DE10245652A1

DE10245652A1 - Statoranordnung eines Fahrzeugwechselgenerators

Info

Publication number: DE10245652A1
Application number: DE10245652A
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-04-10
Also published as: JP3709823B2; FR2830694B1; JP2003116242A; FR2830694A1; US7005773B2; US20030067239A1

Abstract

Bei einem Fahrzeugwechselstromgenerator sind eine Vielzahl von Leitersegmenten (33), die gegenüberliegende Verbindungsenden (33e) aufweisen, zum Ausbilden einer Statorwicklung (31) miteinander verbunden. Jedes der Verbindungsenden (33e) ist mit einem anderen Verbindungsende seitlich verschweißt, um in einer radialen Richtung ausgerichtet zu sein, wodurch ein Ring bzw. eine Schleife aus den Verbindungsenden (33e) ausgebildet wird, die in gleichen Abständen auf einem Ende des Statorkerns (32) angeordnet sind. Jedes der Verbindungsenden (33e) weist eine Vertiefung auf, die verhindert, daß ein geschweißter Abschnitt der Verbindungsenden (33e) in der Umfangsrichtung während des Schweißens der Verbindungsenden herausquillt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statoranordnung eines Fahrzeugwechselgenerators, der durch einen Fahrzeugmotor angetrieben wird.

WO92/06527 offenbart eine Statorwicklung, die aus einer Vielzahl von Leitersegmenten ausgebildet wird, die in jeweiligen Nuten eines Statorkerns eingefügt sind und an einem Ende des Statorkerns zusammengeschweißt sind. JP-A-11-341730 offenbart eine Vielzahl von Leitersegmenten, die durch ein TIG-(tungsten inert gas)- Schweißgerät oder dergleichen geschweißt sind. In solch einem Fall wird ein kugelartiger Vorsprung an Verbindungsenden der Leitersegmente, wie in Fig. 8 gezeigt, aufgrund der Oberflächenspannung der geschweißten Abschnitte ausgebildet. Solch ein kugelartiger Vorsprung verkürzt den Abstand zwischen benachbarten Verbindungsenden. Obwohl die Leitersegmente normalerweise mit einer Isolationsschicht überzogen sind, wird diese von den Verbindungsenden entfernt, um eine ausreichende elektrische und mechanische Verbindung sicherzustellen. Es ist daher notwendig, einen ausreichenden Isolationsraum zwischen den benachbarten Verbindungsenden vorzusehen, um zu verhindern, daß die Verbindungsenden einen Kurzschluß bilden.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorangehend erwähnten Probleme gemacht.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Statoranordnung eines Fahrzeugwechselstromgenerators zu schaffen, die frei von einer solchen Kurzschlußbildung ist, d. h. diese verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des anliegenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Fahrzeugwechselstromgenerators bilden Gegenstand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, deren Inhalt jedoch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält ein Stator eine Vielzahl an verbesserten Leitungssegmenten mit Verbindungsenden, die zum Ausbilden einer Statorwicklung verbunden sind. Jedes Paar von Verbindungsenden weist einen vertieften Abschnitt auf, der verhindert, daß ein geschweißter Abschnitt der Verbindungsenden einen kugelartigen Vorsprung ausbildet, der in der Umfangsrichtung hervorragt.

Daher kann der geforderte ausreichende Isolationsabschnitt zwischen benachbarten Verbindungsenden sichergestellt werden.

Der Statorkern des Stators weist eine Vielzahl von Schlitzen bzw. Nuten auf, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, um eine Anzahl an Leitersegmenten in jeder Nut aufzunehmen, wodurch eine Vielzahl von Ringen bzw. Schleifen aus diesen Verbindungsenden ausgebildet werden.

Vorzugsweise werden die Verbindungsenden durch ein Laserschweißgerät geschweißt, um einen Schweißabschnitt des Leitersegments derart zu steuern, daß die Ausbildung eines kugelartigen Vorsprungs an den Verbindungsenden verhindert werden kann.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Funktionen der betroffenen Teile der vorliegenden Erfindung werden aus einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seiten- und eine Teilquerschnittsansicht eines Fahrzeugwechselstromgenerators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Paars von Leitersegmenten, das in einer Nut eines Statorkems des Fahrzeugwechselstromgenerators, der in Fig. 1 gezeigt ist, eingefügt wird;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von zusammengeschweißten Verbindungsenden eines Leitersegmentpaars des Fahrzeugwechselstromgenerators, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4 eine schematische Ansicht, die einen Schritt der Verbindungsendenausbildung darstellt, die in Fig. 3 gezeigt ist;
Fig. 5 eine schematische Ansicht, die eine Abwandlung des in Fig. 3 gezeigten Schritts der Verbindungsendenausbildung darstellt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht, die eine andere Abwandlung der Ausbildung des Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Verbindungsendes darstellt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines anderen Leitersegments; und
Fig. 8 eine perspektivische Teilansicht eines Stators mit einer Vielzahl von Leitersegmenten des Stands der Technik.
Ein Fahrzeugwechselstromgenerator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der Fahrzeugwechselstromgenerator 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unter anderem einen Rotor 2, einen Stator 3, einen Rahmen 4, eine Gleichrichtereinheit 5, ein Kühlgebläsepaar 11, 12 und eine Riemenscheibe 20, die mit dem Rotor 2 über eine Welle verbunden ist. Der Rotor 2 enthält eine Feldspule 8, ein Schleifringpaar 9, 10 und eine Vielzahl von Polkernpaaren 71, 72. Der Stator 3 ist unter anderem aus einem Statorkern 32 und einer Statorwicklung 31 aufgebaut, welche in einer Vielzahl von Nuten montiert sind, die in der inneren Oberfläche des Statorkerns 32 ausgebildet sind. Die Statorwicklung 31 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, aus einer Vielzahl von Leitersegmenten ausgebildet, deren Enden miteinander verbunden sind.
Der Rotor 2 des Fahrzeugwechselstromgenerators 1 wird durch einen Motor über eine Riemenscheibe 20 gedreht. Wenn ein Feldstrom der Feldspule 8 durch das Schleifringpaar 9, 10 zugeführt wird, während der Rotor 2 durch einen Motor gedreht wird, sehen die Polkerne 71, 72 ein rotierendes Magnetfeld vor, das eine Wechselstromleistung in der Statorwicklung 31 erzeugt. Die Gleichrichtereinheit 5 wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um, welcher an dem Ausgangsanschluß 6 der Gleichrichtereinheit 5 vorgesehen wird. Das Kühlgebläsepaar 11, 12 wird zusammen mit dem Rotor 2 gedreht, um Luft in das Innere des Rahmens 4 durch eine Öffnung 41, die an einem axialen Ende des Rahmens 4 ausgebildet ist, anzusaugen, um die Statorwicklung 31 zu kühlen, und die angesaugte Luft wird zur Außenseite aus einer Öffnung, die an einem äußeren Umfangsabschnitt des Rahmens 4 ausgebildet ist, entlüftet.
Die Statorwicklung 31 ist in den Nuten mit Isolatoren 34 montiert. Die Statorwicklung 31 ist aus einer Vielzahl von U-förmigen Leitersegmentpaaren 33 ausgebildet, wie in Fig. 2 gezeigt. Jedes der U-förmigen Leitersegmente 33 weist einen Wendeabschnitt 33c auf, der ein erstes Spulenende 31a der Statorwicklung an dem Ende des Statorkerns 32 ausbildet, das in der Nähe der Riemenscheibe 20 ist, sowie ein Paar von Verbindungsenden 33e, das ein zweites Spulenende an der der Riemenscheibe 20 gegenüberliegenden Statorseite ausbildet. Zwei Paare von Verbindungsenden 33e erstrecken sich aus jeder Nut derart, daß sie in der radialen Richtung ausgerichtet sind, so daß die zweiten Spulenenden 31b Doppelringe bzw. Doppelschleifen bilden.
Die Leitersegmente 33 werden aus einem flachen Kupferdraht 331 hergestellt, der mit einen Isolationsmaterial 332 überzogen bzw. beschichtet ist. Das Isolationsmaterial 332 wird von den Kontaktoberflächen des Verbindungsendenpaares 33e entfernt, um eine Vertiefung zwischen den Kontaktoberflächen auszubilden, wie in Fig. 3 gezeigt. Zum Zusammenschweißen der Verbindungsenden 33e wird ein Laserstrahl auf die Kontaktoberflächen vom Boden der Vertiefung zu seiner Spitze angewendet. Der Fokus des Laserstrahls wird derart gesteuert, daß das geschmolzene Kupfer nicht aufgrund seiner Oberflächenspannung aus der Vertiefung in der Umfangsrichtung herausquillt.
Die Verbindungsenden 33e können anstelle des Laserschweißens mittels einer temperaturgesteuerten Flamme geschweißt werden bzw. hartgelötet werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, kann eine Vertiefung mit einem ebenen Boden ausgebildet werden, wenn ein flacher Kupferdraht zum Ausbilden der Leitersegmente geschnitten wird. Die Form der Vertiefung kann einen geneigten Boden aufweisen, wie in Fig. 5 gezeigt.
Bei einem anderen Ausbildungsschritt für die Vertiefung wird ein flacher Kupferdraht gebogen, um eine gekrümmte Oberfläche 333 auszubilden, die mit einem Isolationsmaterial beschichtet ist. Danach wird ein Biegeabschnitt 333a entfernt, um eine Kontaktoberfläche ohne ein Isolationsmaterial auszubilden, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall isoliert das Isolationsmaterial, mit dem die gekrümmten Oberflächen 333 beschichtet sind, die zweiten Spulenenden 31b voneinander.
Somit weisen die zweiten Spulenenden 31b keinen Vorsprung oder eine Ausquellung auf, die den Abstand in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten zweiten Spulenenden 31b verkürzt, so daß eine Kurzschlußbildung zwischen den zweiten Spulenenden 31b sicher verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Statorwicklung angewendet werden, die aus anderen Arten von Leitersegmenten, wie etwa I-förmigen Leitersegmenten 3300, die ein Paar von Verbindungsabschnitten 3301, 3302 aufweisen, anstelle der U-förmigen Leitersegmente 33 ausgebildet sind, wie in Fig. 7 gezeigt.

Claims

1. Fahrzeugwechselstromgenerator (1) mit einem Rotor (2); einem Stator (3), der einen Statorkern (32) enthält, einer Vielzahl von Leitersegmenten (33) mit Verbindungsenden (33e), die zum Ausbilden einer Statorwicklung (31) verbunden sind, wobei jedes Paar der Verbindungsenden (33e) seitlich miteinander verschweißt sind, um sich in einer radialen Richtung auszurichten, wodurch ein Ring aus Verbindungsenden (33e) ausgebildet wird, der in gleichen Abständen an einem Ende des Statorkems (32) angeordnet ist; und einem Rahmen (4) zum Halten des Rotors (2) und des Stators (3); dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Leitungsenden (33e) eine Vertiefung aufweist, die verhindert, daß ein geschweißter Abschnitt der Verbindungsenden (33e) aus der Vertiefung in der Umfangsrichtung rausquillt.

2. Fahrzeugwechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorkern (32) eine Vielzahl an Nuten aufweist, die in einer Umfangsrichtung des Statorkems (32) zum Aufnehmen einer Anzahl der Leitersegmente (33) in jeder Nut angeordnet sind, um eine Vielzahl von Ringen aus diesen Verbindungsenden (33e) an einem Ende des Statorkems (32) auszubilden.

3. Fahrzeugwechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschweißter Abschnitt der Verbindungsenden (33e) durch eine Laserschweißvorrichtung ausgebildet ist.

4. Fahrzeugwechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschweißte Abschnitt der Verbindungsenden (33e) durch Hartlöten ausgebildet ist.

5. Fahrzeugwechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Leitersegmente (33) aus einem flachen Kupferdraht hergestellt ist, welcher mit Ausnahme der Kontaktoberflächen der Verbindungsenden (33e) mit einem Isolationsmaterial beschichtet ist.

6. Fahrzeugwechselstromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Verbindungsenden (33e) keinen Aufquellungsabschnitt in der axialen Richtung aufweist.