DE10361670A1

DE10361670A1 - Stator einer elektrischen Rotations-Maschine

Info

Publication number: DE10361670A1
Application number: DE10361670A
Authority: DE
Inventors: Hideki Morikaku; Yoshihito Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: FR2864716A1; US20050146238A1; DE10361670B4; FR2864716B1

Abstract

Die Effizienz eines Stators einer elektrischen Rotationsmaschine beim Einführen eines Gewinde-Aufbaus in Schlitze und die Effizienz der Isolierungs-Leistung nach dem Einführen werden gesteigert. Der Stator 8, welcher als Anker dient, beinhaltet einen auf einer 2-Schicht-Struktur basierenden Isolator 4, in welchem das Papier 9 auf der Seite der Stator-Windung und Harz 10 auf der Seite des Stator-Kerns angeordnet ist, oder eine 2-Schicht-Struktur, in welcher das Papier und das Harz entgegengesetzt angeordnet sind, einen Stator-Kern 2, in welchem mehrere sich jeweils in vertikaler Axial-Richtung erstreckende Schlitze 2a in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und eine Stator-Windung 3, die um den Stator-Kern 2 gewickelt ist. Der Isolator 4 isoliert den Stator-Kern 2 und die Stator-Windung 3 elektrisch voneinander.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stator einer elektrischen Rotations-Maschine, welche von einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor im Inneren angetrieben wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge zeigt.
In dieser Zeichnung beinhaltet ein Stator 1 einen Stator-Kern 2, eine Stator-Windung 3 und einen Isolator 4. Der Stator-Kern 2 ist zylindrisch geformt und entlang der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 2 in Axial-Richtung mit mehreren langen Schlitzen 2a einer vorab bestimmten Neigung, versehen. Die Stator-Windung 3 ist um den Stator-Kern 2 gewunden und der Isolator 4 ist U-förmig ausgelegt, um den vorangehend beschriebenen Stator-Kern 2 und die Stator-Windung 3 elektrisch voneinander zu isolieren.
Die Stator-Windung 3 besteht aus einem Satz 3-Phasen-Wechselstrom-Windungen und einer großen Zahl, beispielsweise 36 Schlitzen 2a, welche so ausgeformt sind, dass sie sich der Stator-Windung 3 anpassen.
Es wird nun der Herstellungs-Prozess des vorangegangen beschriebenen herkömmlichen Stators 1 in Hinblick auf die 11 bis 17 beschrieben.
Zuerst wird eine vorab bestimmte Anzahl dünner Leiterplatten aus einem SPCC-Material, welches ein magnetisches Material ist, vorgefertigt. Diese mehrfachen dünnen Leiterplatten werden dann laminiert und äußere, Umfangsanteile davon werden mittels Laser-Schweißtechnik zusammengeschweißt, wodurch ein laminierter Kern 5 erzielt wird, der, wie in 11 dargestellt, zu einem rechtwinkligen Parallelepiped ausgeformt wird.
In Längsrichtung des laminierten Kerns 5 sind auf einer Seite eine große Anzahl von Schlitzen 2a geformt. In der Zeichnung stellt Ziffer 5a einen Zahn und Ziffer 5b einen Spurkranz dar.
Ein Strang 6, welcher aus einem Kupferdraht besteht, der im Querschnitt kreisrund und mit einem isolierenden Überzug versehen ist, wird mit einer vorher bestimmten Anzahl von Windungen in Form einer Wellenwicklung an einer 3-Schlitz-Neigung gewunden, wodurch im Ganzen eine flach konfigurierte Windungsanordnung 7A vorbereitet wird. Ein Anfangs- und ein Endstück der Windung des Strangs 6, welcher diese Windungsanordnung 7A ausbildet, werden je als Leitungsstrang 6a und als Nullleiterstrang 6b verwendet. Das zusätzliche Winden eines Strangs 6 bildet jeweils Windungsanordnungen 7B und 7C aus.
Als nächstes wird, wie in 12 gezeigt, der Isolator 4, welcher im Wesentlichen U-förmig ist, in jeden Schlitz 2a des laminierten Kerns 5 an der Öffnungsseite des Schlitzes 2a eingepasst und vollkommen von dem Schlitz 2a aufgenommen. Wie in 13 dargestellt, überlappend die drei Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C einander, versetzt durch eine dazwischen liegende Schlitz-Neigung.
Die, wie oben beschriebenen, einander überlappenden Windungsanpordnungen 7A, 7B und 7C werden, jeweils ausgehend von der Öffnungsseite der Schlitze 2a, in jeden dritten Schlitz der Schlitze 2a eingeführt. Die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C werden so, dargestellt in den 15 und 16, auf dem laminierten Kern 5 angebracht.
Anschließend wird der laminierte Kern 5, auf welchem die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C angebracht sind, durch eine Umform-Maschine, dargestellt in 17, in eine zylindrische Form gebogen und anschließend werden beide Endseiten des laminierten Kerns 5 mittels Stumpf-Schweißtechnik zusammengeschweißt und man erhält einen vollständigen Stator 1, wie in 1 dargestellt.
Bei dem herkömmlichen Stator 1, der wie oben beschrieben konstruiert ist, erhält man die Stator-Windung 3, welche eine 3-Phasen-Wechselstrom-Windung ist, durch Verbinden der Nullleiterstränge 6b der Stränge 6, welche die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C bilden. Jede dieser Windungsanordnungen hat eine Phasendifferenz von 120 Grad, jeweils entsprechend der Windungen der A-Phase, B-Phase und C-Phase der 3-Phasen-Wechselstrom-Windung.
Zum Zeitpunkt des Anbringens dieses Stators 1 an einen Wechselstrom-Generator für Fahrzeuge werden die Führungsstränge 6a der Stränge 6, welche die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C bilden, mit einem Gleichrichter verbunden.
Der herkömmliche Stator ist wie oben beschrieben konstruiert und bei seinem Herstellungs-Prozess werden die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C an der Schlitz-Öffnungsseite in den Isolator 4 eingeführt, nachdem der im Wesentlichen U-förmige Isolator 4 vollständig in den Schlitz 2a des laminierten Kerns 5 eingeführt wurde.
Beim Wechselstrom-Generator für Fahrzeuge wird ein sehr kleiner Raum zwischen dem Stator 1 und einem Rotor (nicht dargestellt) gelassen und der Isolator 4 greift in den Rotor ein, falls der Isolator 4 aus dem Schlitz 2a herausragt. Deshalb ist der Isolator 4 so geformt, dass sein Endstück nicht aus der Öffnung des Schlitzes zum Durchmesser hin herausragt.
Mit anderen Worten liegen das Endstück des Isolators 4 und die Endseite eines Zahnes 5b auf derselben Ebene. Wenn die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C eingeführt werden, fungiert das Endstück der Öffnung des Isolators 4 nicht als Führung. Folglich besteht ein Problem darin, dass es schwierig ist, die Windungsanordnungen einzuführen, was das Einführen einigermaßen problematisch gestaltet.
Weiterhin ist, da beide Seiten des Isolators 4 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, die Öffnungsseite des Schlitzes 2a vollständig geöffnet, vorausgesetzt dass die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C in die Schlitze 2a eingeführt sind. Es besteht somit ein weiteres Problem in der Möglichkeit, dass die Stränge 6 beim Prozess des Biegens des laminierten Kerns aus den Schlitzen 2a austreten, was schließlich einen schlechten Einfluss auf das Biegen des Kerns hat.
Darüber hinaus wird wegen der Reibungskräfte zwischen den Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C und dem Isolator 4 das Ende des Isolators 4 auf den Boden des Schlitzes 2a gedrückt, wenn die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C eingeführt werden. Das Ergebnis ist, dass die Endseite in Umfangsrichtung des Zahnes 5b freigelegt wird.
Das Ergebnis ist, dass die Endseite des Spurkranzes 5b an den Drähten der Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C reibt. Es besteht somit ein weiteres Problem darin, dass die isolierende Schicht beschädigt wird und darüber hinaus sich jeder Teil, an dem kein Isolator 4 zwischen die inneren Wände an der Öffnungsseite der Schlitze 2a und den Strängen zwischentritt, hervortritt, was zu einer Verschlechterung des Isolierungsvorgangs führt.
Die japanische ungeprüfte Patent-Veröffentlichung Nr. 2000-308314 machte einen Vorschlag zur Verbesserung des Isolierungsvorgangs an den oben beschriebenen Öffnungen der Schlitze. Insbesondere offenbart diese ungeprüfte japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 2000-308314 eine Technik, bei welcher ein blattähnliches isolierendes Glied zu einer Röhre ausgeformt und in einen Schlitz eingeführt wird, ein Endstück des Isolierungs-Glieds erweitert wird und dann eine Windungsanordnung eingeführt wird. Jedoch gibt es bei dieser vorgeschlagenen Technik mehrere Probleme dahingehend, dass das Einführen des blattähnlichen Isolierungs-Glieds und der Erweiterungsprozess aufwendig sind, die Arbeitseffizienz niedrig ist und die Arbeit nicht reibungslos verläuft.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erläuterten Probleme zu lösen und hat das Ziel, einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine zu erhalten, welcher die folgenden Merkmale enthält. Dieser erfindungsgemäße Isolator besteht aus einer 2-Schicht-Struktur aus Papier und Harz, so dass eine erforderliche Anordnung dank natürlichem Verzugs, das heißt Selbst-Verformung, ohne künstlichen Eingriff gegeben ist. Nachdem ein unterer Teil des Isolators in einen Schlitz eingepasst ist, wird eine Windungsanordnung eingeführt, wobei ein oberer Teil des Isolators als Führung genutzt wird, um die Windungsanordnung zu schützen und die Effizienz beim Einführen des Gewinde-Aufbaus zu verbessern. Weiterhin wird der Isolator, unter der Voraussetzung, dass er vollständig in den Schlitz eingeführt ist, verformt, um die Öffnung in einer solchen Weise zu schließen, dass die Endseite eines End-Randstücks des Isolators in engen Kontakt mit einer Innenseite des anderen End-Randstücks kommt, wobei dies verhindert, dass der Strang aus der Öffnung herausragt und wodurch der Isolierungs-Vorgang gewährleistet bleibt.
Gemäß Anspruch 1 der Erfindung beinhaltet einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine einen Stator-Kern, in welchem mehrere sich jeweils in vertikaler Axialrichtung erstreckende Schlitze in Umfangsrichtung angeordnet sind, eine Stator-Windung, die in die erwähnten Schlitze eingefügt und um den erwähnten Stator-Kern gewunden ist und einen in die erwähnten Schlitze eingepassten Isolator, welcher den Stator-Kern und die Stator-Windung isoliert. In diesem Stator besteht der erwähnte Isolator aus einer 2-Schicht-Struktur aus Papier und Harz.
Im Ergebnis ist es möglich, einen Stator zu vernünftigen Kosten anzubieten, wobei der Isolator selbst in der Dicke klein wird, wodurch der Raum-Faktor der Windung verbessert und des weiteren die Effizienz des Outputs und der Kühlung verbessert wird.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 2 der Erfindung, besteht der Isolator aus einer 2-Schicht-Struktur, bei der das Papier auf der Windungs-Seite des Stators und das Harz auf der Kernseite des Stators angeordnet ist.
Im Ergebnis ist die Ausdehnung des Papiers durch Aufnahme von Wasser größer als die des Harzes und aufgrund des Unterschiedes im Ausdehnungs-Koeffizienten zwischen Papier und Harz verzieht sich der Isolator in Richtung der Stator-Windung, besonders in einem Bereich von der Mitte zum oberen Teil, wodurch der Öffnungsabschnitt vergrößert wird. Folglich passen die meisten Schlitze gut und die Windung wird am oberen Rundungsbereich entsprechend geführt und macht das Einführen leicht.
Zusätzlich findet nach dem Ausformen des Isolators der Verzug, d.h. die Verformung aufgrund von Wasseraufnahme, auf natürliche Weise statt und die erforderliche Anordnung ist ohne weitere künstliche Eingriffe gegeben.
Die Öffnung des Isolators verkleinert sich während des Einführens der Windung und die flachen Randbereiche, die den Öffnungsbereich bilden, schließen sich unter der Voraussetzung, dass das Einführen abgeschlossen wurde, völlig, was verhindert, dass Fremdstoffe und Wasser in den Isolator eindringen und wodurch die Isolierungs-Leistung verbessert wird.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 3 der Erfindung besteht der Isolator aus einer 2-Schicht-Struktur, bei der das Papier auf der Kernseite des Stators und das Harz auf der Windungs-Seite des Stators angeordnet ist.
Im Ergebnis wird das Einführen der Windung erleichtert und die Effizienz beim Einführen der Winde verbessert.
Darüber hinaus verzieht der Isolator sich in Richtung der Windung, der Öffnungsbereich verschließt sich sorgfältig nach Beendigung der Windungs-Einführung, was verhindert, dass Fremdstoffe und Wasser in den Isolator eindringen und wodurch die Isolierungs-Leistung verbessert wird.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 4 der Erfindung, verzieht sich der genannte Isolator bei Wasseraufnahme nach dem Ausformen des Isolators aufgrund des Unterschiedes im Ausdehnungs-Koeffizienten und bildet so eine gekrümmte Oberfläche, die sich zum Ende hin leicht vergrößert.
Im Ergebnis ist die Windung leicht zu führen und darüber hinaus verkleinert sich die Öffnung des Isolators während des Einführens der Windung akkurat und der Öffnungsbereich ist vollständig geschlossen.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 5 der Erfindung sind beide End-Randbereiche des Öffnungsbereichs des vorangehend beschriebenen Isolators mit geneigten flachen Randbereichen ausgestattet, die sich von den Krümmungsbereichen, deren nach innen gerichtete Krümmungswinkel unterschiedlich sind, nach oben erstrecken.
Im Ergebnis und unter der Voraussetzung, dass das Einführen der Windung abgeschlossen wurde, stoßen der eine flache Randbereich und der andere flache Randbereich nicht aneinander, sondern überlappen sich genau, wodurch der Öffnungsbereich dicht geschlossen bleibt.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 6 der Erfindung und unter der Voraussetzung, dass eine Windungsanordnung durch den erwähnten Isolator in den Schlitz eingeführt wird, ist das Ende eines flachen Randbereichs des Isolators in engem Kontakt mit einer Innenseite des anderen flachen Randbereichs, um die Öffnung zu verschließen.
Im Ergebnis wird es aufgrund der beiderseitigen Verbindungskräfte möglich, die Öffnung sicher zu verschließen, wodurch ein ausgezeichneter Isoliervorgang ist gewährleistet ist.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 7 der Erfindung wird die Stator-Windung, welche durch den vorangehend beschriebenen Isolator in die Schlitze des Stator-Kerns eingeführt ist, so gewunden, dass sie in Tiefenrichtung eine Reihe bildet.
Im Ergebnis sind der Isolator und die Schlitze so ausgeformt, dass sie alle Spiralen bedecken und so eine hohe Isolierungs- Leistung gewährleisten. In der Konsequenz wird mit dieser 2-Schicht-Struktur eines Isolators eine ausreichende Isolierungs-Leistung für einen Generator sowie eine hohe thermische Leitfähigkeit (von der Winde auf den Eisenkern) erreicht.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 8 der Erfindung besteht die Stator-Windung, welche durch den Isolator in die Schlitze des Stator-Kerns eingeführt ist, aus Leiter-Segmenten, die in Axial-Richtung des Eisenkerns eingeführt werden sollen.
Im Ergebnis werden dieselben Vorteile erzielt wie die in den vorangegangenen Ansprüchen 1 bis 3 und Anspruch 6.
In dem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Anspruch 9 der Erfindung, wird die Stator-Windung, welche durch den vorangehend beschriebenen Isolator in die Schlitze des Stator-Kerns eingeführt ist, in Form eines gleichmäßig aufgewickelten Endlos-Drahtes angeordnet.
Im Ergebnis ist es einfach, die Anzahl der Drehungen der Ankerwicklung zu erhöhen und es werden dieselben Vorteile erzielt wie die in den vorangegangenen Ansprüchen 1 bis 3 und Anspruch 6.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellt.
2(a) und (b) sind geschnittene Ansichten, welche jeweils einen Isolator in einem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellen und in denen (a) eine Anordnung zeigt, bei welcher der Isolator gerade ausgeformt ist und (b) eine Anordnung, bei der der Isolator verzogen und verformt ist.
3(a) und (b) sind geschnittene Ansichten, welche beide eine abgeänderte Form des Isolators darstellen und in welchen (a) eine Anordnung zeigt, bei der der Isolator gerade ausgeformt ist und (b) eine Anordnung, bei welcher der Isolator verzogen und verformt ist.
4 ist eine partiell geschnittene Ansicht, welche eine Passbeziehung zwischen dem Isolator und einem Schlitz im Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellt.
5(a) und (b) sind partiell geschnittene Ansichten , welche jeweils den Zustand nach vollständigem Einführen der Windungsanordnung in den Stator einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellen.
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung darstellt.
7 ist eine partiell geschnittene Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung darstellt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung darstellt.
9 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung darstellt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen laminierten Kern in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds, welches den Stator ausformt, darstellt.
12 ist eine partiell geschnittene Ansicht zur Erläuterung, wie der Isolator in den herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge eingeführt wird.
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zustand des Stators vor dem Wickeln der Stator-Windung zeigt.
14 ist eine partiell geschnittene Ansicht zur Erläuterung, wie die Windung in den herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge eingeführt wird.
15 ist eine partiell geschnittene Ansicht, welche den Zustand einer Struktur der Windung, welche in den herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge eingeführt wurde, zeigt.
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zustand, in welchem die Windung in den herkömmlichen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge eingeführt wurde, zeigt.
17 ist eine partiell geschnittene Ansicht zur Erläuterung der Funktion der Biegung des laminierten Kerns des herkömmlichen Stators einer elektrischen Rotations-Maschine für Fahrzeuge.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellt.
2(a) und (b) sind geschnittene Ansichten, welche beide einen Isolator in einem Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellen und in welchen (a) eine Anordnung zeigt, bei der der Isolator gerade ausgeformt ist und (b) eine Anordnung, bei der der Isolator verzogen und verformt ist.
3(a) und (b) sind geschnittene Ansichten, welche beide eine abgeänderte Form des Isolators darstellen und in welchen (a) eine Anordnung zeigt, bei der der Isolator gerade ausgeformt ist und (b) eine Anordnung, bei der der Isolator verzogen und verformt ist.
4 ist eine partiell geschnittene Ansicht, welche eine Passbeziehung zwischen dem Isolator und einem Schlitz im Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellt.
5a) und (b) sind partiell geschnittene Ansichten, welche beide den Zustand nach vollständigem Einführen der Windungsanordnung in den Stator einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung darstellen.
In den 1 bis 7 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Teilen zugeordnet wie in der vorangehend beschriebenen herkömmlichen Einrichtung, die mit Bezug auf 10 bis 17 beschrieben ist.
Zuerst mit Bezug auf die 1, beinhaltet ein als Ankerkern agierender Stator 8 einen Stator-Kern 2, welcher in Umfangsrichtung mit mehreren langen Schlitzen 2a ausgestattet ist, die sich jeweils in vertikaler Axial-Richtung erstrecken. Außerdem beinhaltet der Stator 8 eine Stator-Windung 3, welche als Anker-Windung agiert und in die erwähnten Schlitze eingeführt ist und um den erwähnten Stator-Kern 2 gewickelt ist, und den Isolator 4, der in die erwähnten Schlitze 2a eingepasst ist, um den erwähnten Stator-Kern 2 und die Stator-Windung 3 jeweils elektrisch voneinander zu isolieren.
Dieses Stator 8 wird auf dieselbe Art hergestellt wie vorhergehend beschrieben.
Der Aufbau des erwähnten Isolators ist wie in 2 und 3 dargestellt.
Der Isolator 4, dargestellt in 2(a), wird als eine im Wesentlichen U-förmige 2-Schicht Struktur ausgeformt, in welcher ein Papier 9 im Inneren, d.h. auf der Seite der Stator-Windung und ein Harz 10 auf der Außenseite, d.h. auf der Seite des Stator-Kerns angeordnet ist. Krümmungsbereiche 12, die sich in unterschiedlichen Winkeln Θ nach innen Biegen und geneigte flache Randbereiche 13, welche aus diesen sich gegenüber liegenden Krümmungsbereichen herausragen und deren Neigungsgrad unterschiedlich ist, werden an beiden End-Randbereichen eines Öffnungsbereichs 11 ausgeformt. Die Krümmungswinkel θ, welche die vorangehend beschreibenen flachen Randbereiche 13 ausbilden, sind so angeordnet, dass einer der Krümmungswinkel mindestens um einen Winkel, der mit der Dicke der 2-Schicht-Struktur des Isolators 4 korrespondiert, abweicht.
Das Papier 9, welches den vorangehend beschriebenen Isolator 4 bildet, ist beispielsweise ein Nomex-Blatt. Nachdem der Isolator ausgeformt ist, nimmt das Papier 9 Wasser auf und dehnt sich aus, wobei der Isolator 4 sich verformt.
Der Isolator 4 verzieht sich aufgrund des Unterschiedes der Ausdehnungs-Koeffizienten von Papier 9 und Harz 10, und es werden automatisch sich verbreiternde gekrümmte Oberflächen ausgebildet, die sich leicht innen zum Ende hin ausdehnen, wie in 2(b) dargestellt. Auf diese Weise wird der Öffnungsbereich 11, welcher ein stabiles Einführen der Windungsanordnung gewährleistet, weit und offen gehalten.
Der Isolator 4, welcher in 3(a) dargestellt ist, ist gleich dem aus 2(a) ebenfalls als 2-Schicht-Struktur, in welcher das Papier 9 auf der Außenseite, d.h. auf der Seite des Stator-Kerns und das Harz 10 im Inneren, d.h. auf der Seite der Stator-Windung angeordnet ist, ausgeformt.
Da dieser Isolator 4 das Papier 9 auf der Außenseite enthält, bilden sich, wenn das Papier 9 Wasser aufnimmt und sich ausdehnt, leicht weitende gekrümmte Oberflächen, deren Mittelbereiche sich nach außen ausdehnen, wie in 3(b) dargestellt, und der Öffnungsbereich 11 behält den erforderlichen Aufbau bei.
In dieser Ausführungsform besteht der Isolator aus Papier auf der Seite des Eisen-Kerns und aus Harz auf der Seite der Winde. Dies verhindert nicht nur, dass das Kern-Material des Eisenkerns den Isolator beschädigt wird, sondern erleichtert auch das Einführen, weil der Harzanteil entlang der Anordnung der Windung flexibel verformt ist.
In dieser Ausführungsform 1 ist der vorangehend beschriebene Isolator 4 mit einem Öffnungsbereich 11, der aufgrund der sich leicht erweiternden gekrümmten Oberfläche weit offen gehaltenen wird, versehen. Dann wird der Isolator 4 in den Schlitz 2a eingepasst, so dass der Öffnungsbereich 11 am Ende aus dem Schlitz 2a herausragt, wie dies in 4 dargestellt ist. Im Ergebnis werden die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C durch die Öffnungsbereiche 11 des vorangehend beschriebenen Isolators 4 eingeführt, so dass der Isolator 4 die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C führt. Dieses Einführen in die Schlitze 2a wird durch den Isolator 4 durchgeführt, wie dies in 5(a) und 5(b) dargestellt ist.
In dem oben beschriebenen Prozess des Einführens wird der Erweiterungsgrad des Isolators 4 schrittweise während des Einführens zwischen die Innenseiten der Spurkranz-Bereiche 5b und des Zahns 5a des Stator-Kerns 2 verkleinert. Wenn der Isolator vollständig eingeführt ist, ist das Ende eines der flachen End-Bereiche 13 des Isolators 4 in engem Kontakt mit der Innenseite des anderen flachen Endbereichs 13. So wird die Öffnung verschlossen und die Windungsanordnungen 7A, 7B und 7C sind vollständig umschlossen. Im Ergebnis wird eine hohe Isolierungsleistung gewährleistet. Darüber hinaus besteht während der Krümmung des laminierten Kerns keine Möglichkeit, dass die Stränge 6 aus den Schlitzen 2a herausragen, wodurch die Effizienz beim Einführen verbessert wird.
Ausführungsform 2
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung darstellt.
Der Stator 8 gemäß Ausführungsform 2 wird hergestellt, indem die Stator-Windung 3, welche zylindrisch geformt ist, als Ganzes an dem Stator-Kern 2, welcher vorab zylindrisch geformt wurde, angebracht wird.
Zuerst werden der Stator-Kern 2, welcher mit einer großen Anzahl von Schlitzen 2a ausgestattet ist und der Isolator 4 wie in der vorangegangenen Ausführungsform 1 vorbereitet. Als nächstes wird ein Strang 6 mit einer vorab bestimmten Anzahl von Windungen in Form einer Wellenwicklung an einer 3-Schlitz-Neigung gewunden, so dass eine Windungsanordnung 7A erreicht wird, welche im Ganzen zylindrisch ist. Auf dieselbe Art werden die Windungsanordnungen 7B und 7C vorbereitet. Diese Windungsanordnungen sind so angeordnet, dass sie einander überlappen und drei Schichten bilden, versetzt durch eine zwischen den Windungsanordnungen liegende Schlitz-Neigung, wodurch die Stator-Windung 3 als Anker-Winde erzielt wird.
Anschließend wird der Isolator 4 in Axial-Richtung in die Schlitze 2a des Stator-Kerns 2 eingepasst und so angelegt, dass der Öffnungsbereich 11 am Ende in Radialrichtung herausragt.
Dann wird der Durchmesser der zuvor vorbereiteten Stator-Windung 3 für das Einführen in den Stator-Kern 2 verkleinert. Danach wird die Stator-Windung 3 durch den Isolator 4 in die Schlitze 2a eingeführt, wodurch ein Stator erhalten wird.
In dieser Ausführungsform 2 wird auch der Isolator 4 der 2-Schicht-Struktur, wie in 2 oder 3 gezeigt, verwendet. Vor dem Einführen der Stator-Windung 3 wird der Isolator 4 in den Schlitz 2a eingepasst, so dass der Öffnungsbereich 11 des Isolators 4 aus dem Schlitz 2a in Radialrichtung nach innen ragt. Dann wird die Stator-Windung 3 durch den Isolator 4 geführt und in den Schlitz 2a eingeführt. Diese Ausführungsform 2 bietet dieselben Funktionen und Vorteile wie die vorhergehende Ausführungsform 1.
Ausführungsform 3
7 ist eine partiell geschnittene Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung darstellt.
In dieser Ausführungsform 3 sind die Funktionen und Vorteile, die durch die Anwendung des Isolators 4 erreicht werden und die Struktur dieselben wie in der vorhergehenden Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass die Stator-Windung 3 so gewickelt ist, dass sie in Tiefenrichtung eine Reihe bildet. In dieser Ausführungsform bildet die Winde eine Linie und der Isolator und die Schlitze sind so ausgeformt, dass sie alle Spulen abdecken, wodurch der Stator eine hohe Isolierungs-Leistung bietet. Als Ergebnis wird mit dieser 2-Schicht-Struktur eines Isolators eine ausreichende Isolierungs-Leistung für einen Generator sowie eine hohe thermische Leitfähigkeit (von der Winde zum Eisenkern) erreicht.
Ausführungsform 4
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung darstellt.
Der Stator 8 gemäß Ausführungsform 4 umfasst den Stator-Kern 2 und eine Gruppe von Stator-Windungen, in welcher mehrere durchweg winklig angelegte Leiter-Segmente 14 zum Teil mit dem Stator-Kern 2 verbunden und in ihn hineingebaut sind, und in der ein Ausgabe-Strom fließt. Der Isolator 4 führt die elektrische Isolierung zwischen dem einzelnen Leiter-Segment 14 des Stators 8 und der Innenwand-Seite des Schlitzes 2a des Stator-Kerns 2 aus.
In dieser Ausführungsform ist der Isolator so angeordnet, dass das Harz auf der Kern-Seite zu liegen kommt und das Papier auf der Winden-Seite. Die Leiter-Segmente dieser Ausführungsform werden in Axial-Richtung in die Schlitze eingeführt. Es ist sicher, dass eine große Reibkraft auf den Isolator wirkt. Aber da ein glattes Papier auf der Winden-Seite dieser Ausführungsform zum Einsatz kommt, verlässt der Isolator nicht seine Position, wodurch die Leiter-Segmente effizient und einfach eingeführt werden.
Ausführungsform 5
9 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Rotations-Maschine gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung darstellt.
Der Stator 8 gemäß Ausführungsform 5 beinhaltet einen zylindrischen Stator-Kern 2, der als Ankereisen dient, in welchem mehrere in Umfangsrichtung sich jeweils in vertikaler Axial-Richtung erstreckende Schlitze 2a vorgesehen sind, eine Stator-Windung 3, die als Anker-Winde dient, welche um den vorhergehenden Stator-Kern in Form eines gleichmäßig aufgewickelten Endlos-Drahtes gewickelt ist, und den Isolator 4, der in die vorhergehenden Schlitze 2a eingepasst ist, um die Stator-Windung 3 und den Stator-Kern 2 jeweils elektrisch voneinander zu isolieren.
Vor dem Einführen der Stator-Windung 3 wird der Isolator 4 in den Schlitz 2a eingepasst, so dass der Öffnungsbereich 11 des Isolators 4 in Radialrichtung aus dem Schlitz 2a nach innen ragt. Dann wird die Stator-Windung 3 von dem Isolator 4 geführt und in den Schlitz 2a eingeführt. Diese Ausführungsform 5 bietet dieselben Funktionen und Vorteile wie die vorhergehende Ausführungsform 1.

Claims

Stator einer elektrischen Rotations-Maschine, umfassend: einen Stator-Kern 2, in dem mehrere sich jeweils in vertikaler Axial-Richtung erstreckende Schlitze in umfänglicher Richtung vorgesehen sind; eine Stator-Windung 3, welche in die genannten Schlitze 2a eingeführt und um den genannten Stator-Kern 2 gewickelt ist; und einen Isolator 4, welcher in die genannten Schlitze 2a eingepasst ist, um den genannten Stator-Kern 2 und die Stator-Windung 3 zu isolieren; dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator 4 als 2-Schicht-Struktur, bestehend aus Papier 9 und Harz 10, ausgeformt ist.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach Anspruch 1, in welchem der Isolator 4 als 2-Schicht-Struktur ausgeformt ist, wobei das Papier 9 auf der Seite der Stator-Windung und das Harz 10 auf der Seite des Stator-Kerns angeordnet ist.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach Anspruch 1, wobei der Isolator 4 als 2-Schicht-Struktur ausgeformt ist, in welcher das Papier 9 auf der Seite des Stator-Kerns und das Harz 10 auf der Seite der Stator-Windung angeordnet ist.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Isolator 4 sich aufgrund des Unterschiedes im Ausdehnungs-Koeffizienten bei Wasseraufnahme nach dem Ausformen des Isolators verzieht, und so eine gekrümmte Oberfläche bildet, die sich zum Ende hin leicht vergrößert.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beide End-Randstücke des Öffnungsbereiches des Isolators 4 mit geneigten flachen Randbereichen 13 versehen sind, welche aus Krümmungsbereichen 12 herausragen, deren Innen-Neigungswinkel unterschiedlich sind.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, unter der Voraussetzung, dass eine Windungsanorndung 7A, 7B und 7C durch den Isolator 4 hindurch in den Schlitz 2a eingeführt ist, das Ende eines der flachen End-Bereiche 13 des Isolators 4 in engem Kontakt mit der Innenseite des anderen flachen Endbereichs 13 ist, um den Öffnungsbereich zu verschließen.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stator-Windung 3, welche in die Schlitze 2a des Stator-Kerns 2 durch den Isolator 4 eingeführt ist, so gewunden ist, dass sie in Tiefenrichtung eine Reihe bildet.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stator-Windung 3, welche durch den Isolator in die Schlitze 2a des Stator-Kerns 2 eingeführt ist, aus Leiter-Segmenten 14 besteht.
Stator einer elektrischen Rotations-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stator-Windung 3, welche durch den Isolator 4 hindurch in die Schlitze 2a des Stator-Kerns 2 eingeführt ist, in Form eines gleichmäßig aufgewickelten Endlos-Drahtes angeordnet ist.