrieben.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Leitersegmente 30 (30) und einen Teil des Statorkerns 11. Wie dies in 4 gezeigt ist, hat das Leitersegment 30 ein Paar an linearen Abschnitten 31 (31) (nachstehend sind diese einfach als 31 bezeichnet) und einen Wendeabschnitt 32, der so gebogen ist, dass er das Paar an linearen Abschnitten 31 miteinander verbindet, wodurch im Wesentlichen eine U-Form ausgebildet wird. Jeder aus dem Paar an linearen Abschnitten 31 ist länger als eine axiale Dicke des Statorkerns 11. Das Leitersegment 30 ist aufgebaut, indem ein flachwinkliger Leiter verwendet wird, der hergestellt wird, indem ein Leiter mit einem rechtwinkligen Querschnitt (d. h. ein Leiter mit einem Paar an entgegengesetzten ebenen Abschnitten) mit einem isolierenden Film (Isolationsfilm) beschichtet wird. Ein Führungsende von jedem der linearen Abschnitte 31 dient als ein freigelegter Abschnitt 33, an dem der Leiter freigelegt ist, indem der isolierende Film von dem linearen Abschnitt 31 entfernt wird.
Dann werden die vielen Leitersegmente 30 in vorgegebene Schlitze 23 des Stadtkerns 11 eingeführt und sie werden radial darin in einer Reihe ausgerichtet. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Lagen an linearen Abschnitten 31 der Leitersegmente 30 in einem Schlitz 23 in einem Laminationszustand untergebracht. Die als Paar vorgesehenen linearen Abschnitte 31 des Leitersegmentes 30 sind in vorgegebenen zwei Schlitzen 23 untergebracht, die bei einer vorgegebenen Wicklungsteilung (Wicklungsabstand) jeweils beabstandet sind. Aus dem gesamten Abschnitt des linearen Abschnittes 31 entspricht ein Abschnitt, der in dem Schlitz 23 untergebracht ist, einem Schlitzinnenwicklungsabschnitt CS der Statorwicklung 12. Hierbei ist in dem Schlitz 23 ein isolierendes Blatt 24 so angeordnet, dass es den Statorkern 11 von der Statorwicklung 12 (d. h. die Leitersegmente 30) elektrisch isoliert. Genauer gesagt ist das isolierende Blatt 24 in dem Schlitz 23 zwischen einer Innenumfangsfläche (d. h. eine Innenwandfläche) des Statorkerns 11 und dem Leitersegment 30 angeordnet und vollständig so gefaltet, dass es die in den Schlitz 23 eingeführten vielen Leitersegmente 30 umgibt.
Des Weiteren ist eine radiale Position von einem aus dem Paar an linearen Abschnitten 31 des Leitersegmentes 30, die in den beiden jeweiligen Schlitzen 23 positioniert sind, relativ von dem anderen aus dem Paar an linearen Abschnitten 31 um einen Betrag einer Wicklung verschoben. Beispielsweise ist, wenn einer der linearen Abschnitte 31 an einer n-ten Position - gezählt von einer radialen Rückseite (d. h. einer Seite des Rückseitenjochs) - untergebracht ist, der andere der linearen Abschnitte 31 an einer (n +1)-ten Position - gezählt von der radialen Rückseite - untergebracht.
Des Weiteren ist jedes Leitersegment 30 in vorgegebene Schlitze 23 des Statorkerns 11 eingeführt, wie dies nachstehend beschrieben ist. Das heißt, der lineare Abschnitt 31 jedes Leitersegmentes 30 ist von einem ersten Ende des Statorkerns 11 aus einem ersten und zweiten Ende eingeführt, die jeweils an beiden Enden des Statorkerns 11 in der axialen Richtung angeordnet sind. Dann ragt ein Führungsende von jedem der linearen Abschnitte 31 von dem zweiten Ende des Statorkerns 11 in der axialen Richtung vor. Dadurch ist - dem ersten Ende des Statorkerns 11 zugewandt - eines der Wicklungsenden CE1 durch den Wendeabschnitt 32 des Leitersegmentes 30 ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist an einer Position, die axial außerhalb des zweiten Endes des Statorkerns 11 ist, der andere von Wicklungsendabschnitten CE2 ausgebildet. Das heißt, im Wicklungsendabschnitt CE2 ist ein entgegengesetztes Ende (nachstehend mitunter einfach als Nichtwendeabschnitt bezeichnet) von jedem linearen Abschnitt 31, der zu dem Wendeabschnitt 32 entgegengesetzt ist, in der Umfangsrichtung gebogen und mit einem linearen Abschnitt 31 eines anderen Leitersegmentes 30 so verbunden, dass ebenfalls eine Biegung vorliegt. Eine Skizze von jedem der vorstehend beschriebenen Wicklungsenden CE1 und CE2 ist in 2 gezeigt.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem viele Leitersegmente 30 miteinander verbunden sind. In dem Leitersegment 30 hat ein Abschnitt von jedem der linearen Abschnitte 31 (d. h. ein oberes Ende in der Zeichnung), der zu dem Wendeabschnitt entgegengesetzt ist, einen Kreuzungsabschnitt 30a, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Ein Leitungsdrahtführungsende 30b des Leitersegmentes 30 ist von dem Kreuzungsabschnitt 30a gebogen und erstreckt sich in der axialen Richtung. Dann ist ein freigelegter Abschnitt 33 an dem Leiterführungsende 30b vorgesehen. Des Weiteren sind freigelegte Abschnitte 33 der Leiterführungsenden 30b verschiedener Leitersegmente 30 miteinander in der radialen Richtung vereinigt, und die freigelegten Abschnitte 33 sind durch Laserschweißen verbunden. Hierbei kann das Leitersegment 30 zwei verschiedene Arten an Kreuzungsabschnitten 30a an einem Abschnitt jedes linearen Abschnittes 31, der zu dem Wendeabschnitt entgegengesetzt ist, aufweisen. Das heißt, bei der ersten Art ist der Kreuzungsabschnitt 30a in der gleichen Richtung wie der Wendeabschnitt 32 gebogen. In der zweiten Art ist der Kreuzungsabschnitt 30a in einer Richtung gebogen, die zu dem Wendeabschnitt 32 entgegengesetzt ist.
Genauer gesagt ragt unter Bezugnahme auf 3 in dem Wicklungsendabschnitt CE2 jedes der Leitersegmente 30 von der axialen Endfläche (d. h. eine obere Endfläche in der Zeichnung) in dem Statorkern 11 vor und ist in der Umfangsrichtung so gebogen, dass er schräg relativ zu der Kernendfläche ist, während ein vorgegebener Winkel zwischen ihnen ausgebildet ist. Dann werden, indem die freigelegten Abschnitte 33 der verschiedenen Leitersegmente 30 (Leiterführungsenden 30b) durch Laserschweißen miteinander gemeinsam verbunden werden, viele Leitersegmente 30 miteinander verbunden. Folglich ist im Wicklungsendabschnitt CE2 ein axiales Ende AX der Statorwicklung 12 ausgebildet, indem die freigelegten Abschnitte 33 miteinander verbunden werden. Dann sind mehrere axiale Enden AXs ähnlich ausgebildet und so angeordnet, dass sie sowohl in der radialen Richtung als auch in der Umfangsrichtung Linien ausbilden.
6 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht eines Aufbaus des freigelegten Abschnittes 33 des Leitersegmentes 30 und seiner Umgebung. Wie dies dargestellt ist, hat das Leitersegment 30 einen linearen Leiter 34 und einen den Leiter 34 bedeckenden isolierenden Film 35. Ein Leiterführungsende 30b des Leiters 34 ist freigelegt, um als ein freigelegter Abschnitt 33 zu dienen. In jedem der Leitersegmente 30 erstreckt sich der Kreuzungsabschnitt 30a in der Umfangsrichtung (d. h. in der linken und rechten Richtung in der Zeichnung). Im Gegensatz dazu sind das Leiterführungsende 30b, das sich in der axialen Richtung (d. h. in einer vertikalen Richtung in der Zeichnung) erstreckt, und die freigelegten Abschnitte 33 eines anderen Leitersegmentes 30 in der radialen Richtung (d. h. eine senkrechte Richtung in der Zeichnung) übereinander angeordnet und sind miteinander durch Schweißen verbunden.
In 6 ist anhand W eine Schweißnaht gezeigt, die hergestellt wird, indem die Leiter 34 verschiedener Leitersegmente 30 schmelzen. Genauer gesagt wird ein Laserschmelzen ausgeführt, indem ein Verbindungsabschnitt zwischen freigelegten Abschnitten 33 verschiedener Leitersegmente 30 mit Laser bestrahlt wird, der in der axialen Richtung von einer zu dem Kern entgegengesetzten Seite (d. h. von oberhalb des Verbindungsabschnittes in der Zeichnung) ausgegeben wird. Das heißt, die freigelegten Abschnitte 33 werden mit dem Laser vertikal in der Zeichnung bestrahlt. Genauer gesagt zeigt die vertikale Richtung in der Zeichnung eine Laserbestrahlungsrichtung an. In dem freigelegten Abschnitt 33 zeigt eine obere Seite des freigelegten Abschnittes 33 in der Zeichnung eine Laserbestrahlungseinfallseite. Im Gegensatz dazu zeigt eine untere Seite des freigelegten Abschnittes 33 in der Zeichnung eine Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist.
Im Allgemeinen ist es in einem System, bei dem freigelegte Abschnitte 33 (33) von Leitersegmenten 30 miteinander geschweißt werden, schwierig, eine Schweißtiefe in einer Schweißnaht W, d. h. eine Qualität des Schweißens, von seinem äußeren Erscheinungsbild her zu bestätigen. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Schweißtiefe gemäß einer Breite von Leitern, die miteinander in einer Leiterverbindungsrichtung verbunden werden, auf der Basis der folgenden zwei Erkenntnisse bestimmt. Das erste ist, dass ein Schmelzgrad eines Leiters 34 sich gemäß einer Tiefe in einer Schweißrichtung (d. h. eine Laserbestrahlungsrichtung) in einer Schweißnaht W unterscheidet. Das heißt, ein Schmelzgrad ist relativ größer an einer Seite, die die Laserbestrahlung empfängt (d. h. die Laserbestrahlungseinfallseite), und ist relativ geringer an einer Seite, die zu dieser entgegengesetzt ist. Die zweite Erkenntnis ist, dass eine Breite von Leitern in einer Verbindungsrichtung (d. h. eine Leiterverbindungsrichtung), in der die freigelegten Abschnitte 33 verbunden sind, sich in der axialen Richtung unterscheidet aufgrund eines Unterschiedes im Schmelzgrad der Leiter 34. Folglich kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Schweißtiefe gemäß der Breite der Leiter bestimmt werden, die miteinander in einer Leiterverbindungsrichtung verbunden sind.
Nachstehend ist ein beispielartiges System zum Schweißen eines Paares an freigelegten Abschnitten 33 der Leitersegmente 30 detaillierter unter Bezugnahme auf 7 und die weiteren zugehörigen Zeichnungen beschrieben. 7 zeigt eine Längsschnittansicht von jedem der freigelegten Abschnitte 33 der Leitersegmente 30 über ihren Verbindungsabschnitt. Das heißt, 7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer in 6 gezeigten Linie 7-7. In 7 entspricht eine nach links und nach rechts weisende Richtung einer radialen Richtung.
Wie dies in 7 gezeigt ist, ist an den Führungsenden der Leitersegmente 30 eine Schweißnaht W zwischen den freigelegten Abschnitten 33 angeordnet. Die Schweißnaht W erstreckt sich von einem oberen Abschnitt von jedem der freigelegten Abschnitte 33 als eine Laserbestrahlungseinfallseite zu einem unteren Abschnitt von jedem der freigelegten Abschnitte 33 als eine zu der Bestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite. In jedem der freigelegten Abschnitte 33 entspricht die Schweißnaht W einem Abschnitt, in dem der Leiter 34 während des Laserschweißens schmilzt. Im Gegensatz dazu ist ein Abschnitt von jedem der anderen freigelegten Abschnitte 33 außer dem geschweißten Abschnitt W ein Abschnitt, an dem der Leiter 34 nicht geschmolzen ist. Folglich ist, wie dies dargestellt ist, ein Nichtschmelzbereich in der Leiterverbindungsrichtung relativ klein, d. h. ein Schmelzbereich ist relativ groß an der Laserbestrahlungseinfallseite in der axialen Richtung. Im Gegensatz dazu ist der Nichtschmelzbereich in der Leiterverbindungsrichtung relativ groß an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Das heißt, der Schmelzbereich ist relativ schmal (relativ klein) an der entgegengesetzten Seite. Dadurch ist eine gemeinsame Leiterbreite in der Leiterverbindungsrichtung entlang der axialen Richtung unterschiedlich. Das heißt, eine gemeinsame Leiterbreite L1 ist näher zu der Laserbestrahlungseinfallseite geringer als eine Leiterbreite L2 an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist (L1<L2). Das heißt, auf der Basis dieses Aufbaus zeigt eine Situation, in der die gemeinsame Leiterbreite L1 an einer Position, die näher zu der Laserstrahlungseinfallseite ist, geringer ist als die gemeinsame Leiterbreite L2 an einer Position entgegengesetzt zu der Laserbestrahlungseinfallseite, an, dass jeder der geschmolzenen Abschnitte 33 angemessen (sauber) geschmolzen ist. Hierbei kann auf der Basis einer Beziehung zwischen den gemeinsamen Leiterbreiten L1 und L2 in den miteinander verbundenen freigelegten Abschnitten 33 bestätigt und bestimmt werden, dass das Laserschweißen in geeigneter Weise ausgeführt worden ist.
Zwischen diesen beiden freigelegten Abschnitten 33, die durch Schweißen verbunden sind, gibt es einen nicht geschweißten Abschnitt UW, bei dem nicht geschmolzene Leiter einander zugewandt sind, zusätzlich zu dem Vorhandensein der Schweißnaht W, die aus geschmolzenem Leiter hergestellt ist. Da nicht geschweißte Abschnitte UWs der freigelegten Abschnitte 33 miteinander in Kontakt stehen, ist kein Zwischenraum zwischen diesen beiden freigelegten Abschnitten 33 ausgebildet. Hierbei wird bevorzugt, dass die Schweißnaht W in der axialen Richtung (d. h. in der Laserbestrahlungsrichtung) in einem Bereich von mehr als einer Hälfte des freigelegten Abschnittes 33 erzeugt wird. Das heißt, vorzugsweise stehen die freigelegten Abschnitte 33 in Kontakt miteinander in einem restlichen Bereich des nicht geschweißten Abschnittes UW.
Des Weiteren ist an einer Verbindungsgrenze an der Laserbestrahlungseinfallseite der miteinander verbundenen freigelegten Abschnitte 33 ein Anstieg 36 ausgebildet, der aus geschmolzenem Leiter hergestellt ist. Dieser Anstieg 36 ist ein ausbauchender Abschnitt, der durch überschüssigen Leiter gebildet ist und der bewirkt wird, wenn in diesen beiden miteinander verbundenen freigelegten Abschnitten 33 die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite geringer wird als die Leiterbreite L2 eines Abschnittes, der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist.
8 zeigt eine Darstellung von vielen axialen Enden AXs, die radial in dem Wicklungsendabschnitt CE2 ausgerichtet sind. Wie dies vorstehend beschrieben ist, haben die als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitte 33, die miteinander verbunden sind, gemeinsam die Leiterbreite L1 an der Laserbestrahlungseinfallseite, die geringer ist als die Leiterbreite L2 des Abschnittes, der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Hierbei erhöht das axiale Ende AX, das aus den freigelegten Abschnitten 33 als ein Satz zusammengesetzt ist, einen Abstand zwischen zwei benachbarten axialen Enden AX in der radialen Richtung, wodurch die Isolationseigenschaft in dieser Richtung verbessert wird.
Des Weiteren ist jeder der Leitersegmente 30 in jedem von Schlitzen 23 untergebracht, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und ist in jedem der Schlitze 23 in einem Mehrlagenzustand radial angeordnet. In einer derartigen Situation ist im Vergleich zueinander ein Abstand zwischen den axialen Enden AX in der radialen Richtung geringer als ein Abstand zwischen den axialen Enden AX in der Umfangsrichtung. Folglich kann jedes der axialen Enden AX, die in der radialen Richtung ausgerichtet sind, wahrscheinlich einen unbeabsichtigten Isolationsfehler bewirken.
Im Hinblick darauf sind in diesem Ausführungsbeispiel die freigelegten Abschnitte 33 in der radialen Richtung (d. h. übereinandergelegt zugewandt) verbunden und miteinander verschweißt. Dann ist die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite geringer als die Leiterbreite L2 des Abschnittes, der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, bei dem Paar an miteinander verbundenen freigelegten Abschnitten 33. Folglich kann der Abstand zwischen den axialen Enden AX in der radialen Richtung stärker erhöht werden im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite im Wesentlichen gleich der Leiterbreite L2 des Abschnittes ist, der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Insbesondere gelangen bei dem Aufbau, bei dem die als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitte 33 in der radialen Richtung übereinander angeordnet sind und dann miteinander durch Laserschweißen wie in diesem Ausführungsbeispiel verbunden werden, die axialen Enden AX näher zueinander als bei einem Aufbau, bei dem die freigelegten Abschnitte 33 miteinander in der Umfangsrichtung übereinandergelegt sind. Jedoch kann sogar bei einem derartigen Aufbau eine günstige Isolation erzielt werden.
Des Weiteren ist der Wicklungsendabschnitt CE2 mit einem isolierenden Kunststoff abgedichtet wie dies in den 9 und 10 gezeigt ist. Insbesondere zeigt 10 einen Zustand, bei dem die axialen Enden AX, die jeweils durch miteinander erfolgendes Verbinden von freigelegten Abschnitten 33 ausgebildet sind, in der radialen Richtung ausgerichtet sind. Gleichzeitig zeigt 10 eine Kunststoffabdichtung 41 mit einem eigentlichen Draht. Wie dies in jeder der Zeichnungen gezeigt ist, ist der Wicklungsendabschnitt CE2 mit einer ringartigen Kunststoffdichtung 41 versehen, die aus isolierendem Kunststoff hergestellt ist.
Wie dies in 10 gezeigt ist, erstreckt sich die Kunststoffabdichtung 41 so, dass die freigelegten Abschnitte 33 der Leitersegmente 30 in der axialen Richtung involviert sind. Das heißt, ein axialer Bereich der Kunststoffdichtung 41 umfasst die freigelegten Abschnitte 33 der Leitersegmente 30 und erstreckt sich bis zu einer Position, die von der axialen Endseite des Statorkerns 11 beabstandet ist. Da in einer derartigen Situation ein Bereich ohne Kunststoffdichtung zwischen der Kunststoffdichtung 41 und der Kernendfläche angewendet ist, kann dieser Bereich als eine Wicklungskühleinheit zum Kühlen der Statorwicklung 12 verwendet werden. Als ein Kühlsystem, das die Statorwicklung 12 kühlt, kann ein Kühlsystem beispielartig aufgeführt werden, das Kühlöl oder Kühlwasser als ein Kühlmittel (beispielsweise ein Ölkühlen, Wasserkühlen) und ein Kühlen durch Luftkühlen anwendet.
Hierbei dichtet die Kunststoffdichtung 41 gemeinsam mehrere axiale Enden AX, die in der radialen Richtung und Umfangsrichtung ausgerichtet sind, ab und hat eine kreisartige Form, die sich entlang der axialen Endseite des Statorkerns 11 erstreckt. Mit den Bezugszeichen 41a und 41b der Kunststoffdichtung 41 sind eine Innenumfangsfläche, die sich radial an der Innenseite befindet, und eine Außenumfangsfläche, die sich radial an der Außenseite befindet, jeweils bezeichnet. Jede dieser Seitenflächen 41a und 41b ist zu der axialen Richtung so geneigt, dass sie sich der Achse an einer axialen Außenseite nähert. Eine Neigung von jeder der Seitenflächen 41a und 41b der Kunststoffdichtung 41 entspricht einem Gradienten, der beim Lösen der Dichtung 41 aus einer Form (Gußform) angewendet wird. Dann sind die Oberflächen eines radial innersten axialen Endes AX und eines radial äußersten axialen Endes AX der freigelegten Abschnitte 33, die den jeweiligen Seitenflächen 41a und 41b der Kunststoffdichtung 41 zugewandt sind, in ähnlicher Weise zu der axialen Richtung wie bei den jeweiligen Seitenflächen 41a und 41b geneigt.
Hierbei kann ein Neigungswinkel von jeder der Seitenflächen 41a und 41b vorzugsweise jeweils gleich einem Neigungswinkel der freigelegten Abschnitte 33 sein. Das heißt, vorzugsweise sind die Dicken D1 und D2 des isolierenden Kunststoffes, die jeweils zwischen den radial innersten axialen Enden AX und der Seitenfläche 41a, und den radial äußersten axialen Enden AX und die Seitenfläche 41b der Kunststoffabdichtung 41 definiert sind, gleich (uniform). Dadurch kann, wenn eine Differenz bei der thermischen Ausdehnung zwischen dem Leiter 43 und dem isolierenden Kunststoff der Kunststoffabdichtung 41 gemäß einer Differenz im linearen Ausdehnungskoeffizienten der Fall ist, eine an jedem der freigelegten Abschnitte 33 wirkende Last ausgeglichen werden.
Des Weiteren ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, zwischen zwei durch Schweißen verbundenen freigelegten Abschnitten 33 die Schweißnaht W, die durch geschmolzene Leiter hergestellt wird, und der nicht geschweißte Abschnitt UW vorhanden, bei dem der nicht geschmolzene Leiter einander zugewandt ist. Folglich gelangt der isolierende Kunststoff nicht in einen Zwischenraum zwischen den beiden freigelegten Abschnitten 33 an jedem der axialen Enden AX. Im Übrigen tritt ein Abscheren, das im Allgemeinen aufgrund einer Differenz im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Leiter und dem isolierenden Kunststoff auftritt, in der zwischen den freigelegten Abschnitten 33 erzeugten Schweißnaht W kaum auf oder sein Auftreten wird verhindert.
Nachstehend ist ein Verfahren zum Herstellen des Stators 10 beschrieben. Das Herstellverfahren umfasst grob einen Zusammenbauschritt zum Befestigen der Leitersegmente 30 an dem Statorkern 11 und einen Schweißschritt zum Schweißen der freigelegten Abschnitte 33 durch ein Bestrahlen eines Verbindungsabschnittes zwischen den freigelegten Abschnitten 33 der jeweiligen Leitersegmente 30 durch Laser. Das Herstellverfahren umfasst außerdem einen Untersuchungsschritt (Inspektion) zum Untersuchen eines geschweißten Abschnittes nach dem Schweißen.
In dem Zusammenbauschritt werden mehrere Leitersegmente 30 in jeden der Schlitze 23 des Statorkerns 11 eingeführt. Des Weiteren werden an einem axialen Ende vorragende Abschnitte der linearen Abschnitte 31 der jeweiligen Leitersegmente 30 in der Umfangsrichtung so gebogen, dass die freigelegten Abschnitte 33 von verschiedenen Leitersegmenten 30 in der radialen Richtung radial einander zugewandt sind.
Im Schweißschritt wird das Laserschweißen ausgeführt, indem der Verbindungsabschnitt zwischen den freigelegten Abschnitten 33 der verschiedenen Leitersegmente 30 bestrahlt wird, wie dies in den 11A bis 11C gezeigt ist. Das heißt, die 11A bis 11C zeigen Darstellungen, in denen gemeinschaftlich eine Änderung des Zustandes von jedem der freigelegten Abschnitte 33 gezeigt ist, wenn das Laserschweißen an ihnen ausgeführt wird.
Wie dies in 11A gezeigt ist, sind die freigelegten Abschnitte 33 der jeweiligen Leitersegmente 30 in der radialen Richtung einander radial zugewandt. Hierbei ist ein Zustand der freigelegten Abschnitte 33 unmittelbar vor dem Schweißen gezeigt. Folglich ist eine Leiterbreite in einer Verbindungsrichtung (d. h. die nach links oder nach rechts weisende Richtung in der Zeichnung) von jedem der freigelegten Abschnitte 33 (33) an jeder Position in der axialen Richtung die gleiche. Folglich sind in diesem Zustand jeweilige Seitenflächen 33a, die entgegengesetzt zu den Verbindungsflächen der freigelegten Abschnitte 33 angeordnet sind, im Wesentlichen parallel zueinander. Jedoch sind innere gegenüberliegende Flächen der freigelegten Abschnitte 33 voneinander getrennt (beabstandet). Jedoch können, indem ein freigelegter Leiterbereich der freigelegten Abschnitte 33 nach innen erweitert wird, die gegenüberliegenden Flächen der freigelegten Abschnitte 33 beispielsweise miteinander in Kontakt stehen.
Anschließend werden, wie dies in 11B gezeigt ist, als ein Paar vorgesehene Pressplatten PL gegen Seitenflächen 33a der beiden freigelegten Abschnitte 33 jeweils gepresst, und ein Laserschweißen wird in diesem Zustand ausgeführt. Genauer gesagt wird zu diesem Zeitpunkt der Verbindungsabschnitt zwischen den freigelegten Abschnitten 33 mit Laser von einer axialen Außenseite bestrahlt, während die freigelegten Abschnitte 33 durch das Paar der Pressplatten PL in Druckkontakt stehen. Dadurch schmelzen die freigelegten Abschnitte 33 aufgrund der Energie der Laserbestrahlung. Ein schmelzender Bereich (Schmelzbereich) wird nach unten in der axialen Richtung allmählich erweitert. Des Weiteren gelangen, da die freigelegten Abschnitte 33 im Druckkontakt stehen, die freigelegten Abschnitte 33 zueinander nahe, wenn die freigelegten Abschnitte 33 schmelzen.
Hierbei steht eine Tiefe des Laserschweißens, d. h. eine axiale Tiefe eines Schmelzbeckens (Pond), das durch das Ansammeln von geschmolzenem Leiter erzeugt wird, in Wechselbeziehung mit einer Differenz in der Schmelzmenge des Leiters zwischen einer Laserbestrahlungseinfallseite und einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Genauer gesagt ist, je tiefer die Laserschweißtiefe (d. h. die Tiefe des Schmelzbeckens) ist, die geschmolzene Menge an der Laserbestrahlungseinfallseite umso größer und die Differenz in der Schmelzmenge zwischen der Laserbestrahlungseinfallseite und der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, umso größer. Das heißt, gemäß der Differenz in der Schmelzmenge zwischen der Laserbestrahlungseinfallseite und der zu dieser entgegengesetzten Seite ändert sich ein Neigungsgrad der freigelegten Abschnitte 33 zueinander. Als ein Ergebnis ändert sich ein Abstand zwischen Seitenflächen 33a (33a) der freigelegten Abschnitte 33, die zu der Verbindungsfläche entgegengesetzt sind, bei jedem der freigelegten Abschnitte 33.
Dann wird, wie dies in 11C gezeigt ist, das Laserschweißen beendet, wenn der tiefste Teil der Schweißung die Nähe des Endes des freigelegten Abschnittes 33 erreicht, d. h. die Tiefe der Schweißnaht wird im Wesentlichen gleich einer axialen Länge des freigelegten Abschnittes 33. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Breite L1 der Leiter in der Verbindungsrichtung der freigelegten Abschnitte 33 an der Laserbestrahlungseinfallseite geringer als eine Breite L2 des Leiters an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Hierbei kann an einer Verbindungsgrenze, an der die freigelegten Abschnitte 33 miteinander verbunden sind, ein nicht geschweißter Abschnitt UW vorhanden sein, an dem die nicht geschmolzenen Leiter einander zugewandt sind. Da jedoch der nicht geschmolzene Abschnitt UW der freigelegten Abschnitte 33 in Kontakt miteinander stehen und kein Zwischenraum zwischen den beiden freigelegten Abschnitten 33 vorhanden ist, wird das gegebene Problem nicht aufgeworfen. In jedem der Leitersegmente 30 ist ein Isolationsfilm 35 in der Nähe einer Grenze des freigelegten Abschnittes 33 angeordnet und kann durch Wärme des Lasers schmelzen. Des Weiteren können die freigelegten Abschnitte 33 miteinander in Kontakt stehen. Folglich können im Schweißschritt Schweißbedingungen wie beispielsweise die Laserenergie gemäß einem Verhältnis zwischen den Leiterbreiten L1 und L2 wie beabsichtigt eingestellt werden.
Des Weiteren stehen während des Laserschweißens die freigelegten Abschnitte 33 in Druckkontakt, und die Laserbestrahlungseinfallseite der freigelegten Abschnitte 33 nähert sich einander. Folglich ragt ein geschmolzener Leiter von der Laserbestrahlungseinfallseite zu seiner Außenseite in der axialen Richtung vor, wodurch der Anstieg 36 erzeugt wird.
Nach der Vollendung des Laserschweißens wird die zwischen den freigelegten Abschnitten 33 erzeugte Schweißnaht W in einem Untersuchungsschritt untersucht, indem eine Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite mit einer Leiterbreite L2 der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite verglichen werden. Wenn die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite L2 der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite, und ein Verhältnis zwischen der Leiterbreite L1 und der Leiterbreite L2 in einen vorgegebenen Bereich fällt, wird bestimmt, dass eine Tiefe des Laserschweißens einem erwünschten Niveau entspricht, und demgemäß jeder der freigelegten Abschnitte 33 (33) geeignet geschmolzen ist.
Anschließend wird die Kunststoffabdichtung 41 an dem Wicklungsendabschnitt CE2 hergestellt. Beispielsweise wird der Wicklungsendabschnitt CE2 in flüssiges Kunststoffmaterial getaucht, das in einem Behälter zum Formen der Abdichtung untergebracht ist. Dann kann die Kunststoffabdichtung 41 geformt werden, wobei der eingetauchte Zustand beibehalten bleibt. Da wie vorstehend beschrieben kein Zwischenraum zwischen den als Paar vorgesehene freigelegten Abschnitten 33 vorhanden ist, wird verhindert, dass das Kunststoffmaterial in einen Zwischenraum zwischen ihnen eindringt.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können die nachfolgend beschriebenen Vorteile erlangt werden.
Das heißt, in einem System (d. h. in einem Aufbau), bei dem die als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitte 33 miteinander geschweißt werden, ergibt sich eine Differenz in der Schweißmenge (dem Schweißbetrag) zwischen einer Laserbestrahlungseinfallseite und einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite des Paares der freigelegten Abschnitte 33 entlang der Verbindungsfläche zwischen ihnen, die in Wechselbeziehung zu einer Tiefe des Laserschweißens ist. Dann ändert sich eine Leiterbreite der freigelegten Abschnitte 33 gemäß einer Differenz in der Schmelzmenge (im Schmelzbetrag). Im Hinblick darauf kann die Tiefe des zwischen den freigelegten Abschnitten 33 ausgeführten Laserschweißens auf der Basis einer Änderung der Leiterbreite erkannt werden. Wenn beispielsweise in der Statorwicklung 12 dieses Ausführungsbeispiels die freigelegten Abschnitte 33 der Leitersegmente 30 miteinander geschweißt werden, und eine Leiterbreite in einer Verbindungsrichtung einer Laserbestrahlungseinfallseite der freigelegten Abschnitte 33, die einen Eintrag von Laserbestrahlung empfängt, geringer ist als eine Leiterbreite einer anderen Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, kann daraus geschlussfolgert werden, dass jeder der freigelegten Abschnitte 33 (33) angemessen geschmolzen ist. Anders ausgedrückt, wenn die Leiterbreite L1 an der Laserbestrahlungseinfallseite geringer ist als die Leiterbreite L2 an der anderen Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist, bedeutet dies, dass jeder der freigelegten Abschnitte 33 angemessen geschmolzen ist. Folglich ist es schließlich möglich, einen Stator 10 zu schaffen, der durch geeignetes Ausführen eines Laserschweißens vorbereitet wird.
Des Weiteren wird wie vorstehend beschrieben in den miteinander verbundenen paarweise vorgesehenen freigelegten Abschnitten 33 zusätzlich dazu, dass die Leiterbreite L1 an der Laserbestrahlungseinfallseite geringer ist als die Leiterseite L2 an der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite, ein Anstieg 36, der aus geschmolzenem Leiter hergestellt wird, an der Laserbestrahlungseinfallseite erzeugt. Das heißt, bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird erkannt, dass der Anstieg 36 an der Laserbestrahlungseinfallseite aufgrund des Schmelzens der Leiter ausgebildet wird. Das heißt, es wird beobachtet, dass, wenn das Schmelzen der Leiter voranschreitet, die freigelegten Abschnitte 33 sich einander an der Laserbestrahlungseinfallseite annähern, und demgemäß ragt ein geschmolzener Leiter von ihnen vor. Folglich wirkt der Anstieg 36 als ein Anzeichen, das anzeigt, dass jeder der freigelegten Abschnitte 33 geeignet geschmolzen worden ist. Dadurch ist es möglich, einen Zustand (d. h. die Eigenschaft/Qualität) des Schweißens auf der Basis seines äußeren Erscheinungsbildes zu erkennen (zu beurteilen).
Des Weiteren kann, da die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite in der Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte 33 miteinander verbunden sind, kleiner ist als die Leiterbreite L2 der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite, ein Abstand zwischen den axialen Enden AXs (d. h. ein Isolationsabstand) noch günstiger im Vergleich zu einem Aufbau vergrößert werden, bei dem die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite die gleiche ist wie die Leiterbreite L2 einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite. Insbesondere in einer Situation, in der jeder der freigelegten Abschnitte 33 in der radialen Richtung übereinander angeordnet ist und durch Laserschweißen verbunden wird, gelangt jedes der axialen Enden AX im Allgemeinen näher zueinander in einer Situation, bei der jeder der freigelegten Abschnitte 33 in der Umfangsrichtung übereinandergelegt ist. Jedoch kann gemäß diesem Aufbau eine geeignete Isolation sogar bei einer oben beschriebenen Situation erzielt werden.
Des Weiteren ist der Wicklungsendabschnitt CE2 mit der Kunststoffabdichtung 41 versehen, die aus isolierendem Kunststoff hergestellt wird und die die freigelegten Abschnitte 33 involviert, die sich in der axialen Richtung erstrecken. Dadurch kann eine vorteilhafte Isolation zwischen den Leitersegmenten 30 beibehalten werden.
Des Weiteren sind viele axiale Enden AXs der Statorwicklung 12 in sowohl der radialen Richtung als auch der Umfangsrichtung in dem Wicklungsendabschnitt CE2 angeordnet und werden gemeinsam in einem Block unter Verwendung der Kunststoffabdichtung 41 abgedichtet, die eine kreisartige Form hat, die entlang der axialen Endfläche des Statorkerns 11 angeordnet ist. Folglich kann die Kunststoffabdichtung 41 in geeigneter Weise so vorgesehen werden, dass eine hohe Anzahl an axialen Enden AXs an dem Wicklungsendabschnitt CE2 abgedichtet wird. Des Weiteren haben von den vielen axialen Enden AXs, die in der radialen Richtung angeordnet sind, ein radial innerstes axiales Ende AX und ein radial äußerstes axiales Ende AX gegenüberliegende (entgegengesetzte) Flächen, die der Innenseitenfläche 41a und der Außenseitenfläche 41b (d. h. der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche) der Kunststoffabdichtung 41 jeweils gegenüberstehen. Dann sind diese gegenüberliegenden Flächen der radial innersten und äußersten axialen Enden AXs in im Wesentlichen der gleichen axialen Richtung geneigt wie jene Seitenflächen 41a und 41b der ringartigen Abdichtung 41 es jeweils sind. Dadurch kann eine Dicke des isolierenden Kunststoffs zwischen der Innenumfangsseite der Kunststoffabdichtung 41 und dem freigelegten Abschnitt 33 an der innersten Seite, und eine Dicke des isolierenden Kunststoffs zwischen der Außenumfangsseite der Kunststoffabdichtung 41 und dem freigelegten Abschnitt 33 an der äußersten Seite, gleichförmig (gleich) sein. Folglich kann selbst dann, wenn ein Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff gemäß einem Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten besteht, eine an jedem der freigelegten Abschnitte 33 wirkende Last ausgeglichen werden. Dadurch kann der Stator 12 in geeigneter Weise geschützt werden.
Des Weiteren wird die Schweißnaht W innerhalb eines Bereiches einer Hälfte (50 %) oder mehr des freigelegten Abschnittes 33 in der Laserbestrahlungsrichtung erzeugt, während die nicht geschweißten Abschnitte UWs der freigelegten Abschnitte 33 in Kontakt miteinander gebracht werden. Dadurch kann eine hochgradig zuverlässige Schweißnaht W erzeugt werden.
Des Weiteren wird jeder der freigelegten Abschnitte 33 mit dem isolierenden Kunststoff an dem Wicklungsendabschnitt CE2 abgedichtet, wenn der isolierende Kunststoff in einen Zwischenraum zwischen den als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitten 33 gelangt, die durch Schweißen verbunden sind. Aufgrund des Unterschiedes im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff ist es wahrscheinlich, dass ein Abscheren in der Schweißnaht W auftritt, die zwischen den freigelegten Abschnitten 33 erzeugt wird. Da jedoch gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die nicht geschweißten Abschnitte UW, die zwischen den als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitten 33 angeordnet sind, die durch Schweißen verbunden sind, miteinander in Kontakt stehen, kann das Abscheren der Schweißnaht aufgrund eines Unterschiedes im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Leitern und dem isolierenden Kunststoff unterdrückt oder vermieden werden.
Des Weiteren stehen im Schweißprozess, der während des Herstellens eines Stators 10 ausgeführt wird, die als Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitte 33 im Druckkontakt, und ein Verbindungsabschnitt zwischen den freigelegten Abschnitten 33 wird mit Laser bestrahlt, sodass die Leiterbreite L1 der Laserbestrahlungseinfallseite in der Leiterverbindungsrichtung kleiner ist als die Leiterbreite L2 der Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Dadurch kann ein Stator 10 erzielt werden, der durch angemessenes Ausführen eines Laserschweißens hergestellt wird.
Des Weiteren wird ein Untersuchungsschritt (Beurteilungsschritt) nach dem Laserschweißprozess ausgeführt, bei dem das Laserschweißen in angemessener Weise untersucht wird, indem eine Leiterbreite L1 einer Laserbestrahlungseinfallseite und eine Leiterbreite L2 einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite verglichen werden. Folglich kann die Qualität der Schweißnaht W schließlich angemessen gesteuert werden.
Nachstehend ist eine Statorwicklung 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 und die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stators 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 13 zeigt eine Vorderansicht des Stators 10 aus 12. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind, da ein Aufbau des Leitersegmentes 30 annähernd der gleiche wie im in 5 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist, lediglich die Unterschiede zum Leitersegment 30 des ersten Ausführungsbeispiels hauptsächlich beschrieben.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem mehrere Leitersegmente 30 miteinander verbunden sind. Wie dies dargestellt ist, haben Abschnitte, die entgegengesetzt zu einem Wendeabschnitt von jedem der linearen Abschnitte 31 angeordnet sind, kreuzende Abschnitte 30a (30a), die sich in der Umfangsrichtung erstrecken. Außerdem ist ein freigelegter Abschnitt 33 an jedem der kreuzenden Abschnitte 30a (30a) als ein Umfangsrichtungsführungsende vorgesehen. Außerdem sind als ein Paar vorgesehene freigelegte Abschnitte 33 verschiedener Leitersegmente 30 (30) in der radialen Richtung zueinander überlagert (sie überlappen), und werden durch Laserschweißen miteinander verbunden. Das heißt bei dem Aufbau von 14 hat anders als beim Aufbau von 5 das Leitersegment 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kein Leiterführungsende 30b, das sich in der axialen Richtung erstreckt. Stattdessen erstrecken sich die freigelegten Abschnitte 33 als die Umfangsrichtungsführungsenden der kreuzenden Abschnitte 30a in der Umfangsrichtung und werden durch Laserschweißen miteinander verbunden. Folglich ist der Wicklungsendabschnitt CE2 so aufgebaut, dass ein Führungsende eines Leiters (d. h. ein linearer Abschnitt 31), der sich in einer vorgegebenen Umfangsrichtung erstreckt, mit einem Führungsende eines anderen Leiters (d. h. ein anderer linearer Abschnitt 31) verbunden wird, der sich in einer Richtung erstreckt, die zu der vorgegebenen Umfangsrichtung entgegengesetzt ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat gemäß 15A im freigelegten Abschnitt 33 des Leitersegmentes 30 eine axiale Außenfläche 33b, die eine obere Fläche in der Zeichnung vorsieht, eine Bogenform, wobei ein konvexer Abschnitt in der axialen Richtung vorragt. Des Weiteren hat jede andere Fläche des freigelegten Abschnittes 33 außer der axialen Außenseite 33b, d. h. eine axiale Innenseite, eine radiale Außenseite und eine radiale Innenseite des freigelegten Leiterabschnittes 33 jeweils flache Flächen. Dann werden, wie dies in 15B gezeigt ist, die freigelegten Abschnitte 33 der jeweiligen Leitersegmente 30 (30) zueinander in der radialen Richtung übereinandergelegt. Dann werden diese freigelegten Abschnitte 33 durch Laserschweißen unter Beibehaltung des übereinandergelegten Zustandes miteinander verbunden. Genauer gesagt sind die freigelegten Abschnitte 33 miteinander so überlagert, dass die axialen Außenflächen 33b (33b) im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Dann wird das Laserschweißen an den axialen Außenflächen 33b (33b) (d. h. die oberen Flächen in der Zeichnung) unter Verwendung einer Laserbestrahlung ausgeführt. Hierbei hat der übereinandergelegte Abschnitt (überlagerter Abschnitt), an dem die freigelegten Abschnitte 33 einander zugewandt sind, eine horizontal längere Form in der Umfangsrichtung als eine Form in der axialen Richtung. Folglich wird während des Laserschweißens ein Laserabtasten entlang der axialen Außenfläche 33b (30b) ausgeführt, die eine Bogenform innerhalb eines vorgegebenen Bereiches in der Umfangsrichtung hat.
Folglich wird, wie dies in 16 gezeigt ist, die einen Querschnitt entlang einer Linie 16-16 aus 15B zeigt, ein Verbindungsabschnitt, an dem die freigelegten Abschnitte 33 (33) miteinander verbunden sind, mit Laser von oben in der Zeichnung bestrahlt, sodass die Leiter 34 (34) der freigelegten Abschnitte 33 schmelzen, wodurch eine Schweißnaht W in ihnen erzeugt wird. In einer derartigen Situation unterscheidet sich ein Schmelzgrad der Leiter 34 (34) zwischen einer Laserbestrahlungseinfallseite und einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite in der axialen Richtung. Das heißt ein Nicht-Schmelzbereich in einer Leiterverbindungsrichtung ist relativ schmal, d. h. ein Schmelzbereich ist relativ breit an der Laserbestrahlungseinfallseite in der axialen Richtung. Im Gegensatz dazu ist der Nicht-Schmelzbereich in der Laserverbindungsrichtung relativ breit an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist. Das heißt der Schmelzbereich ist an der entgegengesetzten Seite relativ schmal. Folglich ist eine Leiterbreite in der Leiterverbindungsrichtung entlang der axialen Richtung unterschiedlich. Das heißt eine Leiterbreite L11 an der Laserbestrahlungseinfallseite ist kleiner als eine Leiterbreite L12 an einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite, das heißt L11 < L12. Folglich zeigt bei einem derartigen Aufbau ein Zustand, bei dem die Leiterbreite L11 der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner als die Leiterbreite L12 an einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Position ist, dass jeder der freigelegten Abschnitte 33 (33) angemessen geschmolzen ist. Des Weiteren wird an einer Verbindungsgrenze an der Laserbestrahlungseinfallseite, an der die freigelegten Abschnitte 33 miteinander verbunden sind, ein aus geschmolzenem Leiter hergestellter Anstieg 36 ausgebildet. Folglich ist es bei diesem Aufbau möglich, zu bestätigen, dass das Laserschweißen in angemessener Weise ausgeführt worden ist.
Außerdem wird als ein Schweißprozess zum Schweißen von Leitersegmenten 30 (30) ein Laserschweißen ausgeführt, wie dies nachstehend beschrieben ist. Hierbei wird der Schweißprozess annähernd ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt, das unter Bezugnahme auf 11 beschrieben ist.
Genauer gesagt stehen die als ein Paar vorgesehenen freigelegten Abschnitte 33 durch ein Paar an Pressplatten PL (siehe 11) jeweils in Druckkontakt. Dann wird die Verbindungsfläche zwischen den freigelegten Abschnitten 33 mit einem Laser von einer zu dem Statorkern 11 entgegengesetzten Seite bestrahlt, wodurch das Laserschweißen ausgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich in Wechselbeziehung mit einer Tiefe des Laserschweißens eine Differenz in der Schmelzmenge (im Schmelzbetrag) zwischen einer Laserbestrahlungseinfallseite und einer zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite entlang der Verbindungsfläche. Folglich ändert sich eine gemeinsame Leiterbreite der freigelegten Abschnitte 33 gemäß der Schmelzmenge (gemäß dem Schmelzbetrag). Das heißt die Leiterbreite L1 an der Laserbestrahlungseinfallseite ist geringer als die Leiterbreite L2 an der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite.
In einem Aufbau, bei dem die jeweiligen freigelegten Abschnitte 33 (33) an Umfangsrichtungsführungsenden der kreuzenden Abschnitte 30a (30a) der Leitersegmente 30 (30) angeordnet sind, die sich von der gegenüberliegenden Seite in der Umfangsrichtung erstrecken, und die Umfangsrichtungsführungsenden miteinander durch Laserschweißen verbunden werden, ist es wahrscheinlich schwieriger, eine Schweißtiefe im Vergleich zu einem Aufbau zu überprüfen, bei dem axiale Führungsenden der Leitersegmente 30 (30), die freigelegte Abschnitte 33 (33) umfassen, sich in der axialen Richtung erstrecken und dann die Führungsenden miteinander durch Laserschweißen verbunden werden.
Im Hinblick darauf kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne Weiteres bestimmt werden, dass die Leiterbreite L1 an der Laserbestrahlungseinfallseite kleiner ist als die Leiterbreite L2 an der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite, und demgemäß werden die freigelegten Abschnitte 33 (33) auf der Basis dieses Aufbaus geeignet geschweißt. Das heißt, es kann bestimmt werden, dass eine Tiefe des Laserschweißens, das zwischen den freigelegten Abschnitten 33 (33) ausgeführt wird, ein vorgegebenes Niveau erreicht, und dass ein Schmelzen der Leiter, das durch Laserschweißen verursacht wird, in geeigneter Weise an jedem der freigelegten Abschnitte 33 ausgeführt wird.
Des Weiteren kann in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ein Teil des Aufbaus in geeigneter Weise geändert werden, wie dies nachstehend beschrieben ist.
Zunächst muss die Statorwicklung 12 nicht unbedingt eine Segmentstruktur haben. Beispielsweise werden mehrere Leitungsdrähte miteinander durch Laserschweißen so verbunden, dass jede von verschiedenen Phasenwicklungen erzeugt wird, die für jede Phase der Statorwicklung 12 vorbereitet wird. In einer derartigen Situation ist es lediglich erforderlich, dass die Leiterbreite des Paares an freigelegten Abschnitten in der Verbindungsrichtung an der Laserbestrahlungseinfallseite, die die Laserbestrahlung empfängt, geringer ist als an der zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzten Seite.
Zweitens ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Kunststoffabdichtung 41 an dem Wicklungsendabschnitt CE2 der Statorwicklung 12 vorgesehen. Jedoch kann die Kunststoffabdichtung 41 weggelassen werden.
Der Stator und sein Herstellverfahren ermöglichen ein leichtes Bestimmen der Qualität des Schweißens, das zwischen Leitern erzeugt wird. Der Stator 10 hat den Statorkern 11 und die im Statorkern eingebaute Statorwicklung 12. Die Statorwicklung ist so aufgebaut, dass sie mehrere flache Leitersegmente 30 hat, in denen jeweils Leiter 34 mit Isolationsfilmen 35 beschichtet sind. An einem Führungsende von jedem Leitersegment ist ein freigelegter Abschnitt 33 ausgebildet, an dem der Leiter freigelegt ist. An einem Wicklungsendabschnitt der Statorwicklung sind als ein Paar vorgesehene freigelegte Abschnitte von verschiedenen Leitersegmenten durch Laserschweißen miteinander verbunden. Eine gemeinsame Leiterbreite in einer Verbindungsrichtung, in der freigelegte Abschnitte miteinander verbunden sind, ist an einer Laserbestrahlungseinfallseite, die eine Seite der freigelegten Abschnitte ist, die die Laserbestrahlung empfängt, geringer als an einer Seite, die zu der Laserbestrahlungseinfallseite entgegengesetzt ist.

Claims

Stator (10) mit: einem Statorkern (11); und einer Statorwicklung (12), die in dem Statorkern angeordnet ist, wobei die Statorwicklung so aufgebaut ist, dass sie mehrere rechtwinklige Leitungsdrahtsegmente (30) aufweist, jede der mehreren rechtwinkligen Leitungsdrähte durch einen Leiter (34) gebildet ist, der durch einen isolierenden Film (35) beschichtet ist, jeder der mehreren rechtwinkligen Leitungsdrähte einen freigelegten Abschnitt (33) an seinem Führungsende hat, an dem der Leiter freigelegt ist, wobei freigelegte Abschnitte verschiedener Leitungsdrähte parallel zueinander so angeordnet sind, dass sie Seite an Seite in Kontakt stehen, wobei Endflächen anfänglich auf einer gleichen Ebene angeordnet sind, die freigelegten Abschnitte verschiedener Leitungsdrähte miteinander an einem Kontaktpunkt zwischen ihnen durch Laserschweißen an einem Wicklungsendabschnitt (CE2) der Statorwicklung verbunden sind, wobei eine gemeinsame Breite von Leitern, die an einer Laserbestrahlungseinfallposition der miteinander verbundenen verschiedenen Leiter an dem Kontaktpunkt in einer Verbindungsrichtung definiert ist, an der die freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leiterdrähte verbunden sind, geringer ist als eine gemeinsame Breite der Leiter, die miteinander verbunden sind, die an einer anderen Position entgegengesetzt zu der Laserbestrahlungseinfallposition der Leiter definiert ist.
Stator gemäß Anspruch 1, wobei ein Anstieg (36), der aus geschmolzenem Leiter hergestellt ist, an der Laserbestrahlungseinfallseite an einer Verbindungsgrenze ausgebildet ist, an der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden sind.
Stator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Statorwicklung in dem Statorkern so angeordnet ist, dass der Leiterdraht in einem Schlitz des Statorkerns in einem Mehrlagenzustand in einer radialen Richtung untergebracht ist, wobei mehrere Sätze der freigelegten Abschnitte, die miteinander verbunden sind, in dem Statorkern vorgesehen sind, die mehreren Sätze an freigelegten Abschnitten, die mehrere axiale Enden (AX) in dem Wicklungsendabschnitt vorsehen, in sowohl einer radialen Richtung als auch einer Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wobei die freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leiterdrähte, die jeweils an den axialen Enden angeordnet sind, in einer radialen Richtung überlagert sind und miteinander durch Laserschweißen pro Satz verbunden sind.
Stator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Wicklungsendabschnitt so aufgebaut ist, dass ein Führungsende eines Leitungsdrahtes, der sich in einer ersten Umfangsrichtung erstreckt, und ein Führungsende des anderen Leitungsdrahtes, der sich in einer zweiten Umfangsrichtung erstreckt, die zu der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, miteinander an einer Position axial außerhalb des Statorkerns verbunden sind, die freigelegten Abschnitte jeweils an den Führungsenden der Leiterdrähte ausgebildet sind, die sich in zueinander entgegengesetzten Umfangsrichtungen erstrecken, die freigelegten Abschnitte der Leiterdrähte miteinander durch Laserschweißen verbunden sind, wobei eine gemeinsame Breite der Leiter, die miteinander verbunden sind, in einer Verbindungsrichtung, in der die freigelegten Abschnitte miteinander verbunden sind, um ein Einfallen einer Laserbestrahlung an einer ersten Seite zu empfangen, geringer ist als eine zweite Seite der Leiter, die miteinander verbunden sind, wobei die zweite Seite zu der ersten Seite entgegengesetzt ist.
Stator gemäß Anspruch 1 oder 2, der des Weiteren eine Kunststoffabdichtung (41) aufweist, die aus isolierendem Kunststoff hergestellt ist, der so angeordnet ist, dass er Wicklungsendabschnitte inklusive der freigelegten Abschnitte in der axialen Richtung bedeckt.
Stator gemäß Anspruch 5, wobei die Statorwicklung in dem Statorkern angeordnet ist, wobei der Leiterdraht in dem Schlitz in einem Mehrlagenzustand in einer radialen Richtung untergebracht ist, wobei mehrere axiale Enden (AX), die so aufgebaut sind, dass die freigelegten Abschnitte miteinander pro axiales Ende verbunden sind, an dem Wicklungsendabschnitt angeordnet sind, während Linien in sowohl der radialen Richtung als auch der Umfangsrichtung erzeugt werden, wobei die Kunststoffabdichtung gemeinschaftlich die mehreren axialen Enden abdichtet, wobei die Kunststoffabdichtung eine ringartige Form hat, die sich entlang einer axialen Endfläche des Statorkerns erstreckt, wobei die Kunststoffabdichtung eine radial innere Umfangsfläche und eine radial äußere Umfangsfläche hat, die jeweils zu der axialen Richtung so geneigt sind, dass sie sich der Achse an einer Position axial außerhalb des Statorkerns nähern, wobei Oberflächen der freigelegten Abschnitte der radial innersten und äußersten axialen Enden, die jeweils der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche der Kunststoffabdichtung zugewandt sind, in ähnlicher Weise zu der axialen Richtung geneigt sind wie die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche der Abdichtung.
Stator gemäß Anspruch 5, wobei die freigelegten Abschnitte, die durch Schweißen miteinander verbunden sind, einen geschweißten Abschnitt, der aus geschmolzenem Leiter hergestellt ist, und einen nicht geschweißten Abschnitt, an dem die nicht geschmolzenen Leiter einander zugewandt sind, zwischen ihnen aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Stators (10), der Folgendes aufweist: einen Statorkern (11); und eine Statorwicklung (12), die in dem Statorkern angeordnet ist, wobei die Statorwicklung so aufgebaut ist, dass sie mehrere rechtwinklige Leitungsdrähte (30) aufweist, jeder der mehreren rechtwinkligen Leiterdrähte durch einen Leiter (34) gebildet ist, der mit einem isolierenden Film (35) beschichtet ist, der Leiterdraht einen freigelegten Abschnitt (33) an seinem Führungsende hat, an dem der Leiter freigelegt ist, wobei freigelegte Abschnitte verschiedener Leiter durch Laserschweißen an dem Wicklungsendabschnitt (CE2) der Statorwicklung verbunden sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Befestigen der Leiterdrähte an dem Statorkern als ein Befestigungsschritt; Schweißen der freigelegten Abschnitte der verschiedenen Leiterdrähte durch Laserbestrahlen in dem Wicklungsendabschnitt als ein Schweißschritt, der nach dem Befestigungsschritt ausgeführt wird; und Bewirken, dass eine gemeinsame Breite der Leiter der freigelegten Abschnitte, die aufgrund des Bestrahlens mit Laser in einer Verbindungsrichtung miteinander verbunden werden, an einer ersten Position, die ein Eintreten der Bestrahlung des Lasers empfängt, geringer als eine gemeinsame Breite der Leiter in der Verbindungsrichtung, in der sie miteinander in Kontakt stehen, an einer zweiten Position ist, die zu der ersten Position entgegengesetzt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das des Weiteren einen Schritt zum Untersuchen eines geschweißten Abschnittes zwischen den freigelegten Abschnitten, die durch Bestrahlen von Laser miteinander verbunden werden, aufweist durch Vergleichen der Leiterbreite des ersten Abschnittes, der die Laserbestrahlung empfängt, und der Leiterbreite der zweiten Position nach dem Schritt des Schweißens, der im Schweißschritt ausgeführt wird.